排水系统是城市水环境建设和管理的重要设施。管道内的沉积物是影响其正常运行的最关键因素,如何有效的清除排水系统内的沉积物是城市水环境建设亟待解决的问题,水力清淤技术因具有经济有效的优势而被广泛使用。本文利用实验室水槽进行基于溃坝水流的水力清淤研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)利用实验室水槽进行溃坝水流试验,探究溃坝水流在下游有水和无水状态下的沿程水动力特性,包括水位、流速的测量以及床面剪切应力的计算,同时利用流体计算软件Fluent模拟试验过程。结果表明,在下游无水和有水的情况下存在较大的差异。在下游无水的情况下,沿程的最高水位呈非线性的减小。当下游有一定水位时,下游沿程的水位变化趋势一致以及最高水位相接近,数值模型也给出了与试验一致的结果。(2)利用实验室水槽,选用天然河沙作为沉积物。保持上游储水一定的情况下,在下游渠道内全长铺上一定厚度的沙子,进行连续冲刷完整清淤过程的试验。冲刷后进行沉积物剖面演变的测量和冲刷效率的计算。结果表明,将所铺沙子冲刷完全共需要37次开闸冲刷。沙堆前端会形成冲蚀坑,且在冲蚀坑之后沙床有一定的“增高”,沙床后端形成冲刷坡度。随着冲刷次数增加,整个沙床变薄并向后推进。首次冲刷时的冲刷量达到最大,随后有一稳定的冲刷作用,每次的冲刷质量保持相对稳定。(3)在实验室水槽下游铺设一定质量的沉积物,探究溃坝水流在明渠中沿程的冲刷能力并就储水水位、冲刷次数、储水形式等影响因素对冲刷效果的影响进行了评估。根据试验结果,提出了冲蚀率与储水水位、下游距闸门距离的经验公式。同时结果表明,冲刷历时与冲蚀率之间具有正相关性,而增大储水水位是最有效的提高冲刷能力的方法。本研究所得的结论对实际管渠水力清淤装置的设计具有指导意义,同时可为排水系统沉积物输运模型的建立提供试验依据和数据基础。