南水北调中线工程是当今世界上最宏伟的跨流域调水工程，是有效解决我国北方地区水资源严重短缺的问题，建立全国水资源合理配置的格局，保证国家经济社会和生态环境协调发展的重大举措。研究、优化冰期输水模式，预防和缓解冰情、冰害，是确保工程输水安全和保障输水目标亟待解决的问题。本文以明渠非恒定流理论为基础，结合国内外最新的研究进展，建立初始封冻期水力过渡过程仿真计算模型。并对不同运行方式下，动态冰盖的形成过程进行详细、深入的计算和分析。发现动态冰盖的形成过程可以划分为两个阶段，渠道水力要素在这两个阶段分别表现出不同的变化特点。冰盖挠度变化范围与冰盖下水位的允许变化范围不同，为维持冰盖稳定，冰期输水控制真正关心的是后者。为解决冰盖稳定性问题，在天津大学冰实验室，以真冰为实验模型，进行冰盖塌落实验并建立有限元数值模型，对实验数据进行拟合，取得了较好的效果。在此基础上，对冰盖下水位变化幅度与冰盖表面宽度和冰盖厚度的关系进行了计算分析。最后，以有压非恒定流理论为基础，建立了封冻期水力过渡过程仿真计算方法。推导求得冰盖下水击波速的计算公式，通过计算，模型渠道冰盖下水击波速约为170m/s。以上游常水位运行方式下的流量调节过程为例，确定了流量调节范围，并提出了确定极限水击的简便方法。对于较大流量的调节，提出分步调节方法，实现了过渡过程水击压力的有效控制。