拱坝以其整体安全度较高和比较经济的特点，近几十年来成为坝工建设中常用的坝型。但是，由于拱坝一般适宜建造在河流的山谷狭窄段，因此所处地形地质条件往往较为复杂，同时由于拱坝自身结构单薄，表孔泄流时溢流面较短，且水流平面上呈弧线下泄时向心集中，这些都使拱坝的消能防冲具有很大难度。这方面的研究，尤其是高水头大流量时的拱坝消能防冲问题的研究已成为坝工建设中急待解决的课题。本论文以下桥水电站拱坝消能防冲实际工程问题为研究对象，根据工程设计单位提供的基本资料，在分析研究各种消能防冲理论基础上，在实验室内建立水工模型，对下桥水电站泄流能力及消能防冲问题作了较全面的研究，主要包括以下几方面：1、对原设计泄流布置方案的泄流能力进行验证，并对泄流布置方案进行修正，使下泄水流更好地归入主河道，同时对最初的动床模型砂粒径选择及铺砂方式进行论证。2、在初步研究阶段通过坝下游水垫塘布置方案比选，初步选定水垫塘消能工的布置型式。3、在优化试验阶段，进行多方案的溢流坝断面水工模型试验，初步确定三坎式水垫塘消能工的各坎位置及坎高，并初步确定用于整体水工模型试验的水垫塘结构型式。4、根据断面模型确定的水垫塘结构形式，在整体水工模型上进一步对水垫塘的体型结构进行优化，重点考察提高水垫塘尾坎顶高程的可行性、采用T型窄缝消能墩是否较鼻坎挑流消能效果显著，并最终确定水垫塘消能工的体型结构及布置形式。5、对最终确定的水垫塘消能工的体型结构及布置形式，在结合工程实际施工中枢纽消能区两岸山体边坡开挖放坡情况后，按设计方提供的修改后水垫塘布置结构型式布置坝后消能工，在整体模型上考察消能工在各特征洪水流量下沿程水面线、主要控制断面的水位变幅、流速分布、水垫塘尾坎后冲淤变化和动水压力分布，并通过试验提出溢流表孔闸门的正常运行方式。本论文通过水工模型试验，采用三坎式水垫塘消能工较好的解决了坝下地质条件较差的下桥水电站工程拱坝消能防冲问题。试验成果已在下桥水电站工程中得到应用和验证。