圆中环沉沙排沙池对解决引水排沙问题具有良好的效果,但为了能发挥其更大的作用,仍需不断地研究改进。本文对溢流堰优化后的圆中环沉沙排沙池,即迷宫堰型圆中环沉沙排沙池,进行物理模型试验和水力计算分析,得出其含沙量与沉沙的改善效果,并对类似沉沙池的合理布置设计提供依据,主要结论如下:(1)三角形宫室的迷宫堰型圆中环沉沙排沙池使同等流量下的堰上水头平均降低了1.34mm,且宫室的几何参数满足水力设计要求,并适当地减少了工程占地面积和造价,但在水流较小的条件下选取梯形宫室的迷宫堰效果会更好。通过模型试验对比两种堰型的沉沙效果,迷宫堰型圆中环沉沙排沙池的含沙量沿垂向和径向的分布规律与光滑堰基本相同,且迷宫堰内侧的含沙量比光滑堰平均减小了16.5%,对沉沙效果和改变水质有一定作用。并以Q=4.09L/s时中心出水环不加高状态为例进行沉沙分析,得出迷宫堰型圆中环淤沙中小于0.1mm的细颗粒泥沙比光滑堰增加15.4%,且对出口处沉沙进行颗分得出最大值是0.25mm,中值粒径为0.0635mm,比光滑堰(0.0715mm)平均减小了11.19%,说明调整为迷宫堰后能够有效地提高悬移质泥沙沉降率,提高了农业灌溉效率,促进了经济发展。(2)通过对泥沙沉速、沉降率以及冲洗时间的理论方法进行研究,确定了泥沙的沉速规律及不同粒径范围的沉速计算公式;并选用一维超饱和输沙法对圆中环的泥沙各粒径组沉降率和不同流量下的总沉降率作出了理论推算,其计算值与试验值偏差较小,约2.82%和1.50%;进而对斜坡上的泥沙颗粒进行受力分析,得出泥沙的临界应力并转换为临界流速,即得知冲沙所需的流量;再计算出三个冲沙阶段所需的时间、总历时和排沙耗水率,与试验值极其接近,说明计算方法和相关参数的选取准确可信。最后利用泥沙沉降率计算公式推出溢流堰直径与进水流量和处理最小泥沙粒径的关系,并设计给定条件下沉沙池的直径和高度,使此类沉沙池的研究应用更加完善。