我国是世界上河流泥沙问题最严重的国家。特别是华北、西北和新疆的河流,含沙量高而且泥沙颗粒细。给城市给水、工业给水和农村给水造成了巨大的能耗和负担。但这样的高含沙水又是西北很多地区唯一可以利用的水源。因此对高含沙浑水的水沙分离问题的研究就显得非常重要。本论文研究的“垂向异重流式水沙分离鳃”就是一种针对高含沙水的绿色环保装置。与传统方法相比该装置有以下优点:利用“分离鳃”分离水沙获得清水无须添加任何化学药剂,安全环保;泥沙在“分离鳃”中的沉降速度是泥沙在静态下沉降速度的1.9~3.7倍,与加化学药剂(絮凝剂)进行水沙分离的速度相近。该“分离鳃”可用于自来水厂对浑水进行预处理及灌区水源中的泥沙分离,对环境保护及加速喷、滴灌等先进节水技术的推广应用具有重要作用。本论文首先通过物理模型试验对“分离鳃”水沙分离机理进行研究;其次对“分离鳃”进行了结构优化研究。通过试验研究分析,初步揭示了“分离鳃”可以快速进行水沙分离的机理;搞清了“分离鳃”中鳃片的型式对水沙分离效率的影响,并以此为依据对“分离鳃”进行了结构优化。该论文研究成果为后续研究提供了结构型式经优化的“分离鳃”。同时也为“分离鳃”以后的推广应用提供了可靠的理论依据。