低Fr引起的震荡水跃一直是工程上难以解决的问题。本文采用模型试验的方法,在受地形、地址及布置约束,无法对池长、池宽进行改变的条件下,对跌坎型消力池进行了试验研究,试验表明,低Fr会使消力池内发生更大幅度的震荡和波动问题。随后又尝试在扩散段出口加设矩形收缩墩,最终提出了收缩墩与跌坎消力池联合消能工,并在不同来流流量、收缩墩收缩比、跌坎深度和下游水位条件下,对该消能工水流流态与水力特性进行了研究。主要结论有:(1)采用跌坎消力池时,能较好的降低底板压力,但入池水流与表面漩滚剪切形成间歇性漩涡,而水垫层又为漩涡提供了弹性边界,这使得池内震荡和波动问题得到了放大;随后的局部体型修改试验表明,在无法改变池长、池宽的条件下,仅对局部体型修改,是无法消除池内大幅度震荡和波动现象的。(2)采用收缩墩与跌坎消力池时,水流受收缩墩作用后,形成三元扩散射流,水流纵向扩散,在空中形成两翼交汇,并互相碰撞、混掺,动能损失增加;底部水流扩散、跃起,在表面形成较大的回流漩滚,构成了典型的底流消能;在扩散射流与回流漩滚之间,射流与回流漩滚相互碰撞、混掺,能量损失加剧,同时扩散射流破坏了池内间歇性漩涡,解决了池内大幅度震荡和波动问题。(3)来流流量、收缩墩收缩比、跌坎深度和下游水位单独或组合变化时,收缩墩与跌坎消力池池内会出现淹没射流、略淹没射流和自由射流三类流态。(4)按照消力池内水流的运动情况可以将其分为三大区域:收缩射流区、交互区和底流水跃区。