中国作为水利大国,长期以来水利建设都被认定为治国安邦的大计。泄洪消能通常作为水利建设中一个重大而复杂的问题,需要综合考量并总体规划建筑物之间的构成与布局后,依托水库工程、水文地质及水文气象条件,合理地选取安全经济的消能方式,以便泄水建筑物在运行时消能充分并保证下游河道安全。台阶溢洪道虽然相比于光滑溢洪道在施工、消能等方面都有明显的优势,但在高水头、较大单宽流量的情况下,高速水流易引起台阶面的空蚀破坏。底流消能作为经典的消能方式之一,在不同地质条件下均有较强的适用性,但往往因其需修建大型消力池而增加工程量与造价。为解决两种消能方式在单独运行时的不足,联合台阶与消力池消能,既可减轻高速水流下台阶面的空化空蚀程度,又可减小底流消能所需修建的庞大消力池,还可以提高消能率,这对消能工的设计与选择具有一定的指导意义。结合水工模型试验、数值模拟以及理论分析三种方法,探讨了台阶与不同型式消力池的消能效果;同时,通过对某水利工程泄水建筑物台阶式溢洪道与综合消力池联合消能的水力特性进行分析与研究,确定了台阶与新型综合消力池联合消能的可行性和优越性。本文主要研究成果如下:（1）介绍了几种传统的泄洪消能方式,详细研究并归纳总结了台阶消能的国内外研究进展,同时介绍了模型试验、数值模拟相关理论。（2）结合某水利工程进行了台阶式溢洪道与常规消力池联合消能的水工模型试验和数值模拟研究,两种方法所得到的结果基本一致,一方面相互验证了两种方法所得结果的可靠性;另一方面也证明了数值模拟参数设置的准确性。通过对常规消力池的水流流态、水深、压强、流速等水力特性进行研究分析,所得结果表明,常规消力池泄洪消能不充分,出池流速较大,达不到消能目的。（3）依据模型试验和数值模拟结果提出了消力池内加通坎、加不同型式的尾墩、消力池加宽加深等九种消力池优化方案,并利用FLOW-3D软件对九种联合消能方案进行数值模拟研究,综合比较各优化方案的水力特性和消能效果,确定了台阶与新型综合消力池联合消能的优化方案。（4）通过模型试验与数值模拟结果的对比表明,在同等条件下,本文提出的台阶与新型综合消力池联合消能的方式与其它消能方式相比,水流流态更加平顺,出池后二次水跃现象明显消除,沿程速度分布更加均匀,出池流速较小,消能效果更好,消能率更高。本文验证了模型试验与数值模拟两种方法在解决实际工程消能问题的可靠性。数值模拟可为工程在方案优化时提供方案筛选,节省了模型试验所需的时间、造价;模型试验可对数值模拟的优选方案进行相应的研究,实际观测水流下泄过程和流态,进一步确定方案可行性,本文研究成果可为类似工程实际问题提供参考和依据。