高坝大库的修建形成了大面积的停滞水域，加之太阳辐射以及其他理化作用，水库内水温沿水深呈明显的季节性分层分布。传统底层取水的下泄水温较低，会对下游水生生物的生长和繁殖造成危害，并产生水库放流浊水长期化等问题。因此，如何有效的提高水库下泄水温，减免下泄低温水带来的生态环境影响已经成为人们日益关注的问题和学者研究的焦点。分层取水措施可以提高下泄水温，进而有效缓解低温水对下游生态环境带来的负面影响，因此被越来越多的应用于大型水利工程中。常见的分层取水措施有很多种，如侧式孔流型取水口、溢流式叠梁门取水口、浮式管型取水口和控制幕取水等。本文的主要工作分为三部分：第一部分为下泄水温模型试验相似理论的介绍、扩展及相应温度分布转化理论的提出。第二部分为利用试验手段，针对侧式孔流型取水口和浮式管型取水口进行了下泄水温研究，试验选用多种水温分布、取水口淹没深度以及下泄流量，通过大量试验成果，分析下泄水温的变化规律和影响因素。第三部分为利用PIV系统，针对侧式孔流型取水口的流场进行初步研究。本文主要研究内容及成果如下：（1）介绍了水库水温分层的形成机理、低温下泄水的影响、减免下泄低温水影响的相应措施以及常见的分层取水形式。对水库水温结构判别、水库水温的预测和模拟方法进行了归纳。从数值模拟研究和试验研究两个方面总结了分层取水的研究成果。（2）对现有水库分层取水水温模型试验相似理论进行了扩展，增加了新的模型相似条件。结合实际操作中遇到的问题，提出了模型与原型底层基础水温不同时，模型满足相似条件所需要进行的水温分布转化方法，并对转化后的原型模型下泄水温换算公式进行了推导。（3）结合水温模型试验相似理论，建立了相应的模型，利用试验方法，对侧式孔流型取水口和浮式管型取水口的下泄水温进行研究。试验以某水库三个典型月份水温分布资料为背景，选取多种淹没深度取水口结合多种下泄流量的组合工况进行研究。结合试验成果，分析水库水温分层对取水的影响，探讨分层取水的取水范围，研究水温分布、取水口淹没深度以及下泄流量对下泄水温的影响，比较两种不同类型取水口的取水特点，总结下泄水温变化规律，提出了侧式孔流型取水口下泄水温预测公式。（4）针对侧式孔流型取水口，采用PIV系统对温度分层条件下取水口附近的流场进行了初步研究。对水温分层是否会引起水库内的流场变化进行了判断，分析了侧式孔流型取水口附近水体的流动规律，总结了侧式孔流型取水口的取水特点。