“垂向异重流混合流体分离鳃”(简称分离鳃)是新疆农业大学水利与土木工程学院的邱秀云和杨力行教授发明的一种新型水沙分离装置。用该装置对浑水进行分离,不添加任何化学药剂,将浑水中泥沙(包括粘土)分离并取出“清水”其分离速度是泥沙在静态下沉降速度的1.9～3.7倍,与添加化学药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意义。本论文设计了“分离鳃”的集成型式以及用于沉淀池中的排泥方式,并通过物理模型试验对其进行了研究,为“分离鳃”的推广应用提供依据。同时对“分离鳃”中泥沙沉降特性进行了力学分析,为进一步探明“分离鳃”水沙分离机理提供理论依据。本文完成的主要工作及得出的主要成果如下:(1)利用高速摄影机,对“分离鳃”内部泥沙运动进行测试研究,再次证明“分离鳃”内有异重流的发生。通过对分离鳃鳃片上的任意位置的泥沙进行力学分析,推导出任意点的泥沙运动轨迹,进一步探明了“分离鳃”中泥沙沉降特性。(2)提出了悬挂式分离鳃的集成型式,并对其在静水和动水中的集成进行了试验,分析了分离鳃数量、泥沙浓度与泥沙沉速的关系,得到分离鳃的集成型式对加速水沙分离具有与单个分离鳃同样的分离水沙的效果,并且分离鳃数量越多,泥沙沉降速度越快。(3)提出了分离鳃式沉淀池的三种排泥方式,进行了排泥效率试验。试验表明,滴灌带毛渠式管道的排泥效率要比S型管道的排泥效率高;垂直三角形渠道排泥装置排出泥浆的含沙量高,耗水量较低。实际工程中,可考虑将垂直三角形渠道和滴灌带毛渠式管道两种方式组合起来使用。