在非冻土地区渠道防渗衬砌工程建设中渠道的水力性能是主要的考虑因素,目前已有多种形式的渠道断面具有良好的水力性能。在季节性冻土地区,由于冬季在负温的作用下,土壤中的水分发生冻结,引起下部水分的迁移,当冰晶体和未冻水的体积超过孔隙率,土壤即发生膨胀,挤压混凝土衬砌结构而导致破坏,影响渠道工程的正常运行和防渗效果。抛物线形渠道具有良好的输水和输沙能力,抗冻胀性能好,近年来已经在渠道防渗衬砌工程建设中开始应用。本文针对目前抛物线形渠道缺少统筹水力性能和抗冻胀性能结构优化方法,建立综合考虑水力性能和抗冻胀性能的优化模型,求解综合最优断面,并通过数值模拟进行了分析验证。主要取得了以下研究成果:（1）系统总结了抛物线形渠道断面参数、水力参数、水力最佳断面以及实用经济断面的计算方法,建立了抛物线形渠道冻胀力学模型,并推导了抛物线形渠道冻胀力、冻结力、弯矩、轴力以及剪力的计算公式。（2）综合考虑抛物线形渠道水力性能与抗冻胀性能,以过水断面面积最小和渠道横断面受力均匀为优化目标,以流速、宽深比和混凝土衬砌板抗裂作为约束条件,建立了抛物线形渠道综合优化模型,使用线性加权和法将多目标问题转化为单目标问题,分配权重进行求解,得出综合最优的抛物线形渠道断面形式。（3）采用该综合优化模型对石津灌区的抛物线形渠道断面进行优化,得到的综合最优断面较石津灌区原渠道断面受力均匀度好23.2%,水力性能好1.96%,并且占地少12.35%。并将综合最优断面与两种典型抛物线形渠道断面进行对比,综合最优断面较水力最佳断面最大正弯矩小5.6%,最大负弯矩小11.89%,受力均匀程度好7.62%;较实用经济断面受力均匀程度好1.79%,水力性能好0.2%,占地少4.49%。表明采用综合优化模型计算得到的抛物线形断面既具有良好的水力性能,又具有良好的抗冻胀性能。（4）基于COMSOL Multiphysics有限元软件建立三场耦合数值模型,利用内蒙古河套灌区曙光试验站的抛物线形渠道抗冻胀试验结果对模型进行验证。采用验证后的数值模型对综合优化渠道进行模拟,并与综合优化模型所计算得到的结果相对比,结果表明渠道的外表面在渠底中部达到应力的最大值,渠道的内表面在中下部三分点处达到应力的最大值,计算结果与模拟结果基本吻合,说明该优化设计方法合理可行,对季节性冻土地区抛物线形渠道的选型和设计具有参考和指导作用。