长距离供水工程是调节水资源时空分布不均，保障国家水资源战略布局的重要基础设施，属于名副其实的“生命线”工程。位于我国西北地区的长距离供水渠道大多数面对极端寒冷、异常干旱、复杂地质环境等恶劣自然条件，导致渠道经常发生大面积冻胀、水胀、盐胀等灾害，极大影响了渠道供水效率，严重威胁渠道运行安全，成为制约经济社会可持续发展的瓶颈。同时，一些渠道的设计供水能力已不能满足社会对水资源日益增长的需求，亟需进行抗冻升级改造。然而目前有关渠道在复杂条件下的破坏机理还不明确，渠道抗冻胀设计与升级改造的理论体系尚不完善，缺乏渠道安全监测与冻害评估标准。

该研究依托国家重点研发计划、国家自然科学基金、水利部公益性行业专项等数十项科研项目，采用理论分析、原型观测、模型试验、数值仿真等综合手段，历经近8年联合攻关，突破了水-热-力多场多因素耦合作用下渠道劣化演变技术瓶颈，提出了寒区渠道抗冻设计理论，研发了渠道抗冻升级改造成套技术、装备与工法，构建了集应急巡检、健康诊断、监测预警三位一体的渠道安全评价体系，取得四个方面的突破与创新：

1.寒区渠道劣化机理与抗冻设计理论创新。首次揭示了高寒区渠道“湿-干-冻-融”循环作用下的强度衰减与结构损伤双重互馈破坏机制，建立了渠系水-热-力多场耦合数值分析模型与软件平台，研制了国内外首台渠道劣化过程超重力模拟试验系统，提出了高寒区渠道抗冻设计理论与方法。

2.寒区渠道抗冻升级改造技术创新。自主研发了高寒区供水渠道抗冻改造成套技术、装备与工法，建立了渠道渗漏纵横立体防排与阻滑体系，发明了渠道升级改造新旧防渗膜热熔胶粘接+焊接技术，极大提升了高寒区渠道的供水效率。

3.渠道低温供水理论与技术创新。创建了冰期水力控制数字渠道仿真系统，研发了集渠水漂浮太阳毯增温、渠基碎石桩辅热、渠道衬砌板集肤加热一体的渠道局部融冰技术，开发了复合保温盖板，为渠道低温运行提供了解决方案。

4.寒区渠道监测检测与安全保障技术创新。集成创新了渠道车载智能无损健康检测系统，研发了渠道冻胀与渗漏监测新技术与设备，建立了渠道安全监测系统和预警预报云平台，开发了基于无人机+ BIM 实时耦联的渠道险情应急巡检系统，为寒区长距离供水渠道的安全运行提供了保障。

该成果已在北疆大型供水工程中成功应用，升级改造渠道134千米，渠道抗冻能力提升60%以上，供水效率提升25%以上，近三年产生经济效率43.2亿元。成果可推广应用到我国广大寒冷地区工程建设，应用前景广阔，意义重大。

相关研究发表论文120篇，出版专著4本；获国家发明专利16项，实用新型专利16项，取得软件著作权5项；形成水利团体标准《寒冷地区渠道安全监测规程》和《寒冷地区渠道冻害评价导则》，部分成果编入国家《土工试验方法标准》。研究过程中培养俄罗斯外籍院士1名，全国劳模1名，全国优秀科技工作者1名，水利系统先进科技工作者1名，政府特贴专家3名。