为了有效的保护隧道，目前我国在建的几条城市水底隧道都设置了水喷雾灭火系统，但喷雾可能会破坏烟气分层，降低能见度，对人员安全疏散产生不利影响。本研究首先研究了水底隧道烟气流动特性，分析比较了各种水底隧道临界风速和拱顶最高温度的计算方法；通过实验观测了隧道火灾烟气颗粒的形成与分布、雾滴与烟尘颗粒间吸附关系，强制通风条件下含水烟尘颗粒的漂移现象；分析了水雾颗粒与烟气颗粒之间的热交换过程，雾滴喷射动量与雾滴对烟气层穿透率的关系；综合考虑水雾颗粒运动速度、水雾颗粒粒径、温度、烟气速度、温度、所受作用力、传热功率等因素建立了水雾作用下的烟气沉降理论分析模型，并利用实验和CFD模拟对模型进行了验证，研究表明模型具有很好的相似性；同时，采用CFD研究方法对复杂环境下（地下车库、隧道）水雾作用下烟气沉降现象开展了模拟研究；最后，本研究还结合武汉长江隧道的现场试验研究影响人员安全疏散因素，提出城市水底隧道水雾及通风排烟系统的最佳设计参数及控制策略，本成果可以为我国大规模建设的城市隧道消防提供参考。