明清小冰期对京杭大运河的影响与应对技术

严 欢 孙洪军

(江苏科技大学科学技术史研究所，镇江 212100)

气候变化是贯穿人类历史、影响社会发展的重要因素之一。从冰河时期人类种群的迁徙，到不同地域、民族间资源争夺的战争，气候变化一直在无形之中发挥着极其重要的作用，成为改写历史进程的重要因素。在当今社会，关于气候变化的影响更是常见的讨论话题，无论是全球性的温室效应还是地区性的洪灾旱灾，都对农业、生态、水资源等方面的安全产生了或多或少的影响。气候变化同样对京杭大运河产生深刻影响。京杭大运河是我国古代杰出的水利工程、贯穿南北的经济大动脉，全长1794公里，跨越10个纬度，自北而南流经北京、天津两市及河北、山东、江苏、浙江四省，沟通海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系，跨越温带、亚热带两大季风气候区。大运河覆盖区域广、河道延伸长、运行时间久，明清小冰期气候的显著变化必然对京杭大运河的正常运行产生冲击。此前学界对运河史的研究重点关注治河方略、闸坝工程、河道引水分水、管理政策及经济文化等方面，较少关注气候变化对大运河的影响。本文以明清小冰期为背景，以京杭大运河为主题，通过政府应对寒冷气候的策略、采取的积极措施，阐明大运河治理的科学思想和先进技术。

1 明清小冰期与影响

1.1 明清小冰期

运动是物质世界存在的方式，世界的气候永远处于变化之中。就全世界而言，近千年来气候呈冷、暖交替波动性变化。对于我国的气候状态而言，学界已有定论，著名气象学家、地理学家竺可桢对中国近5000年的气候变化进行系统研究，他的研究成果证明：中国5000年以来的气候变化可以细分为四个寒冷期与四个温暖期，其中处于明清之际的第四寒冷期为我国近千年来气候较为极端的时期。根据竺可桢的研究，这一时期的气候即使在最温暖区间也没有达到汉唐时期的温暖程度，其中公元1650—1700年间最为寒冷，北京在17世纪中叶冬季要比20世纪同期冷2℃之多[1]，由此可见第四寒冷期的严寒程度之高，而由于“第四寒冷期”横跨中国明、清两朝，约为明代嘉靖至清代道光年间(16世纪中期—19世纪中期)，所以在中国学界也称之为“明清小冰期”。

1.2 气候变化的影响

“小冰期”这一概念最早于1939年François-Emile Matthes在美国地球物理学会的《委员会对于冰川的报告》(Report of committee on glaciers[2])中提出，代指15世纪初到20世纪初这一时间段，全球气候进入一个相对寒冷的时期。小冰期的低温气候特点十分显著，尤其对气候敏感、生态脆弱的高纬度和高海拔地区带来的环境连锁效应十分突出，对农业发展和植被生长，甚至对社会经济的发展都产生了严重的影响。

继竺可桢对我国小冰期气候的开创性研究之后，诸多学者对此进行了新的研究。谭明用北京石花洞石笋年层厚度建立的暖季温度，其低温时段与小冰期吻合[3]。罗建育等对台湾湖泊沉积的分析指出，小冰期气候多为冷干[4]。姚檀栋等对敦德冰芯氧同位素的分析认为，小冰期的3个冷期分别为公元1420—1520年、公元1570—1680年和公元1770—1890年，其中最冷期为第2冷期[5]。王宁练等对青藏高原冰川的研究也表明，小冰期中存在明显的冰进和面积增大的现象[6]。杨保等人的研究表明我国从15世纪开始进入小冰期，一直持续到19世纪中期，其中17世纪中期是其间最冷的时期[7]。

从明代中晚期开始，漫长寒冬的异常严寒对我国大部分地区都产生了影响。太湖、鄱阳湖、洞庭湖、淮河、汉水、黄河、黄浦江等江河湖泊都曾经结冰，根据张德二的《中国三千年气象记录总集增订本》进行统计，具体见表1。

