近30年来,高坝工程泄流雾化引发的水电站运行故障和边坡失稳案例已被广泛关注。泄流雾化的形成过程属于复杂的水气两相流问题,预测与防治不仅关乎工程的建设经济性和运行安全性,同时也影响其周边环境及生态安全,是重大水利工程安全基础理论发展的重要研究课题之一。在“高水头、大泄量、窄河谷”的挑流消能条件下,“高海拔”水电站的泄流雾化问题因受低气压影响的未知性而更为突出。因此,低气压对泄流雾化的影响急需研究。泄流水舌随机喷溅是挑流消能过程的主要雾化源,因此,本论文设计了低气压型随机溅水试验,用于探究低气压对泄流雾化的影响机制;建立了低气压型随机喷溅雾化数值模型,用于预测低气压下高海拔工程的泄流雾化影响范围。研究成果旨在推进复杂泄流环境下,泄流雾化的风险认知和防治方法从经验走向科学,为重大水利水电工程设计及其长期安全运行提供理论和技术支撑,具体分述如下:（1）为了有效指导高海拔水电站的泄流雾化防护,建立了可模拟高海拔低气压泄流环境的大型低气压高速水流试验平台;研制了由单条高速矩形水舌冲击水垫塘产生雾化源的低气压高速水射流雾化试验装置。面向局域大湿度低气压环境中的高精度非接触测控需求,阐述了雾化雨强测试仪器的研发要点和雾化雨滴谱仪的安装养护方法。研究为实测低气压对泄流雾化的影响提供了试验基础。（2）通过低气压下随机溅水的雾化雨强试验,对比了不同低气压下水平测试面雾化点时均雨强和倾斜测试面雾化面时程雨强的特征。试验结果表明:在其他条件一定时降低环境气压,泄流喷溅雾化雨强及其雾化源量增大;雾化特征雨强线（40mm/h、10mm/h、2mm/h）向下游线性迁移;而喷溅雾化雨强沿溢流中心线的衰减趋势与室内常压Ⅰ（P1=0.99P0（P0=101.325k Pa））工况一致。相比于相同来流流量的标准气压（P0）工况,环境气压每降低0.10P0时,倾斜测试面上的雾化面平均雨量（L/h）增大11.06%～20.48%;水平测试面上的10mm/h雾化雨强线向下游延伸约1%。研究为高海拔水电站泄流雾化的分区防护,以及后续数值模型的构建提供了理论基础。（3）采用低气压型随机溅水雾化雨滴谱试验,开展了低气压对不同雾化雨强区雨滴谱特征影响的研究,以及雾化雨滴谱典型影响因素的相关性分析。试验结果表明:其他条件一定时降低环境气压,泄流喷溅雾化雨滴总数浓度（个/m~3）增大,众数、优势直径所属粒径级的粒子总体积,雾化雨滴个数浓度峰值（个/（m~3·mm））总体明显增大;而雾化雨滴谱的谱型分布趋势、特征粒径范围,以及不同粒径段的个数占比变化不明显。相比于相同来流流量的室内常压Ⅱ（P1=1.02P0）工况,在环境气压降低时,以5mm为雾化雨滴临界直径,雾化暴雨区（≥10mm/h）的较小雨滴数量占优且数量在其所有粒径范围内增加,而较大雨滴的数量在其部分粒径范围内有所增加;但非优频段数量的雨滴降水贡献量占比在75%以上。在不同的影响因素（气压、来流量、测点位置）下,雾化雨滴个数浓度尺度谱均保持向小粒径级偏态的单峰谱型,主峰的粒径级多为0.562mm和0.687mm,可采用Gamma分布曲线近似拟合。研究为低气压下泄流雾化雨强增大特征的解析,以及后续数值模型的构建提供了理论基础。（4）低气压型随机喷溅雾化数值模型结合试验结果构建并应用于高海拔高土石坝工程。计算了去学水电站在不同低气压下典型泄流工况,以及实际低气压下不同泄流工况的雾化影响范围;计算了如美水电站在实际低气压下,不同体型挑坎在不同泄流工况下的雾化影响范围,并总结了其相对于常压工况的变化规律。预测结果表明:相比于同泄量的参照气压（0P’=101.457k Pa）工况,环境气压每降低0.10P0’时,去学水电站10mm/h雾化雨强线,以及如美水电站40mm/h和10mm/h雾化雨强线包络的雾化影响范围,对应特征边界的变化量均在10m范围内;去学水电站在实际低气压(Pact=0.80P0’)下,以自然小雨分界值（0.42mm/h）为控制雨强,下游村庄的搬迁选址宜在计算域x为826.87m的下游;如美水电站在实际低气压(Pact=0.75P0’)下,雾化暴雨区（≥10mm/h）在左岸的最大影响高度为最大坝高315m的0.83～0.85倍,在下游的最远边界与3#溢洪道（最下游）出口的距离为（666.80～692.40）m。研究为更好地利用随机喷溅理论指导高海拔水电站的泄流雾化分区防护提供了预测方法。