作为城市重要的基础设施,排水系统在长期的运行过程中起到重要作用,但排水管道内沉积物的不断淤积会减少水力断面面积,增加输送阻力,从而大大降低管道过流能力。当沉积物淤积到一定程度会使排水管道堵塞,影响城市排水管道系统的运行和调控。本研究以长沙市南湖路高排管涵作为研究对象,现状4m×3m管涵沿书院路和水厂路敷设,负责收集南郊公园片区的高区雨水。湘江筑坝后,该高排管涵出江口常水位抬高,由原有的自由出流变为淹没出流,容易造成管涵淤积,在遭遇较大雨量时,管涵内雨水有可能溢出地面,造成经济损失。为解决上述问题,本研究首先运用泥沙运动中的沉积理论公式和Ackers-White公式计算出管道的起动流速、扬动流速、止动流速及临界不淤流速,通过分析和比较确定了排水管道自清流速,并计算出本研究高排管涵少量淤积情况下的自清流速。利用计算流体力学(CFD)商用软件FLUENT作为仿真计算平台,对高排系统淹没出流管涵的泥砂沉降规律进行了模拟,结果表明:根据大雨、中雨、小雨三种工况所做的纵向对比可知,平均降雨强度对以0.1mm颗粒代表的泥相悬浮物沉积影响微小,但是对以1.0mm颗粒代表的砂相颗粒沉积相影响较大,且随着平均降雨强度的减少,管涵内达到自清流速时管底的沉积物逐渐增加。通过模拟的结果,对三种工况下的泥相和砂相的沉积厚度加以累加计算,得到不同降雨强度下,单位降雨量的泥砂沉积厚度,并综合现有长沙多年降雨资料,对不同季节泥砂沉积厚度进行累加,最终确定管涵的清淤周期。根据现有国内外清淤技术的综合比较,再结合长沙市现有清淤技术,清淤方法拟采用设置疏浚通道的方式,在受淹没出流影响的管段范围内新增排江管涵,形成双管双涵并设置检修清淤控制闸,用泵抽干闭闸管段内的水后进行清淤。在淹没出流管涵上游适当位置处,设置平流式沉砂池,采用吸泥车定期抽出沉积在沉砂斗的泥砂。根据CFD模拟结果,平流式沉砂池除砂效果较好,可以达到预期50%砂砾去除的效果。