随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加速,工农业生产和生活用水量急剧增加,污水的排放量也随之增加。虽然污水处理率有了较大幅度的提高,但由于排污总量的增加,未经处理的污水排放量仍有增无减,我国水环境状况的发展趋势不容乐观。因此,在今后相当长的一段时期内,我们必须进一步加大水污染治理的力度。目前的污水管道设计大多按重力流考虑,认为其流动状态为均匀流,与清水在明渠中的流动类似。这种处理方法未考虑污水的多相流特性,导致了理论上的欠缺。本文将污水视为固液两相流,首先对颗粒在流体中的沉降理论进行了分析,从中得出沉降速度在不同流动状态下的表达式,为后面分析颗粒的起动、扬动、止动流速与管道运行临界不淤流速打下了一定的基础。接着又阐述了两相流的基本理论用在明渠二维恒定均匀两相流动中的情况,以及按挟带推移质水流的概化模式,导出的垂线流速分布公式,这已被水槽实验验证为合理。还引用了两相流理论中从低浓度两相流中固相和液相的相互作用着眼,引入摄动分析的理论,并通过动量方程直接得出了悬移质泥沙浓度分布规律的方法。从而对倪晋仁和王光谦提出的悬移质泥沙分布的统一公式给出了理论解释。最后又借用泥沙运动方面以及污水管道内泥沙运动方程的知识,得出了不同管径下颗粒的起动、扬动、止动流速与管道运行临界不淤流速。最后结合污水流动的最小设计流速与颗粒起动流速、临界不淤流速的关系进行了分析,结论如下:(1)文中所得出的速度分布与浓度分布是在明渠两相流动情况下推得的,由于污水管道流动多为重力流,是明渠流中的一种,所以文中的分析在认识污水流动特性方面具有一定的参考价值。(2)一般认为沟道自清流速的概念应是指起动流速而言,它在理论上能满足沟底沉沙沿底部沙浪跳跃滚动随水流前进,在有限程度上达到自清要求,但是不能满足较高的要求。(3)Ackers- White公式是包括底沙和悬沙在内的全沙挟沙能力公式,是目前国际上通用的几组明渠泥沙运动公式之一,并得到一定的明渠现场实测资料的验证。借鉴其中提出的临界不淤流速概念,将其与泥沙运动中颗粒的几种流速作了比较。认为对于大型排水管道(D≥1m),现行设计规范决定的最小设计流速虽然基本满足运行要求,但是在设计过程中可以参考具有少量泥沙淤积的临界流速公式确定设计流速。