表1 明清小冰期部分江河湖泊异常结冰统计

在此期间华南地区气候也出现了明显的反常现象：明武宗正德四年(1509)广东揭阳县，“冬十二月，陨霜，厚三寸许”[8]；广东潮州府，“冬十二月，陨雪，厚尺许”[8]。清世祖顺治十三年(1656年)，五华县“正月，大雪数寸厚，墙屋压颓，果木冻死，好事者以雪为鳌山”([9]，页1870)；清圣祖康熙二十二年(1683年)，始兴县“冬十一月，大雪，山间积至尺余，半月始消”([9]，页2080)；同年，台湾省也出现了降雪冰冻的记录：“冬十一月，雨雪。是夜冰坚厚寸余。从来台湾无雪无冰，此异事也”([9]，页2079)。广东与台湾两省位于亚热带，下雪本就极为罕见，而明清之际竟有“陨雪”“大雪数寸厚”“冰坚厚寸余”的记载，可见当时温度之低。而类似华南地区明清时期低温气候记录不胜枚举，由此可见小冰期严寒带来的影响范围之广。

由于温度的下降，明清时期的种植业受到严重的影响。清代文人叶梦珠在《阅世编》中记载：“江西橘柚，向为土产，不独山间广种以规利，即村落园圃，家户种之以供宾客”[10]。然而，在明清小冰期最冷的顺治、康熙年间，橘柚却常常被冻死，江西橘农因此不再种植橘树：“自顺治十一年甲午冬，严寒大冻。至春，橘、柚、橙、柑之类尽槁，自是人家罕种，间有复种者，每逢冬寒，辄见枯萎。至康熙十五年丙辰十二月朔，奇寒凛冽，境内秋果无有存者，而种植之家，遂以为戒矣”[10]。几十年间，橘柚在江西的种植几近消失，由此可见小冰期带来严寒的程度之高及持续时间之久。

综上所述，15—19世纪的明清小冰期期间，频繁出现严寒天气，对当时的经济、社会产生了严重的影响；与此同时，明清小冰期对京杭大运河的正常运行也产生了显著的影响。

2 小冰期影响运河通航

修建京杭大运河的主要目的是为了建立封建王朝的漕运体系。明初统治者承元之故，漕运仍以海运为主，辅以河、陆兼运。一者由江入海，经由直沽口至通州或辽东；一者由江入淮、黄二河，自阳武县陆运至卫辉府，再经由卫河至蓟州。江南漕运，则经由江、淮运至京城南京。永乐年间因迁都北京，粮食需求渐增，而海运繁琐艰难，淮、黄又事故多发，遂重修大运河，即由杭州湾至北京的漕河。漕河因会通河的重修得以贯通，由此大运河独自担负起整个国家漕运的重任。漕粮由南方各地汇聚到京杭大运河，再由漕船分批运往“新都”北京。

秦岭-淮河是中国地理的重要分界线，也是中国气候区的分界线。一般而言，秦岭-淮河以北为温带季风气候，以南为亚热带季风气候。京杭大运河横跨这两大气候带，按具体河段划分，通惠河、北运河、南运河、鲁运河、中运河北部的苏北运河位于温带季风气候带；中运河南部的淮扬运河、里运河及江南运河处于亚热带季风季候带。对于受到小冰期影响的明清时期，如此的气候带划分应当是不准确的，大范围的气温下降必然带来气候带分界线(1月0℃等温线)的南移。刘健等人的研究表明，中国东部等温线在小冰期比中世纪暖期普遍由北向南迁移了0.5—1个纬度[11]。小冰期背景下等温线的南移意味着京杭大运河的更长河段处于封冻区，对于漕运的消极影响更大。

小冰期带来的寒冷气候对大运河的航运、堤坝的修守方面带来严重的影响，在此背景下，催生出低温下科学的治河思想与治河技术。

2.1 对航道的影响

持续低温和严寒天气对河道最大的影响就是冰封、冰冻。众所周知，处于温带季风气候带的河段冬季寒冷干燥，河道是有结冰期的；但是在一般情况下，处于亚热带季风气候带的河段河道是无结冰期的。受到小冰期的影响，全球性的气温下降必然伴随着现代意义上的1月0℃等温线的南移。加之位于亚热带季风气候带的河段又覆盖了东亚季风盛行的长江中下游地区，其冬季风盛行时亦会带来强降温天气，致使现代意义上的亚热带季风气候区的运河段出现了大规模的冬季河道封冻现象。

对京杭大运河来说，北方地区运河冬季结冰是常态，而南方地区运河结冰是异态。笔者根据《中国三千年气象记录总集》中的文献记录统计了15世纪中到19世纪末淮扬运河、江南运河及浙东运河相关的结冰事件，具体见下表(表2、表3、表4)。

