泄洪消能效果的好坏直接关系到工程的安全,一直是水利工程中研究的重点问题。本文研究的对象南甲水库的泄洪消能方式为连续式尾坎挑流消能,挑射水流直接落入下游河道,由于下泄流量较大且挑射水流集中,加之下游河床地质条件较差,可能造成两岸山体失稳,危及周边生命财产的安全。为此本文将用物理模型试验并结合数值模拟计算的方法对南甲水库溢流坝下游泄洪消能的布置方案进行了优化研究,主要研究内容及成果如下:1)无论是定床还是动床物理模型试验条件下,原设计直接将水流挑射到下游河道的消能方案,流态均较为恶劣,消能效果均较差,水位波动剧烈,河道水流湍急,最大流速达14.42m/s。动床试验时,挑流入水产生的冲坑深度最深22.8m,危及两岸岸坡的安全。2)为减小挑流消能对坝下河道的冲刷,模型试验研究了在下游布置二道坝(初选位置0+150m)壅高水位形成水垫塘的工程措施来提高消能率。并分别对坝下定床、坝下动床和动床预挖三种条件进行了试验比较分析,结果表明,在修建二道坝后,下游水流条件明显改善,消能效果明显提高,下游河道的最大流速也降至约7.4～9.4m/s。但该方案仍存在流速较大,水位波动较大的不足,在动床试验时大量冲刷材料堆积在二道坝前仍会对水流流态产生较大影响,动床预挖条件下,冲坑深度仍会进一步加深,有待进一步优化。3)为进一步优化二道坝的布置位置、探索合理的冲坑预挖形式及二道坝的剖面形式,同时获取更丰富、更详尽的水力学参数,本文建立了南甲水库数学模型并对其进行了验证。数值计算表明:二道坝位置下移到0+190m并对水垫塘底板采取局部预挖的方式时,通过对水垫塘内的水流流态、流速、压强、紊动能以及消能率等水力学指标分析表明消能效果较好,达到二道坝前的水流平顺,水流流速也较小的目的。4)为改善水垫塘尾部区域水流条件,对水垫塘预挖部位的结构形式进行了三种优化布置布置方案的比较分析,表明方案二(直立坎)布置时水垫塘尾部区域流速较小,水流条件较好,水垫塘末端河床不会产生冲刷。5)为避免二道坝下游二次消能问题,优化后的二道坝剖面采用实用堰形式、尾坎采用消能戽结构,其水流流态比简单的直角梯形断面更好,可避免二道坝下游二次消能问题和河床冲刷问题。