高拱坝泄洪消能的显著特点是窄河谷、高水头、大单宽流量,高速水流及其泄洪消能问题十分突出,消能防护成为关键技术难题之一。二滩工程的消能模式充分表明了空中碰撞消能的优点,但其最大问题在于使泄洪雾化大大增强,对坝体及下游岸坡造成威胁甚至破坏,表中孔空中无碰撞消能是解决这一问题的有效途径,本文结合东庄水利枢纽工程,利用模型试验及数值模拟方法对无碰撞泄洪消能体型进行了优化研究,具体研究工作如下:(1)研究了17种表孔宽尾墩体型方案下表孔的泄流能力、水舌空中扩散特性、水垫塘时均冲击动压等水力特性,并总结了不同体型参数对表孔水力特性的影响规律。与常规宽尾墩体型方案相比,表孔边墙外伸后,水舌纵向扩散长度最大增幅为21.5m,水舌空中形态稳定,冲击压强最大降幅73.9%。(2)提出3种表孔新体型,并与不同中孔体型组合运用于联合泄洪模型试验,得到了不同方案下表孔的泄流能力,表中孔空中无碰撞消能效果,水垫塘时均冲击压强,脉动压强。经过不同方案水力特性比较分析,得出体型方案3水头应用范围最广,表中孔水舌间隙明显,能形成较好的水舌空中无碰撞效果;水垫塘底板最大时均冲击压强值与前2种体型相比最大降幅分别为39.0%、18.1%;脉动压强均方根最大值与前2种体型相比最大降幅分别为58.6%、40.1%,确定了体型方案3为最优方案。(3)采用RNG k-ε三维紊流模型对设计工况下3种体型方案表中孔联合泄洪消能水力特性进行了数值模拟,结果表明计算值与试验值基本吻合,随后用该数值方法研究了不同二道坝高程和位置下水垫塘时均压强分布特性,得出二道坝高度取为34m,位置向上游移动40m为最优化方案。