表2 15世纪中—19世纪末淮扬运河结冰相关事件统计

表3 15世纪中—19世纪末江南运河结冰相关事件统计

续表3

表4 15世纪中—19世纪末浙东运河结冰相关事件统计

续表4

由于当时政府并没有设置运河气象观测部门，因而其间运河的直接气象记录尤其是冰冻记录并不存在。表2、表3和表4中的数据是运河流经州县的气象记录，其中部分数据是由笔者根据与淮扬运河、江南运河及浙东运河流经地区结冰事件作为参考，以此作为间接证据分析同纬度运河河段可能的冰冻情况。

总体而言，15世纪中到19世纪末淮扬运河、江南运河及浙东运河的结冰事件并不算太多。笔者分析这是由于近百年来受到小冰期的影响，运河南段的部分区域的干湿度变化大，旱涝灾害频繁，使得地方志中过度强调旱涝灾害而忽视了对运河河道的冰封的部分记录。李德楠在《道光十一年冬季严寒对京杭大运河运作状态的影响》中也曾分析过类似问题，并注明这是文献记载中经常出现的一个问题[12]。

由表5及图1可以看出，15世纪中到19世纪末淮扬运河、江南运河及浙东运河结冰频次高低的数据与当前学界对明清小冰期冷暖期的界定基本吻合。

表5 15世纪中—19世纪末京杭大运河南段河道结冰次数统计表

图1 15世纪中—19世纪末京杭大运河南段河道结冰次数统计折线图

谈迁在《北游录》中对江南运河冰冻的记录是一个具有很强说服力的证据。顺治十一年(1654)“十月冻舟，吴门冰厚三寸有奇，各舟募壮士，以轻舟先之，斫冰日行三四里……自通湾冻至嘉兴……腊月始冰，于十月末之前闻也”([13]，页89)。《康熙武进县志》记载运河冰冻情况：“十一年十二月运河腹坚，先三日巨风大作，昼夜不息，雪深数尺，树木、群兽多冻死。自京口至达苏、杭、轮蹄杂沓竟如兖、冀。太湖舟楫不通，岁纲、正纲皆履冰而行”[14]。

谈迁在《北游录》中也记载了北运河的冰冻情况。顺治十年(1653)，“闰六月甲子朔，客嘉兴”([13]，页1)，阳历7月24日[15](根据徐锡祺编撰的《新编中国三千年历日检索表》可知顺治十年闰六月甲子朔为阳历7月24日，下文日期皆为此书推算所得)，谈迁从嘉兴出发，由运河坐船驶往北京。在阳历11月7日(九月庚戌)[15]，抵达天津，11月18日(九月辛酉)[15]准备从天津出发时，北运河已然封冻。11月20日(十月癸亥朔)[15]，谈迁见河道仍旧冰冻，便登岸陆行：“九月庚戌。发四里抵天津卫……辛酉，自天津来，恒阴，又河始冰……十月癸亥朔，河冰益坚，度车骑”([13]，页41—42)。谈迁在北京住了三年，于顺治十三年(1656年)启程返航(《北游录》原文并未标出返航年份，结合书中下文“三月庚辰朔”([13]，页136)及《新编中国三千年历日检索表》中的日期可推得谈迁返航的日期为顺治十三年)。“(二月)己未，惊蛰节，河冰例节后而解……辛酉，冰始泮”([13]，页134)。在阳历的3月7日(二月辛酉)[15]北运河方才解冻。

结合地方志和谈迁的记载可以推算出，顺治年间，北运河每年封冻时间至少长达100天以上，比竺可桢记录的上世纪三四十年代华北最冷冬天时运河封冻的时间要长近一倍(天津附件杨柳青站记录1930—1949年运河冰冻56天[1])。如此长时间的河道封冻期在历史上也是少有的，这也与近年来学者对小冰期研究得出的17世纪中叶更为严寒的结论相吻合。

北运河的长时间冰冻，致使漕船时常被冻阻而无法正常航行。政府为保证漕运的正常运作，设立“漕运程限”，其主要内容是严格限定漕运四个关键节点的期限：一是在州县或水次仓收漕、出兑、开帮的期限；二是漕粮过淮、过洪的最后期限；三是漕粮最迟到达京通仓的期限；四是漕船回南的期限[16]。即便有如此严格的规定，受严寒天气的影响漕船被冻阻在河道、违误期限的记录仍然是不胜枚举。

