我国水能资源丰富,位列世界首位。在我国水力资源最为丰富的西南部高山峡谷地区的高水头大单宽水利水电枢纽的建设中,泄洪消能问题往往是整个水利枢纽工程的控制性因素。由于各类消能工均存在弊端,如何经济、环保、高效地解决我国水电资源最为丰富的西南部高山峡谷地区特有的高水头、大单宽水利工程消能防冲问题,仍是目前研究的重中之重。本文在总结前人研究成果的基础上,提出了一种新型浅表层潜入俯角淹没射流消能型式,并利用理论分析、物理模型试验研究及数值模拟计算相结合的方法,对其消能机理、水力特性及其影响因素和变化规律进行分析和研究。主要的研究成果及结论如下:(1)结合实际工程需要,提出一种基于传统底流水跃消能机理和淹没射流消能机理的浅表层潜入俯角淹没射流消能形式。(2)通过理论推导,推导出计算浅表层潜入俯角淹没射流消能形式消力池末端水深的公式和浅表层潜入俯角淹没射流消能形式消能率的计算公式。(3)通过数值模拟计算,分析得到不同俯角角度、流量大小以及下游水垫塘深度对浅表层潜入俯角淹没射流消能工的影响。(4)通过数值模拟计算,推导出在特定条件下,当俯角大于5°小于25°时滞点位置与俯角的关系式;消力池底部最大压强与俯角的关系式;滞点处近底流速与俯角的关系式。(5)通过数值模拟计算,分析得到在特定的情况下,滞点位置、滞点处动水压强、底板中心线最大临底流速与水面回流纵向最大流速随流量的变化规律,推导出底板中心线最大临底流速与流量以及水面回流纵向最大流速与流量的关系式。(6)通过物理模型试验,分析得到脉动强度峰值出现在射流主流边缘位置,滞点所在的冲击区为脉动强度最大的区域,该区域内流速大小方向极不稳定,出现强烈的紊动。随着流量的增大随整体水垫塘内脉动强度分布规律变化较小,但各点脉动强度均随之递增。(7)通过物理模型试验,分析得到当发生自由出流情况时,在水垫塘靠近上游位置脉动强度明显大于发生淹没射流情况。除此之外,在不同水垫塘深度情况下下游水垫塘内脉动强度的分布规律变化不大。