台阶式溢洪道以其高消能率、利于机械化施工、降低了空化空蚀的危害等优点,在水利工程中广泛应用。台阶式溢洪道上的水流复杂,然而大多学者将其视作大粗糙度的光滑溢洪道,以此研究其水面线计算,对消能特性的分析也主要围绕消能率展开。此法不能反映增设台阶后台阶的作用,得到的水面线计算方法也并不可靠且对消能率的研究不能直接的反映能量耗散的规律。为了解决这个问题,本文首先对直接反映台阶式溢洪道消能情况的消能水头进行研究,其次为了直接反映增设台阶后纯台阶的影响,引入了相对消能水头开展研究,最后通过量纲分析,研究无因次消能水头分别与无因次比能、佛汝德数、无因次流速、无因次水深的关系,以及无因次相对消能水头与无因次相对比能、相对佛汝德数、无因次相对流速、无因次相对水深的关系,以期通过此法揭示台阶式溢洪道滑行流消能水头及其与相关参数间的规律,同时提出以此规律计算水面线及消能率的新方法,为台阶式溢洪道的设计提供思路。主要结论如下:（1）发现台阶式溢洪道滑行流无因次消能水头规律。无因次消能水头在整个流程长度内沿程呈正比例关系;其斜率可认为与相对临界水深无关,只与坡度有关,且随坡度的增大而增大。（2）发现台阶式溢洪道滑行流无因次相对消能水头规律。无因次相对消能水头在非均匀流段内沿程呈正比例关系;相对临界水深、坡度对其斜率的影响与无因次消能水头的相同（斜率随坡度的增大而增大,不同相对临界水深下的斜率可认为是一个定值）。（3）研究了台阶式溢洪道滑行流无因次消能水头分别与无因次比能、佛汝德数、无因次流速、无因次水深之间的关系。在整个流段内,台阶式溢洪道无因次消能水头分别与无因次断面比能、佛汝德数、无因次流速、无因次水深之间均呈现复杂的曲线关系。无因次断面比能、佛汝德数、无因次流速沿程均呈先增大,后减小的趋势,无因次水深沿程呈先减小,后增大的趋势。（4）揭示了台阶式溢洪道滑行流无因次相对消能水头分别与无因次相对比能、相对佛汝德数、无因次相对流速、无因次相对水深之间的规律。在整个流段内,台阶式溢洪道无因次相对消能水头与无因次相对比能、相对佛汝德数、无因次相对流速之间均呈正比例关系。无因次相对消能水头与相对佛汝德数、无因次相对流速之间正比关系斜率的大小与相对临界水深和坡度有关,具体表现为:相对临界水深和坡度越大,斜率越大。不论相对临界水深和坡度如何变化,无因次相对消能水头与无因次相对比能之间的斜率始终为定值1。无因次相对消能水头与无因次相对水深之间呈二次函数曲线关系,当相对临界水深和坡度变化时,二次曲线函数的系数A、B并没有规律可循。（5）提出了新的台阶式溢洪道滑行流水面线和消能率的计算方法。即通过无因次消能水头规律、无因次相对消能水头规律、无因次相对消能水头与上述无因次相对水力参数之间的规律展开计算。计算水面线时,采用无因次相对消能水头规律计算的相对误差最小,采用无因次消能水头规律计算更简便。计算消能率时,几种方法的计算精度大体相当。