根据李俊丽对明清时期天津漕运的研究，从明中后期开始一直到清朝末期，漕船被冻阻在天津及其附近地区的事情几乎每年都会发生，绝非偶然现象[17]。明清时期漕船有时是北航来迟，以至于在结冰季节才到达天津地区，从而被冻阻于此，如崇祯元年(1628)“关内冻阻粮船六百零六只，共米三十万二千五百四十九石零”[17]；康熙五十一年(1712)“九江严州等帮冻阻东光、静海等处”[17]。有时是勉强抵京通仓，在回空南返时遭遇运河结冰被冻阻河道，不能顺利南返。如康熙三十五年(1696)，“江淮、兴武二卫漕船冻阻，不能回南”[17]；乾隆四十九年(1784)，由于漕船北航来迟，回空时遭受冻阻，“浙江处前等九帮回空船只，于各该处冻阻。”[17]抛开漕运官差自身的主观原因，小冰期带来的冬季严寒气候是加重明清时期漕船冻阻的重要客观原因。

2.2 对堤坝的破坏

凌汛，俗称“冰排”，是一种高纬度或低温地区河流经常发生的水文现象。冬季结冰的河道，待到春暖之时，纬度低的上游比纬度高的下游率先解冻，冰凌顺水流淌造成下游河道冰凌聚集，形成冰塞或冰坝，堵塞河道，大幅度抬高水位，顺流而下的冰凌会对堤坝造成冲击破坏，导致下游堤防溃决。“我国北方的河流，如黄河、黑龙江、松花江，冬季都有可能发生凌汛，其中黄河凌汛洪水在发生频次和规模上远较其他地区高”[18]。

小冰期带来的异常严寒气候提高了凌汛现象发生的频率。处于温带季风气候带的苏北运河，同时也是黄河、运河交汇的区域，每年都会发生不同程度的凌汛。根据清中期《南河成案续编》一书的记载，自乾隆五十七年(1792)至嘉庆二十二年(1817)，26年间共发生凌汛18次，发生频率之高可见一斑(表6)。

表6 《南河成案续编》中的凌汛记录表

从负责监察凌汛的官员们的奏折中，可以找到凌汛对苏北运河带来的影响：第一是冰凌壅积的隐患，“河工冬至以后立春以前为凌汛之期，恐致冰凌壅聚为患”[19]；第二是对堤坝埽段的破坏。埽段是古人用绳缆、木桩将薪柴(秸料、柳枝等)连结成整体而筑成的护岸御水工程[20]。“每年冬至以后立春以前为河工凌汛之期，凡迎溜顶冲埽段防护稍有未周，易致铲削多糜料物，而河势兜湾流澌聚，尤易壅遏”[21]。

黄河、运河的凌汛每年都可能发生，而明清小冰期无疑会延长黄河、运河的结冰期，增加黄河、运河凌汛发生的频次。凌汛不仅会壅遏黄、运交汇的苏北运河，而且冰凌顺流而下的冲击力会对运河的埽段产生铲、削等形式的破坏。

3 政府的应对措施

3.1 打冰以利通航

由上文可知，时常有漕船在运河北段被冻阻而无法正常航行，而漕船一旦陷入冻阻、守冻的状态，便会产生连锁反应。守冻船只无法及时返航更会导致来年缺船运粮，或是加重陆运负担，致使来年漕运无法按时完成；而迟滞船只来年抵京之时又有陷入守冻的危险，以此形成恶性循环。为解救受困漕船脱离困境，继续北上或南下，河务部门发明了一种“打凌船”和几种“打凌器”用以破冰：“谕内阁、吴璥等奏：雪后严寒，回空阻冻，现在竭力敲冰，设法筹催在后各帮情形一摺……其需用打凌船只器具，以及兵夫饭银、添雇纤夫挽运等费均……”[22]。

道光年间，时任江南河道总督麟庆撰写《河工器具图说》，此书记载了部分破冰、防凌、疏冻的河工器具，其中就有打凌船和部分打凌器。

打凌船(图2)为打凌人驾驶用于打凌的小型船舶，像小蚱蜢舟，由一人摇动双桨行船，多人站于船上，各自携带打凌器进行破冰作业，“船底须用竹片钉满，凌遇竹，格格不相入，庶几可以御之”([23]，页222)，船底钉竹的措施既可以防止冰块挤压入船底，使得船底受到保护，又可以防止船底被冰凌阻塞而壅水。冰块从船侧冲过时被打凌器击碎，碎冰随流水而下，使得航道不至于壅积阻水。

