泄水建筑物在水利工程中具有至关重要的地位,起着宣泄水库水流和保证水利工程安全的作用。台阶式溢洪道作为泄水建筑物中新型消能工,它具有缩减工期、消能率高等优点,但其坝面水流流态较为复杂,且与大气相接触,水流中掺入大量气体,产生水气两相流。水流产生的掺气、空蚀、脉动等现象会对溢洪道产生重大影响,甚至危害泄水建筑物的安全。本文结合青藏高原某水库台阶式溢洪道,运用水工物理模型与数值模拟两种手段对其水力学问题作了研究。物理模型试验共设计了四种体型,观测了不同流量时水流的流态、压强特性和消能特性等;通过FLUENT软件针对一种台阶体型对溢洪道作数值计算。主要研究成果:台阶溢流坝面上的水流流态大致划分成滑行水流、过渡水流和跌落水流;研究分析了不同台阶式溢洪道体型水面线和流速的分布规律;通过测量各台阶测点时均压强和脉动压强以及分析其数据可知,水平面上的时均压强沿台阶凹角向外缘方向先有所降低,随后慢慢增加,台阶竖直面时均压强会形成负压区,台阶水平面上的脉动压强在凸角处最大,台阶各测点时均压强和脉动压强强度沿程均呈波浪式发展;同时对不同台阶体型下沿程消能率的分布情况以及影响因素作了研究,并分析了其消能机理;数值模拟方法在台阶式溢洪道计算上是安全可靠的,能够快速详细的获得其水力参数。