随着越来越多的高水头、大泄量泄洪洞的出现，仅靠出口后的传统消能工已经无法达到安全消能防冲的目的，因而许多工程需要采用洞内消能的方式，以缓解下游的消能防冲负担。将导流洞改建为泄洪洞相对比较好，不仅可以改善导流洞的利用率，获得更大的经济效益，也可以减轻布置枢纽上的压力。竖井消能井这种新型的消能方式，能满足高水头大泄量的要求，具有重大的经济、社会和环境效应，给水利工程带来了较大的应用前景。　　本论文结合湖南省桂阳县桃源水库竖井溢洪道工程，从实际工程出发，为优化体型通过模型试验分别对具有消能井形式的竖井溢洪道几个部分尺寸进行优化试验研究，为实际工程提供参考。模型试验主要量测了流态、时均压强、水深、流速、脉动压强、通气量等水力特性参数；并分别对环形溢流堰下游曲线末端喉管进水口尺寸、消能井井深、压坡段坡度进行一系列变化，并对压坡末端第一直段进行优化试验。通过一系列对比试验研究，对比分析总结，主要得出以下结论：　　（1）进水喇叭口水流流态平稳，在最大校核流量时也为自由堰流流态，水流特性相对简单。　　（2）增高环形掺气挑坎，将水流挑在竖井中间汇交，水流沿竖井中央自由跌落，达到一定的消能效果，很好的解决了小流量水流沿竖井贴壁流的问题。　　（3）通过对通气量的量测，得出合理的通气孔设计方案。　　（4）通过对压坡出口段孔口尺寸的系列变化，分析得出孔口的合理高度；并提出通过设计局部增加退水隧洞第一直段的洞顶高程的办法来缓解压坡出口段后的水流击打洞顶现象。　　（5）综合水流流态、压强、通气量及消能率等多方面因素分析，提出消能井的合理设计尺寸。