水库泥沙淤积,造成有效库容减少、寿命缩减、下游河道水沙平衡破坏等问题,已成为水库、河道、水电站管理的一大难题。特别是黄河流域,大量的泥沙,使水库的利用受到严重制约。因此,针对黄河干流的水利枢纽工程,研究适宜的排沙建筑物布置方式具有重要的实际意义。本文提出一种新型的排沙建筑物布置方式:通过排沙底孔或者利用其他孔洞,加装伸入库区的管道,利用管道分段开口等方式,使得坝前冲刷漏斗范围延伸,从而加大漏斗冲刷,达到人工加沙目的。并且通过水工模型试验与数值模拟相结合的研究手段,对这一布置方式进行了分析研究。主要研究内容和成果包括以下几个方面:(1)建立了二维、三维数值模型来模拟排沙管道前漏斗的冲刷情况,计算出不同水力条件下冲刷漏斗的范围、影响冲刷漏斗的因素以及漏斗的纵横坡和水头、流量的关系。(2)通过模型试验对提出的新型排沙建筑物的布置方式进行了研究。得出管道在运行中承受荷载情况以及管道前的漏斗冲刷范围。并把试验数据与数值模拟计算结果进行了对比,具有较好的一致性。(3)同时对小浪底敷设排沙管道的情况进行了数值模拟,得出小浪底在不同水力条件下管道前的漏斗的冲刷情况。初步拟定了小浪底坝前排沙建筑物的布置方式,为小浪底排沙减淤提供参考依据。