水库的兴建，形成了巨大的停滞水域，由于太阳辐射和水的理化特性，造成一种同原来天然河流完全不同的水域环境，水温沿水深呈明显的季节性分层分布。水库特别是大型深水库传统底层取水方式产生的下泄低温水，会降低下游河道的水温，对下游的农作物造成危害；抑制水生生物的生长和繁殖；造成水库放流浊水长期化等问题。因此，水库下泄低温水的问题越来越受到各方的高度重视，并不断加强高坝大库下泄低温水的研究。分层取水措施作为一种有效手段可以缓解下泄低温水对下游生态环境带来的负面影响。本论文的主要工作分为两部分：第一部分研究大型水库水电站进水口分层取水下泄水温的变化规律，以数值模拟为手段，以采用叠梁门分层取水的糯扎渡水电站为背景，探求库内水温分布、取水口位置以及下泄水温三者之间的关系；第二部分研究大型水库生态用水分层取水下泄水温的变化规律，以数值模拟为手段，以采用多层取水口取水的格伦峡谷大坝为背景，探求库内水温分布、取水口位置以及下泄水温三者之间的关系。最后总结大型水库在这两种分层取水方式下的下泄水温规律性结论，为大型水库采取分层取水措施提供理论依据。主要研究内容及成果如下：（1）全面总结了水库水温及分层取水的研究进展。针对水库水温，介绍了水库水温结构的判别方法，并对水库水温的预测方法和模拟方法进行了介绍。针对分层取水，介绍了分层取水的形式，并按试验研究和数值模拟研究两部分内容，总结了70年来分层取水的研究成果。（2）全面介绍了三维环境流体动力学模型EFDC，并基于EFDC模型，建立了大型水库分层取水下泄水温数学模型，利用糯扎渡水电站多层取水进水口水温物理模型试验值和格伦峡谷大坝下泄水温实测值对模型进行了验证，证明了本模型模拟大型水库分层取水下泄水温的有效性和实用性。（3）针对大型水库水电站进水口分层取水，以糯扎渡水电站叠梁门分层取水为例，数值模拟了三个典型年不同叠梁门挡水工况的下泄水温，研究叠梁门分层取水下泄水温的变化规律，分析得到了水库水温分布、取水口位置和下泄水温三者之间的关系。数值模拟了单机引水流量变化和机组不同开启组合的下泄水温，探讨叠梁门分层取水单机引水流量和机组开启组合对下泄水温的影响。（4）针对大型水库生态用水分层取水，以格伦峡谷大坝多层取水口为例，数值模拟了表层和底层取水时的下泄水温，研究多层取水口取水下泄水温的变化规律，分析得到了水库水温分布、取水口位置和下泄水温三者之间的关系。数值模拟了单口引水流量变化和取水口不同开启组合的下泄水温，探讨了多层取水口单口引水流量和取水口开启组合对下泄水温的影响。