我国西部水能资源的开发具有落差高、泄量大、河谷狭窄、枢纽消能布置困难等特点，而传统的挑流消能方案又常常会带来雾化、空蚀破坏、岸坡冲刷等较难克服的问题。高坝工程往往需要修建若干条大尺寸的导流隧洞，然而导流洞投资巨大，却属于临时性建筑，于是导流洞的永久利用问题成为越来越多的专家学者关注、研究的热点，泄洪洞内消能工的研究有着重要的学术理论意义和实际应用价值，并能产生一定的经济价值。本文结合拟建中的金平水电站竖井溢洪道工程，对具有消能井内消能结构的竖井式泄洪道水力特性进行研究，采用试验研究与理论分析相结合的方法，就该种内消能工各体型参数发生系列变化时所产生的一些水力特性的变化规律进行研究和探讨，以优化体型。试验对挑坎高度（收缩比）进行了4种变化；对上部通气孔直径进行了4种变化；消能井尺寸作了8种系列变化；在不改变压坡比的情况下，对压坡段出口高度进行了3种变化。通过一系列的对比试验研究，取得了一些富有创新和工程实际应用价值的结果，无论是从广度上还是从深度上，本项研究均具有一定的探索性和开创性。（1）在试验过程中，通过对不同收缩比时流态的观察，对环形堰的水流流态的变化序列进行了划分，并对环形堰的适应水头范围进行了界定。通过退水隧洞入口处压坡段出口高度的系列变化研究，综合分析各水力参数的变化情况，得出合理的压坡高度设计方案。（2）得出了进水口收缩比以及通气孔直径发生变化时泄流量随堰上水头变化的一些基本变化规律，通过试验数据拟合得到不同收缩比时泄流量、流量系数的经验计算公式，以及收缩断面佛汝德数与淹没堰流流量系数的关系表达式。（3）考虑流态、泄流量等多方影响因素，提出0.37收缩比为实际工程体型设计中的理想状况。（4）通过对同一收缩比下通气孔直径变化时通气孔风速及通风量的变化规律的分析总结，得出实际通气孔直径最优设计尺寸应为d₀=1.35m。（5）通过对消能井尺寸的对比试验研究，提出消能井的合理尺寸应为：H₀=1.69D₀，D≥1.4D₀。（6）结合模型试验以及理论推导，建立系统消能率计算的表达关系式，竖井溢洪道系统总消能率在83％～92％之间，这种消能结构的消能效果良好，可以作为实际工程导流洞改建为永久泄洪洞时的推广体型。