水利工程建设中泄水建筑物消能防冲问题最为主要的一个问题,在峡谷高山地区修建的水工建筑物较多,多数建筑物出口消能与下游防冲是面临突出的问题。如何经济合理的解决水工消能建筑物充分消能后水流较为平稳进入下游河道,成为众多水利工程重要的研究课题。本文主要是以新疆某大型水利工程为背景来进行研究,前期通过模型试验得到了枢纽整体水力条件、溢洪道水力特性及体型优化等研究成果,但缺少挑流鼻坎的深入研究,本次研究通过动床试验,研究出口水流对河床冲淤的影响,对溢洪道末端挑流鼻坎结构体型进行试验研究设计,避免水流对下游河床产生严重的冲刷。主要研究内容如下:(1)以水工模型试验为主要研究方法,对工程溢洪道及挑流鼻坎原设计方案进行分析研究,通过试验发现,原设计体型不能满足泄流能力要求,对溢洪道泄槽及挑流鼻坎设计体型进行调整,调整后泄流能力由2837m3/s增加至5024 m3/s,具有超强的泄流能力,满足设计要求。但下游冲刷坑深度26m,基础防护难度较大。(2)通过试验研究发现,挑射水流若要达到较好的扩散效果,降低挑射水流对下游河道的冲刷破坏,则双曲扩散挑流鼻坎左右边墙需设置不同的转弯半径,内侧边墙转弯半径不小于泄槽宽度,外侧边墙转弯半径不小于4倍内侧边墙转弯半径(试验中左侧边墙转弯半径30m,右侧转弯半径120m);挑流鼻坎的挑射角度在20°～30°为宜(试验中挑坎左侧挑角20°,右侧挑角30°)。(3)在挑流鼻坎底板上增设舌形挑坎,使挑射水流更加均匀的扩散,在水舌较厚的一侧边墙设置倒三角形贴角,使水舌形成纵向扩散,快速消散能量,减轻了冲刷河床的深度,冲刷深度由26m降至9.7m。(4)在研究中发现预挖并不能改善水流对河道的淘刷,预挖使溢洪道出口下游冲坑深度增加,冲刷深度比不预开挖深7.3m,坡脚淘刷严重。