论文以某典型水电站尾水渠工程为研究背景，针对工程设计提出的尽可能提高尾水渠扩散段的过流能力，实现尾水洞出口断面低水位运行的设计目标，采取物理模型试验与数值模拟相结合的方法，探讨改善明渠扩散段水流流动特性，降低水流流动阻力，提高过流能力的体型优化措施。　　论文首先通过物理模型试验，对尾水渠扩散段设计方案的水流特性及实际效果进行了验证与分析。试验表明：扩散段流态紊乱，过流能力未能达到预期效果。针对设计方案存在的问题，先后采取在扩散段设置控导流设施、降低闸室上游段扩散段扩散角、调整闸室位置与修改闸室及上下游连接段体型等三种不同的修改方案进行试验研究。通过对水流流态、尾水渠沿程水面线等实测资料的对比分析，发现第三种修改方案能够较好地顺应扩散水流的流动特性，过流能力相对较强，尾水洞出口断面运行水位相对较低。　　在物理模型试验研究成果的基础上，建立尾水渠扩散段数学模型，并与同条件下物理模型试验的结果进行验证。开展改变扩散段闸室前后两级扩散角(包括改变扩散段闸室过流宽度与闸室相对位置两种措施)，改变水流强度等基本参数的系列数值模拟，分析比较各修改措施对改善流态，提高过流能力的效果，并对研究成果进行梳理归纳。以模型试验与数值模拟研究成果为依据，以过流能力为标准，采取单因子分析法，拟合得到在扩散段在两级扩散情况下，水流强度Fr与最佳扩散角之扩散比α/β的相关曲线。论文的研究成果不仅能够满足实际工程设计的需要，也可为类似的工程设计提供参考。