高速水流在泄水建筑物上游表面极易发生空化空蚀破坏。为减轻或消除空化空蚀,许多学者通过在传统直角阶梯溢洪道上增设掺气设施或改变阶梯体型来达到掺气减蚀的目的。本文通过数值模拟,结合模型试验与理论分析,对一种新型反弧阶梯溢洪道的掺气特性进行研究,主要研究了不同反弧半径和来流条件下,反弧阶梯流态和掺气发生位置,主要内容和成果如下:（1）反弧阶梯流态分析:从整体流态和局部流态出发,相比直角阶梯,反弧阶梯有更大的空腔高度。下泄水流在反弧面内存蓄,反弧面上形成“小水池”,主流与反弧面上水体剪切、碰撞并大量掺气。反弧面的“凹陷”拦截更多的下泄水流参与旋滚掺气,使旋涡得到更充分的发展。反弧阶梯局部流态表现为不规则的随机紊动。（2）提出反弧阶梯粗糙弗劳德数和阶梯粗糙高度的计算方法:根据量纲分析,结合前人对直角阶梯掺气特性研究结果,提出同时适用于直角阶梯和反弧阶梯的阶梯粗糙高度的计算方法,进而采用与直角阶梯相似计算形式,给出反弧阶梯粗糙弗劳德数的计算式。（3）反弧阶梯表面掺气发生位置分析:通过对模型试验和数值模拟的观察发现,同一来流条件下,表面掺气发生位置存在波动区间。通过对6种体型的表面掺气发生位置下限和上限进行分析,使用最小二乘法对模型试验和数值模拟结果拟合,得到溢洪道坡度θ=26.6°时表面掺气发生位置下限和上限的经验公式。（4）反弧阶梯底部掺气发生位置分析:来流条件一定下,底部掺气发生位置相对稳定,相比直角阶梯,反弧阶梯底部掺气发生位置偏向上游;随着粗糙弗劳德数的增大,底部掺气发生位置向下游发展,直角阶梯与反弧阶梯底部掺气发生位置的差值也随之增大;根据模型试验和数值模拟结果,在相同粗糙弗劳德数下,随着反弧半径的减小,底部掺气发生位置靠近上游,其中反弧阶梯各体型之间的底部掺气发生位置相差很小。将6种体型反弧阶梯底部掺气发生位置数据进行拟合,得到溢洪道坡度θ=26.6°下反弧阶梯底部掺气发生位置经验公式。