图2 《河工器具图说》中打凌船([23]，页222)

打凌器(图3)即打凌人用以打凌的工具，包括打凌槌、石磨、铁穿和三稜橛。打凌槌为长柄木锤，锤头根据材质可分为石质、铁质和木质三种，锤柄选“根大而重”的柳根最佳，由古人捶打药物的石锤演化而来([23]，页218)。石磨，“时用凡遇大汎水涨澑激挂柳，护堤非石磨不足以坠柳株”([23]，页232)，原用于加固护堤的柳株，作为打凌器使用时用绳子系住用以撞击冰块。铁穿，两头宽大，中间挺直，整体如橛子的形状([23]，页220)；三稜橛头部尖锐，柄身长约7尺至1丈([23]，页220)。铁穿和三稜橛两者皆为铁头木柄，是在船上使用的破冰器具，主要用于凿击冰凌。

图3 《河工器具图说》中的打凌器具([23]，页217、219、31)

《续行水金鉴》中有描述河官采用敲、凿的方法来解决运河河道结冰的问题。“天气愈寒，不特黄河以北节节冻阻，即黄河南之淮扬、宝应运河冰凌亦大，间断阻冻……多雇夫船，昼夜敲凿疏通……但得气候稍融，人力可施，臣等即设法敲冰，筹催归次”[24]，“然须冰凌凿出河槽，帮船始可行走”[25]。但笔者并未从相关文献中再找到详细的打凌器具在运河破冰中的应用情况，在《续行水金鉴》中有描述“李奕畴、黎世序奏……严饬将备弁丁协同地方官添办器具，认真敲冻”[26]，李奕畴是嘉庆年间的漕运总督、黎世序为时任南河河道总督，编撰《河工器具图说》的完颜麟庆是道光年间的江南河道总督，而《河工器具图说》是一本总结了前人河工器具的具体样式、沿革、构造及使用方法的著作，由此笔者推断，上述打凌槌、石磨、铁穿和三稜橛等破冰器具必然是运河河官们用以破冰的器具，而唯有时任江南河道总督的完颜麟庆把它们详细记录下来。

3.2 防凌捍护堤岸

为应对凌汛带来的破坏，河官们使用一种名为“逼凌桩”的器具以减少或避免冰凌对堤岸的冲击。时任河东河道总督的吴璥在奏折中记载：“腊月中旬以来，风雪交加，积凌较厚，臣督饬文武厅汛各员，照依成法，多挂逼凌桩板，加意防护。并于积凌凝聚处所雇用划船，派令兵夫，实力敲凿疏通，不任稍有壅积。”[21]时任江南河道总督的陈凤翔也在奏折中说：“上年十二月内，天气严寒，得雪广远，大河冰凌甚为坚厚，经督松筠、蒋攸铦严饬各厅营将临黄埽段安设逼凌桩板，并派拨兵夫在于兜湾凝聚处所雇用划船敲凿疏通，以免壅积为患。”[27]可见，河官们察觉到气候异常后，在河冻之前便将“逼凌桩”挂于埽段前，用以防护堤坝。

《河工器具图说》中有对逼凌桩(图4)的简单介绍：“上游冰凌随水而下谓之淌凌，或大如山或小如盤，其性甚利，埽段遇之最易擦损，则用丈余长木排护迎溜埽前，名逼凌桩”([23]，页216)，由此可见，“逼凌桩”是由约3米长的桩木排构成主体，其作用是防止凌汛时上游冰凌对下游埽段的冲击、擦损。关于“逼凌桩”的安置，在《河工器具图说》也有说明：“惟是排桩之法，必须先将下节用苏缆连环扣住，然后入水，再于上埽生根，用细链扣紧”([23]，页216)。

图4 《河工器具图说》中的逼凌桩 ([23]，页215)

清嘉庆年间江南河道总督徐端编撰的《安澜纪要》中也有对“逼凌桩”的记录，较麟庆的《河工器具图说》更为详细：“逼凌桩乃凌汛时各工用以护埽者，然悉心体察，甚不得力。盖霜降后水落归槽，各工埽段高出水面五六七尺不等，所挂桩木长二三丈不等，挂桩之法于迎溜埽段前眉隔五尺空挡，钉橛一根，用绳系住桩尾，将桩头侵入水内。”[28]这同《河工器具图说》所描述的“逼凌桩”几乎一样。最初的“逼凌桩”仅是用柳条或绳索简单系住桩尾，桩尾系于埽前约距五尺的小木桩上，桩头侵入水内，立于埽段迎水面前的短木桩的空档中。这种设计在上游解冻，冰凌随之而下时仍然不能阻止冰凌的冲击，埽眉依旧会有被擦损的危险。

