挑流消能出现至今,发展十分迅速,但在理论上还存在一些难题。在挑流消能发展过程中,人们不断地改进挑流消能挑坎的形状,以求达到更好的消能效果。在连续式挑坎的基础上先后出现了差动式、斜切式、扭曲式、舌形和窄缝式等一系列新型的挑流鼻坎。但对于新型挑坎的挑距和冲坑深度的理论计算公式并没有更新。由于问题的复杂性,目前新型挑坎的挑距和冲坑深度的计算还在套用由连续式挑坎推求出来的计算公式。由于挑坎型式的不同,引导出的水流能量分配方式也不同,从而导致挑距和冲坑深度也各不相同。从模型试验和原型观测的数据来看,新型挑坎应用连续式挑坎所推求出的公式得出的计算结果与实际偏差较大。本文采用理论分析和模型试验相结合的方法,针对差动式挑流消能做了一定深度的研究。分析了差动式挑流消能的消能机理,并对差动式挑流消能冲坑深度的计算做了理论的推导。在推导差动式挑坎挑距计算公式的过程中,分析了空气阻力和浮力对挑距的影响。运用了绘制包络图的方式来绘制冲坑影响范围图,能够更加直观的体现冲坑对建筑物的影响。通过分析和模型试验观测,结合具体的工程实例,得出以下结论:(1)由于差动坎特殊的齿、槽构造,它引导的高速水流掺气比较充分,因此在空气中的能量损失相对较多,导致冲坑深度较浅。在公式推导过程中,运用了能量法和修正系数法把冲坑内损失的能量计算出来,再利用损失能量计算出冲坑的最大水深。(2)应用了先修正再反推的思想把空气阻力和浮力对挑距的影响体现出来。对于差动式挑坎引导的掺气水舌来说,空气阻力和浮力影响非常明显。本文推导的公式应用在铜场水库模型试验中,挑距的计算结果为43.19m,如果应用连续式挑坎挑距计算公式所得出的结果为57.24m,而在模型试验中实测数据为44m。说明本文推导的计算公式有一定得可行性。(3)绘制出冲坑影响范围图能比较全面的体现冲坑之间的相互影响,能够更直观的让设计部门看出冲坑会对哪些建筑物有危害,从而采取好的防范措施。