近年来，随着国民经济的快速发展，对水的需求不断增加，跨流域调水工程在全国许多地区进行规划和建设中。特别是南水北调西线工程，位于青藏高原东南部，将引长江水调入黄河，其海拔高度均在3000m以上，需要建坝壅高水位，开凿隧洞引水。根据坝区地形特点和工程建设运行条件，大多采用定流量、变水头的无压隧洞引水，水流消能设施布置十分困难。采取洞内消能是解决这个难题的有效途径。 本课题结合南水北调西线工程一期阿安输水工程的整体水工模型试验，根据定流量、变水头的无压洞引水的特点，研究确定采用洞内水流衔接和底流消能设施的合理结构形式，确保输水的安全。 通过模型试验成果的分析，证明进口段的体型设计是合理的；闸门下游采用渐扩式边墙，各种工况下，均呈现“自由射流”，不需在跌坎底部两侧布置通气管；由于水跃区的强烈紊动，加上消力池尾部反坡过渡段的阻水作用，消力池跃后段底部存在回流，将水跃主流挤向表层，使得跃后段水面波动较强，甚至出现明满流交替的现象，影响明流输水隧洞的输水安全。 通过模型试验研究，采用加设稳流板、消波栅和压波板等工程措施基本消除跃后段底部的回流，稳定了波动的水面，确保洞内的洞顶余幅要求和输水安全。 模型试验中还采用自制的掺气测量仪器和电容式掺气传感器进行掺气量的测量。验证掺气坎的掺气作用可以保护溢流面免遭孔蚀破坏。同时对两者方法所测得的试验成果对比分析，分析影响自制掺气测量仪器精度的因素。 通过本课题模型试验的初步研究表明，底流斜坡水跃的消能和辅助消能设施相结合，高水头运行时，水跃的消能率较高，消力池中可将水流的能量消除80﹪左右，洞内采用此消力池的形式及尺寸是可行的。设置的辅助消能、消波设施消除跃后的重力波是很明显的，洞顶余幅可达到18﹪以上，使其不会发生明满流交替的现象。本课题的试验成果可以作为南水北调西线阿安输水洞设计的依据，也给类似的工程设计提供参考。