流凌是特定的水文、气象、地形和水力等条件作用下发生的一种自然现象,流凌演进会对冰凌洪水、水工建筑、航电输运、生态环境产生重要影响。松花江流域地处高纬度地区,河流横断面形态变化较大,导致凌汛现象更加严峻和难以预测。本文以黑龙江省水利科技项目“松花江干流治理工程流凌演进机理及堤防防护技术研究项目”为依托,面向松花江干流“汤原县-佳木斯市”典型江段的流凌演进问题,基于原型实验、MIKE21水动力模块和粒子追踪模块、原型观测等研究方法,设计流凌演进原型实验,开展实验研究,利用实验数据对数值模型进行率定,开展实验江段多工况的流凌演进数值模拟,设计开江原型观测实验,利用观测数据对数值模拟得出的结果进行验证。具体研究内容如下:(1)考虑到实验室物模实验的比尺效应,提出流凌演进原型实验研究方法。开展多种工况的流凌演进实验和流凌撞击实验,实测实时风速、流场要素、流凌运动轨迹以及流凌与堤防相互作用等数据,分析得到实验江段流凌演进规律,为数值模拟提供边界条件和率定数据。(2)基于流凌演进原型实验数据,采用MIKE21水动力模块和粒子追踪模块,开展流凌演进数值模拟研究。以实测数据对糙率和粒子扩散系数进行率定,建立实验江段单冰块运动数值模型,分析不同风速和水位对流凌运动的影响;建立实验江段群冰块运动数值模型,开展不同工况的来冰模拟,得到上游来冰量对实验江段流凌的运动规律、分布和堆积的影响,给出堤防建设意见。(3)为了验证结论的准确性,在春季开江期间进行原型观测实验研究,记录实验江段流凌运动的过程,实测开江后流凌堆积的点位,观测流凌破坏的特征。通过对观测数据和资料统计整理,得到开江观测实验结论,并与模拟结论对比分析,验证数值计算结果的可靠性和准确性。