长距离调水工程可以将水从水资源富集的地区引向水资源匮乏的地区,是解决我国水资源分布不平衡的有效手段,但在新疆、甘肃等高寒区,冬季引水渠道结冰会减小输水流量,严重时会形成冰塞和冰坝,造成渠道停水甚至跑水事故,因此,开展长距离冬季输水渠道结冰规律和防止渠道水流冻结技术的研究具有重要的实用价值。本论文研制了寒区长距离输水渠道水流冻结模型试验系统,然后配备发热电缆电加热系统构成了模型试验的试验平台;利用COMSOL Multiphysics软件三维仿真了模型内水流的流态,并与实测流速结果进行对比验证仿真结果的可靠性,然后将仿真得到的结果用于辅助分析渠道水流冻结规律;利用试验平台进行了渠道水流结冰规律研究的模型试验,观测输水渠道中冰盖的形成过程及特点,总结冰盖形成过程中流速、岸冰宽度、冰盖厚度的变化规律;利用试验平台进行了发热电缆功率研究的模型试验,探讨不同流速下渠道水流防冻结的最小发热电缆功率,并将发热电缆干预前后的结冰规律进行对比研究。基于以上研究方法来探讨在渠道行水线处安设发热电缆融冰来延长高寒区渠道冬季输水时间的可能性与效果,得到的成果与结论如下:（1）设计的寒区长距离输水渠道水流冻结模型试验系统可实现低温环境中长时间运转,可自由调节流速、环境温度和发热电缆功率,可测流速、温度、岸冰宽度、冰盖厚度,发热电缆电流电压等数据。（2）岸冰有两种发展模式,岸冰在渠道横截面上呈现三角状;渠道中冰盖的形成起源于岸冰与水中障碍物附近的冰盘冰桥。（3）结冰过程中断面平均流速的变化趋势受综合糙率和过水断面面积两个因素变化的影响;岸冰宽度增长速率与断面平均流速呈线性负相关关系,通过拟合两者关系得到-10℃的环境中岸冰停止增长的临界流速为0.3-0.366m/s;冰盖的形成时间与断面平均流速基本呈线性正相关关系;冰盖厚度的增厚速率与断面平均流速呈线性负相关关系,通过拟合两者关系得到-10℃的环境中冰盖厚度停止增长的临界流速为0.84m/s。（4）发热电缆用于渠道水流防冻可以显著的阻止、减缓岸冰和冰盖的形成。环境温度为-10℃、流速为0.05-0.3m/s时,渠道水流防冻结最小为50-90W/m,当发热电缆功率达到80W/m,冰盖在渠道中的形成时间可延长10-64倍。