在我国,水资源存在分布不均的现象,不仅南北、东西存在严重水资源的差异,而且即是同一个地区也存在水资源分布不均的现象。加之近些年来生态环境遭到严重破坏,水体污染严重,水资源紧缺的问题越来越成为社会关注的热点。因此兴建水利设施成为调整水资源分布解决水资源短缺的重要手段。水利工程中引水隧洞是最主要的输水建筑物,引水隧洞分为无压输水隧洞和有压引水隧洞。引水隧洞在运行过程中经常会遇到流态紊乱、流速过大、空蚀空化、明满交替、流激振动等水力学问题,因此在引水隧洞设计时,均需要考虑隧洞内部水流特性和消能问题,这对于引水隧洞正常的运行以及对整个工程的安全至关重要。本文以引水工程为背景作为研究对象,主要采用物理模型试验的方法进行无压输水隧洞在变水头条件下水流特性及消能的研究。本工程无压输水隧洞水流特性主要有以下几个特点,水头高,变幅大,洞内流速大,闸门调度复杂,洞内的消能工布置困难。模型试验研究过程中,通过在变水头条件下进行闸门调度和测量洞内流速、水面线、压力等水力因素来研究无压引水隧洞的水流特性。同时对于无压输水隧洞的消能,突破常规的洞外出口消能,而采取洞内布置消能工的方式进行消能。试验研究过程中,隧洞内部消能工采用消力池形式进行消能研究。通过对消力池进行优化设计,改善了隧洞内部的水流流态,达到了一定的消能效果,满足了工程的要求。本课题在模型试验的基础上针对变水头条件下无压输水隧洞水流特性和洞内消能两方面进行了初步研究,其成果可以为该工程的设计提供依据,同时也为类似工程设计提供参考。