坝体溃决时,库内水体因重力宣泄而下,坝址上游水位陡落,下游水位陡涨,这种由重力驱动的灾害性水流波动即为溃坝波。作为一种严重灾害性的水体流动现象,溃坝波有着巨大的社会危害性,且由于其研究的复杂性,一直是国内外水利工程领域非常重要的研究方向。对溃坝波流场进行实验研究有利于理解流场真实的结构特征和作用机理,因此开展溃坝波流场特征的实验研究十分必要。然而溃坝波自产生到与结构物相互作用的过程中均会产生强紊动掺气水流,传统多普勒测速仪以及粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）技术对于掺气流动的流速测量较为困难,由于量测手段的局限,导致溃坝引起的强紊动掺气流动的流场特征不明。本文应用粒子图像测速及气泡图像测速（Bubble Image Velocimetry,BIV）结合的实验技术,突破传统PIV技术的限制,对溃坝引起的强紊动掺气流动的流场进行了无接触式的测量,获得了溃坝波砰击下游直墙时掺气运动的内部流场,主要成果与结论如下。（1）针对强紊动掺气流动的随机性,通过20次重复实验进行系综平均以获得统计意义上总体稳健的均值。故根据PIV及BIV技术的原理,结合实验室实际情况搭建一个生成溃坝波的实验平台,通过同步器与电磁铁控制溃坝波生成的实验设计,提高溃坝波生成的同步性。多次实验重复测量的结果表明,实验结果具有足够的重复性和可靠性,满足取系综平均时的可重复性要求。（2）在将PIV及BIV技术测量的结果结合的过程中需将掺气区域与非掺气区域区分开来,因此本文提出基于人工智能的掺气区域智能识别方法,通过不同神经网络的综合比对,发现卷积神经网络的识别效果最好,识别准确率为99.78%。并基于MATLAB平台开发出相应的分析软件,大大降低人工识别的复杂性和时间损耗。（3）针对水平干河床下坝体瞬间全溃产生的溃坝波的运动过程,通过高速相机捕捉其演化过程全景,得到水位随时间的变化,并将其与理论解进行对比。结果表明溃坝初期闸门上游根据非线性浅水方程得到的理论解与实验结果有一定的偏差,偏差随着时间的推移而减小。通过对上游的流场特征分析,偏差来自于溃坝初始阶段垂向速度的存在以及水平速度沿垂线分布不均匀,这与浅水方程的基本假设不符。当时间逐渐推移,垂向速度会不断减小,水平速度分布逐渐均匀,理论解的偏差也随之减小。（4）结合PIV及BIV的技术,对水平干河床下坝体瞬间全溃产生的溃坝波砰击下游直墙的运动过程进行了精确测量。对溃坝波掺气运动的最大速度、砰击直墙过程的爬高速度、运动轨迹及速度分布、涡量分布、湍流强度分布等运动特征进行了分析。流场结果显示,溃坝波砰击直墙时,水体向上爬高后向上游进行反卷,反卷时水流主体包裹气体形成一个水气两相流旋涡,在爬高和反卷时直墙根部均存在一个运动方向相反,范围相对较小的低速旋涡。实验结果中两个方向的平均涡量相差约2倍,两个旋涡及水体反卷水舌触及上游来流所在位置湍流强度相对较高。