本发明涉及一种泄洪洞多通气孔供气系统的优化设计方法，属于泄洪洞结构优化设计技术领域。该方法将泄洪洞及其多通气孔供气系统中的水流和气流流动视为水‑气分层流，将整个结构划分为多个微元段，并分别列出各个微元段的水流和气流的质量守恒和动量守恒方程，联立各个方程进行迭代求解，基于对水‑气流场的求解，通过改变通气孔结构布置，重复求解步骤可对泄洪洞多通气孔供气系统进行结构设计优化。本发明方法对于大型泄洪洞工程的需气量更准确，且可给出洞内气压预测；具有设置简单，修改方便且可在几十秒内给出计算结果的优势，尤其适用于在泄洪洞结构设计阶段的频繁修改和计算要求，易于推广应用。