为合理优化设计寒区弧底梯形渠道的形体结构，基于冻土水热力三场耦合及冻土-衬砌相互作用的渠道冻胀数值模型，结合分层序列法将渠道断面水力参数最优解集作为变量空间，以衬砌结构的强度、刚度及几何构造为约束条件，以衬砌适应冻胀变形能力为目标函数，建立寒区弧底梯形渠道水力-抗冻胀双优数学模型。随后对寒区各类典型渠道工程进行双优结构标准化设计，得到弧底梯形渠道在不同负温、地下水埋深、土质、断面规模下的双优边坡系数、实佳比及衬砌厚度的标准参数，供工程设计参考。研究结果表明：双优结构尺寸参数均随地下水埋深的增大而减小、随基土冻胀率的增大而增大、随冬季负温的降低而增大、随断面规模的增大而增大。以新疆某渠道工程为例，优化后的断面实佳比为1.02，较原设计值增大1.8%；最大法向冻胀量为2.52 cm，较原设计值增大20.0%；最大拉应力为0.95 MPa，较原设计值减小60.4%；衬砌整体柔度为305.47 cm/MPa，较原设计值增大42.3%，水力性能及抗冻胀性能均达到最优。

来源平台：中南大学学报(自然科学版)