在全球范围内，高纬度地区的输水渠道和河流在冬季均要经历冰期，遭受不同程度的冰害，其中尤以冰塞与冰坝的危害最为严重，影响输水能力，危害输水建筑物安全，甚至会威胁沿线人民群众的生命财产安全。而冰凌下潜是冰塞和冰坝形成与发展的基础，控制冰凌不下潜对于保证输水工程的安全和输水能力有重要的意义本文对前缘矩形断面和前缘圆形断面冰块在不同工况下的底面水压力分布进行了精细数值模拟，研究了冰块底面水压力分布与冰块前缘形状、冰块尺寸和流速等条件的关系。然后基于数值模拟结果，利用力矩平衡的方法研究冰凌下潜的临界条件，同时进行了冰凌下潜的真冰物理模型试验研究。通过数值模拟与物理模型试验相结合的方法研究冰凌下潜的临界条件与冰凌前缘形状和冰凌尺寸的关系，并提出了冰凌下潜的判断准则。具体研究内容与成果概括如下：（1）采用RNG k-紊流模型，结合自由水面追踪的VOF法对冰块底面水压力分布进行数值模拟，通过与DowAmbtman物理模型试验数据的对比，验证了该数值模型的可靠性和准确性。（2）为进一步分析冰凌前缘形状对冰凌下潜的影响，对前缘矩形断面和前缘圆形断面两种不同前缘形状的冰块在不同冰厚，不同流速等条件下的浮冰块底面水压力分布进行了精细数值模拟，研究冰块底面的水压力分布与冰块前缘形状、冰块尺寸和水流流速的关系。（3）基于前部分的数值模拟结果，利用冰块底面的水压力来计算冰块的下潜力矩Mu，通过力矩平衡分析的方法来研究冰块下潜的临界条件与冰块前缘形状和冰块尺寸（t/H、t/L）的关系。（4）依托天津大学冰工程与冰力学实验室，对自然破碎冰凌的下潜进行了真冰物理模型试验研究。将数值模拟研究结果与物理模型试验研究结果相结合，提出自然破碎冰凌下潜的判断准则。并将判断准则应用于南水北调中线工程，研究南水北调中线工程在结冰期和融冰期控制冰凌不下潜的临界条件。