随后河工们在实践中对“逼凌桩”进行改进。桩木的下节先用苏缆连环扣住置于水中，再用细铁链把桩排和埽段的上游端相连接，这样冰凌经过时就不会挤动“逼凌桩”，造成进一步破坏。“但凌锋最利力能截木，所有桩木必用连青毛竹片子，迎水一面密钉庶无截断之患。如无毛竹以铁皮裹之亦可”[28]，可这样的设计依旧不能防止锋利的冰凌带来的刮损隐患，河工们便想到用毛竹片或铁皮密钉于桩木的迎水面，以应对上游锋利冰凌顺流截断桩木的危险。对于“逼凌桩”的入水高度，河工们根据实践经验也有标准。桩排浸入水中的高度为二尺，露出水面的高度为三尺，“总须入水二尺，出水三尺以防长冰”[28]，以此预防过长冰块的冲击。

除此之外，还可在埽前安置小木排，浸入水中约二尺的高度以挡护埽段的捆缆处，这个小木排的设计需要仿照另一种河工器具“冰滑”的设计，“或于埽前扎小木把，入水二尺，亦可挡护其捆缆之处，仍需仿照木龙上冰滑式，否则亦有散簰之虑”[28]，以防其自身被冲垮。冰滑在《河工器具图说》中有介绍：“冰滑每排以毛竹十，双层并叠，每三排以大竹劈片贯串编成，凡安木龙多在霜后，大河冰凌下注缆，最易擦损，置此龙旁以为外护”([23]，页254)。由上述对冰滑的简介和图5可以推断出，由三排毛竹组成的冰滑，其各层的连接处并没有置于迎水面上，如此设计可以避免冰凌对其连接处的破坏，以防止冰排整体散架。

图5 《河工器具图说》中的冰滑 ([23]，页253)

可以看出，徐端的《安澜纪要》侧重于介绍“逼凌桩”在实践中日趋成熟的设计演变，这也让我们从中看出我国古人重视实践经验的总结与运用的科学治河思想。

综上所述，打凌船、打凌器和逼凌桩等打冰、防凌器具的出现，体现了古人在恶劣气候环境下诞生的科学的治河技术和思想。打凌船小巧的设计及钉满竹片的船底，在保障船体自身安全的同时也方便破冰的批量化作业。在进行打凌作业时，既有进行整体破冰的打凌槌、石磨，又有进行局部击破的铁穿、三棱橛，从整体到部分全面地保障了河道的安全与畅通。逼凌桩板采用韧性良好的桩木作为主体，搭配上迎水面钉置的软竹片和铁皮，不仅将冰凌顺流而下产生的集中势能分散到更大的受力面上，从而降低了单个冰凌的巨大冲击力，同时也阻止了锋利冰块对埽体的刮、削，全方位保障了下游堤岸的安全。

在没有现代化设备与自动化技术的背景下，古人通过自身的认识和实践，开发出了科学、合理的破凌器具，掌握了系统、有效的打冰、防凌方法，减轻了小冰期引起的严寒气候对大运河正常运作的影响，以保证漕粮的安全运输。

4 结语

明清小冰期给当时的社会带来了更加寒冷的冬季，对京杭大运河的正常运作产生了严重的影响。在运河航道方面，运河北段河道冰冻期较正常时期更长，南段河道在部分严寒年份亦会产生大规模冰冻，冬季航行的漕船时常有冻阻的危险。在堤防修守方面，小冰期增加了冬季河道凌汛现象发生的可能性，加大了苏北运河堤岸受损的危害。在此恶劣气候环境之下，催生了古人科学的治河技术与思想。面对河道的异常冰冻，河务部门发明了打凌船和打凌器，打破厚冰，为漕船开辟前进的航道；为应对凌汛对堤岸的破坏，河务部门发明了逼凌桩，并积极地总结实践经验进行改进，最大程度上减少冰凌对埽段、堤岸的冲击。以上治河技术和思想，是我国古代朴素唯物主义应用于实践的典范，虽然不能从根本上解决问题，但亦减少了小冰期对京杭大运河的影响，尽最大可能保障运道的畅通，体现了我国古人在河道治理方面的高超智慧。