为了提高重力沉沙池水沙分离效率，充分发挥重力沉沙池最佳除沙效能，对重力沉沙池结构参数进行优化，大幅提高水沙分离效率。论文以模型试验为基础，建立CCHE2D(平面二维数学模型)数学模型，在数学模型内进行模拟分析计算，并验证数学模型计算结果的可靠性。在此基础上改变重力沉沙池侧向溢流堰长度、侧向溢流堰位置、以及大首部底面坡度与重力沉沙池最终水沙分离效率的关系进行了研究，主要研究成果如下：
　　(1)在初始流量0.05m3/s，初始含沙量5kg/m3时，随着重力沉沙池侧向溢流堰长度的改变，对水流流速，沿程含沙量分布有较大影响，当侧向溢流堰长度为4m时，沉淀池内水流流速有利于泥沙进行充分沉降，大幅提高重力沉沙池水沙分离效率，将重力沉沙水沙分离效率提升至71.2%。
　　(2)将重力沉沙池侧向溢流堰位置向上游移动1m时，可改变和缩小“死水区”区段，同时由于侧堰位置的改变，可改善沉沙池末端存在的翻滚、湍流等较差流态，从而进一步提高重力沉沙池水沙分离效率。
　　(3)侧向溢流堰位置移动不可过于靠前，当重力沉沙池侧向溢流堰向上游移动超过1m时，水流流经沉淀池时未充分减速即过早的翻过溢流堰，进入清水池，泥沙未充分沉降，同时一定程度上减少了泥沙的有效沉降距离，降低了重力沉沙池最终水沙分离效率。
　　(4)随着重力沉沙池底面坡度的变化，清水池的最终水沙分离效率基本保持不变，随着底面坡度的增大，更加适宜悬移质的前行，使沿程含沙量分布趋于合理，泥沙充分沉降，因此重力沉沙池底面坡度应控制在0.01~0.015之间为宜。
　　(5)同等纵向底面坡度下，逆坡布置方式优于顺坡布置方式。由于逆坡的布置方式，重力沉沙池底面坡度高程随水流方向递增，泥沙随水流前进的同时，由于底面高程的递增，减小了泥沙落到池底的距离从而提高了水沙分离效率。