随着水利工程的快速发展及人们生态环保意识的不断提高,作为在传统底流消能工的基础上发展起来的新型消能工,跌坎型及突扩型消力池不仅具有消能率高、泄洪雾化小、尾水波动小等优点,还可以在一定程度上降低消力池底的水力学指标,使其可以安全的应用于高水头、大泄量的水利工程,具有广阔的应用前景。本文通过模型试验和数值模拟方法,分析了跌坎及突扩型消力池的水动力特性,主要成果如下:(1)通过数值计算及模型试验研究了跌坎及突扩型消力池内的水流流态与临底流速分布,跌坎及突扩可以降低消力池底的最大临底流速。当上下游水位一定时,无量纲值Vmax/(g0.5h0.5)与相对跌坎高度α/H呈线性关系。(2)跌坎消力池时均压力分布同挑跌流消力塘时均压力分布类似,具有明显的冲击区域;消力池无突扩时,时均压力在横向分布上基本无差异,即同一x位置时均压力值相同,消力池突扩以后,在水跃发生的范围内突扩区域的时均压力明显较中心区域的时均压力值小。(3)通过模型试验研究,分析了跌坎消力池及突扩消力池脉动压力分布特性,分别得出了跌坎消力池最大脉动压力系数ξmax与α/H及κ的经验计算公式及突扩消力池ξmαx与突扩比β及κ的经验计算公式。分析了跌坎消力池不同α/H值脉动压力的空间积分尺度、概率密度分布、频谱特性及突扩消力池脉动压力的横向分布规律。(4)通过模型试验研究,分析了跌坎消力池及突扩消力池的上举力分布特性,分别得出了跌坎消力池最大上举力系数εmαx与α/H及κ的经验计算公式及突扩消力池最大上举力系数εmax与突扩比β及κ的经验计算公式。分析了突扩消力池上举力的横向分布规律及跌坎消力池单位面积最大上举力F及单位面积脉动上举力σF与脉动压力σp之间的关系,并得出了相应的经验计算公式。