多沙河流上的低水头闸坝式引水枢纽，引水与防沙矛盾突出，泄洪排沙建筑物布置及工程运行调度是否合理直接影响枢纽引水与防沙功能的正常使用。因此对闸坝式渠首枢纽主要建筑物布置方案进行优化并提出合理的防排沙运行措施具有重要的工程应用意义。本文以台兰河一级水电站引水枢纽泄洪排沙建筑物为研究对象，通过水工泥沙整体模型试验发现原设计方案存在的水工水力学问题及工程泥沙问题。针对问题提出经济合理的修改方案并通过水工模型优化比选试验进行验证，得出最优方案。针对该多沙河流坝区泥沙问题进行坝区泥沙模型试验，提出经济有效的泥沙处理方案，配合所需的枢纽运行工况达到工程取水要求。研究表明：（1）原设计泄洪冲沙闸泄流能力过大（比设计值大19%），而引水能力不足（正常引水位引水47.9m3/s，设计值56m3/s）；上游左边两闸孔进口和闸室内流态紊乱，泄洪冲沙闸各相邻孔口水流在闸墩尾部交汇击起水翅，并在护坦和海漫段形成折冲水流流态，不利于闸坝安全。修改后泄洪冲沙闸由6孔改5孔，校核洪水位全开时泄量1424.1m3/s已接近设计泄量1433.2m3/s；引水闸尺寸修改后流量为56.18m3/s，达到了设计引水流量56m3/s；加高上游导流墙高度至1655.7m并在闸室后加设低尾墩，消除了各试验泄洪工况泄洪冲沙闸和排沙闸进口漩涡等不利流态，也基本消除了水翅现象，护坦段和海漫段水流流态也得以改善；（2）原设计排沙闸和排漂闸下游的消力池未起到消能作用；闸坝下游消能防冲措施不足导致海漫末端附近河床及右岸坡的冲刷较为严重。修改后通过在闸坝下游海漫末端加设钢筋块石笼对海漫末防冲墙基础及下游河床起到了有效的保护作用。（3）原枢纽无有效的防排沙措施，排沙漏斗纵向长度不足，引水口前不能实现“门前清”。修改后通过加设推荐方案束水导沙墙，可拓展引水闸前排沙漏斗纵向长度，实现引水闸“门前清”。并且通过设计三道引水防沙措施，可保证枢纽达到长期防沙目标。（4）应用Flow3D数值模拟软件可以验证泄洪闸的泄流能力，且精度较高，为增强物理模型方案可靠性，减小类似工程物理模型工作量提供了有力支持。