现今水利水电工程中,高水头、大流量的水电建设项目日益增多。由于高水头、大流量泄水建筑物下泄的高速水流将产生巨大能量,对下游河床造成强烈冲击,所以,高坝的泄水建筑物设计研究在工程应用中显得尤为重要。考虑到一些传统消能工消力池底板临底流速较大无法满足高水头、大流量水流的泄流需求,人们便在传统消能工基础上设计了一些新型消能工以满足工程实际需求,跌坎型底流消能工就是其中之一。这种新型消能工是在常规底流消能工基础上增设跌坎,即降低消力池底板的高程。由于跌坎的存在,消力池内的水流流态发生了改变即由常规底流消能工附壁射流变为淹没底流流态,也造成了消力池内能耗及紊动能的分布的改变。最终使消能主流到达消力池底板后的临底流速明显减小,减免其对消力池底板的冲刷破坏。因此,跌坎型底流消能工不但能有效降低消力池临底流速还能减小底板动水压力,从而提高自身结构稳定性。当前,国内虽然已有将其运用于实际工程的实例,但对跌坎型底流消能工的研究仍缺乏系统的理论研究。本论文基于云南省自然科学基金项目(2006A0018M)而立题的。在水力学试验研究的基础上,通过改变入池能量、入池角度以及跌坎深度三个条件,对跌坎型消能工消力池内的流态、时均动水压力、流速等水力学指标进行了详细的观测。在试验结果分析的基础上运用理论分析进行以下研究：(1)分析了消力池内流态的变化规律及影响因素；(2)研究了底流流态下消力池内水流运动结构；(3)对消力池跌坎深度、入池角度及消力池长度计算公式进行推求；(4)研究了消力池底板的空化空蚀破坏与冲磨破坏的发生机理及材料选择。论文简要介绍了常规消能工的基本流动现象及其运动机制,并详细分析了跌坎型底流消能工的消能机理。对水流流态进行分析并分析了跌坎深度、入池能量、入池角度对消力池内流态的影响。并结合试验资料,在综合考虑以上影响因素的基础上,对跌坎型底流消能工消力池体型进行优化设计。同时在将理论分析与试验结论相结合的基础上分析了跌坎型底流消能工的的水力特性,推求出了淹没底流流态下跌坎型消能工的控制方程及消力池跌坎深度的计算公式,并确定了淹没底流流态下适合工程设计的跌坎深度的取值范围。计算了消力池长度。对消力池底板破坏机理进行分析基础上,对消力池底板材料进行选择。