近年来,随着经济的发展和城市化进程的加快,污水排放量也在快速增长。由于陆地水体的环境承受能力有限,污水排放量的猛增正在对城市的水污染问题构成严峻挑战。随着对海洋环境认识的加深,人们发现海洋本身具有很强的自净能力和环境承受能力,因此,污水排海成为目前解决沿海城市水污染问题的有效途径之一。在污水排海工程中,排海管道扩散器是其重要组成部分,其结构设计是否合理对扩散器的排污能力和对海洋环境的影响程度起着至关重要的作用。由于扩散器水力计算过程复杂繁冗,本文结合某污水排海工程,建立扩散器的一维水动力模型,对该扩散器进行优化模拟,并设计水工模型试验,参照试验数据对扩散器的水力特性进行研究。首先,通过查阅相关文献和资料,并参考国内外相关工程的设计经验,对扩散器的基本理论进行研究,了解扩散器的基本形式、基本设计准则以及基本结构参数的计算方法。其次,简单介绍了流动与输运过程所遵循的一般控制方程,并在此基础上建立了一维有压管网非恒定流的数学模型,并详细推导了管网控制方程的求解方法和边界条件处理方法,选取某有压管网算例对其模拟能力进行验证,验证结果表明：模型能够很好的模拟恒定有压管网内的水流流动。然后,结合某污水排海工程建立扩散器的一维数值模型,对扩散器进行优化模拟,确定了扩散器最终喷口直径和扩散管变径方案,并对自由作用下管道的排污能力进行验证,最终结果表明该自由水头足够满足排污工程最大排污量的要求。此外,根据相似理论设计水工模型试验,对扩散器出流特性进行水力分析,研究扩散器的出流规律,并判断扩散器设计的合理性。最后,对扩散器的海水入侵进行了研究,对其海水临界入侵流量和临界冲洗流量进行了计算,并提出一系列防止海水入侵的措施。