塔尔朗渠首为多沙河流上的低水头闸坝式引水枢纽,引水与防沙矛盾突出,泄洪冲沙建筑物布置及工程运行调度是否合理直接影响枢纽引水与防沙功能的正常使用。因此本文对塔尔朗渠首枢纽主要建筑物布置方案进行优化并提出合理的防沙冲沙运行措施,具有重要的工程应用意义。本文通过水工模型试验研究了各特征洪水情况下,枢纽原设计方案的引水、泄洪、防排砂和消能情况,详细对比分析了各典型工况下枢纽建筑物水流流态、流速、水边线和枢纽上下游冲淤试验结果,确定原设计方案中存在的问题,并通过试验研究优化了枢纽布置方案,同时开展了不同工程运行调度管理方案试验研究,为实际工程运行提供最佳的闸门调度运行方式。试验结果表明,优化后的枢纽布置方案能满足设计引水、泄洪和防沙要求。当河道发生小于设计洪水流量时,通过调整泄洪冲沙闸闸门开度,引水渠均能引入设计引水流量9m~3/s。当河道发生校核和设计洪水时,泄洪闸的实际泄流量为403m~3/s和275m~3/s,满足设计泄洪要求,枢纽整治段堤顶高程和冲沙槽段墙顶高程均满足泄流要求。引水闸和泄洪冲沙闸闸前泥沙淤积高程较低,引水渠进沙量满足设计要求。应用CCHE软件对塔尔朗渠首流场进行数值模拟,对原设计方案进行验证。分析引水建筑物前水流特性、结构布置原方案的水流流态、水位变化以及典型断面流速分布等,分析枢纽闸前冲淤变形,与物理模型试验实测结果对比分析,模型计算结果符合实际且与试验实测值相吻合。为工程长期有效运行提供保证,研究结果为工程设计和运行提供参考和依据。