3.2 连续冲洗式沉沙池主要尺寸计算
3.2.1 工作段进口工作深度
连续冲洗式沉沙池工作段进口工作深度，应满足下式要求：
式中：ΔZ1为沉沙池运行水位与廊道出口处顶的高差，m；He为工作段进口工作深度，m；Σξ为局部水头系数之和；vc为水流流速，m/s；Lz为支、主廊道总长度，m；C为谢才系数；R为水力半径，m。
3.2.2 工作段宽度
工作宽度可按下式计算：
式中：B为工作宽度，m；Q为工作流量，m3/s；v为平均流速；Hω为工作段平均工作深度，m。
表3-1是国内已建水电工程沉沙池工作段平均流速、工作深度，可供参考。
初拟方案时，v可在下列范围内选择：当沉降最小粒径为0.05～0.10mm时，其值可选0.05～0.15m/s；当沉降最小粒径为0.25mm时，其值可选0.25～0.55m/s；当沉降最小粒径为0.35mm时，其值可选0.40～0.80m/s为使流速分布均匀，防止水流出现明显的三度性，在式（3-2）中，B/Hω的比值不宜大于4.5，工作段平均流速v值可参照表3-1选取。
表3-1 已建水电站沉沙池工作段平均流速、工作深度
3.2.3 工作长度
应初拟沉沙池多个主要尺寸方案，按4.1节方法计算沉速，按9.1节方法计算大于等于设计沉降粒径的沉降率，确定沉沙池工作段计算长度，其中恢复饱和系数αi的计算可参考8.2节方法。
水利工程定期冲洗式沉沙池通过工作段末端溢流堰取水时，可根据堰前含沙量垂线分布计算出池分组含沙量。必要时，应通过模型试验验证悬移质分组沉降率和出池分组含沙量。设计工作段长度宜取计算长度的1.2倍。
沉沙池设计中，可按不同深度、宽度、纵坡和长度（包括溢流区长度）组合，按第6章计算得出大于等于设计最小沉降粒径的沉降率ηL，建立如图3-1所示的ηL=f（Lω，Hω）关系图，图中大于等于设计最小粒径0.05mm的不同沉降率有三组Hω-Lω-ηL计算方案关系图，可据此进一步通过工程费用和包括冲洗在内的运行费用的比较，选定主要尺寸。为留有安全余量，实际选用长度可较计算长度加长一些，SL 269—2001《水利水电工程沉沙池设计规范》中提出加长20%。
3.2.4 冲沙流速
当沉沙池工作一段时间后，池内泥沙淤积厚度逐渐加大，过水断面逐渐减小，流速渐增，有可能将推移质泥沙带进下游渠道。因此，必须停止供水，进行冲沙，冲沙流速决定于冲沙时呈悬浮状态并输送出去的泥沙数量及粗度，可用下式进行计算：
式中：vs为冲沙流速，m/s，其值应大于2～2.5m/s；ω75为粒径为d75的泥沙颗粒的沉降速度，m/s；hcp为冲沙时沉沙池内平均水深，m，可采用沉沙池工作深度的10%～30%；d75为在冲洗的泥沙中小于此泥沙粒径值的泥沙占75%，mm；ρ为冲沙水流中含沙量的百分数，一般采用ρ=2%～8%。
采用圆形断面冲沙廊道时，可用下式计算冲沙流速：
式中：Q冲为冲沙流量，m3/s；D为廊道断面直径，m。
图3-1 ηL=f（Lω，Hω）关系图
若水流中挟有个别粗大的石块或卵石，则可用下式计算冲沙流速：
式中：g为重力加速度，m/s2；dmax为最大泥沙粒径，m。
此时，冲沙廊道的断面尺寸应使个别粗大石块或卵石通过，且廊道直径或底宽和高度应大于粗大石块或卵石直径的两倍，同时不得小于0.5～0.7m，冲沙流速不应小于4～6m/s。
在一般情况下，沉沙池的单宽冲沙流量可按下式计算：
式中：qc为单宽冲沙流量，m3/（s·m）；vs为冲沙流速，m/s；hcp为冲沙时沉沙池内平均水深，m。
对于多室沉沙池，每一个沉淀室的流量一般小于沉沙池总工作流量的35%～40%，也不大于一个沉淀室工作流量的100%，这样不致因冲沙而对沉沙池结构及上下渠道提出特殊要求而增大造价。
3.2.5 泥沙淤积厚度
假设沉沙池水流均匀，泥沙在沉降长度内均匀分布，则在冲沙以前沉沙池内泥沙淤积厚度可按下式计算：
式中：δ为沉沙池内泥沙的淤积厚度，cm；qc为单宽冲沙流量，m3/（s·m）； ρ为任何粒径组的含沙量，kg/m3；t为时间，h；γs为泥沙容重，kg/m3；l为任何粒径组的泥沙沉降长度，m。
3.2.6 冲沙时间
假设冲沙时的流速为等速流，则冲沙时间可按下式计算：
式中：T为冲沙时间，s，实际冲沙时间常超过计算时间的0.5～1.0倍；γs为泥沙容重，kg/m3，一般采用γs=1.3～1.6kg/m3；V为沉沙池的死容积，m3；ρc为冲沙水流中含沙量，kg/m3； qc为单宽冲沙流量，m3/（s·m）；B为工作宽度，m。
若冲沙水流是从闸门底下冲射，同时在沉沙池末端的泥沙沉积堆上形成大的跌水，则采用下式计算冲沙时间：
式中：T为冲沙时间，s；i为沉沙池的底坡；K为系数，一般采用K=2×10-4；HK为工作水深，m；h1为冲沙廊道进口处水深，m；L为沉沙池的长度，m；hK为沉沙池末端的临界水深，m； δ为沉沙池首端的泥沙淤积厚度，m；qc为单宽冲沙流量，m3/（s·m）；a为系数，一般采用a=1.0～1.1； φ为流速系数，一般采用φ=0.85。
【例3-1】 计算冲沙流速和冲沙时间。
1.资料
有一直线沉沙池，长L=50m，宽B=24m，深H=4m，沉沙池首端淤积厚度δ=1m，沉沙池中泥沙粒径d<0.6mm的泥沙占75%，冲沙流量Q=15m3/s，泥沙沉降速度ω=0.648m/s。
2.冲洗流速计算
冲沙时，若水流中含沙量的百分率ρ=7.5%，沉沙池内平均水深hcp=0.5m，为沉沙池工作深度H-δ=4-1=3（m）的17%。
由式（3-3），可得冲沙流速为
3.冲沙时间计算
（1）沉沙池死容积计算。由式（3-6）计算沉沙池的单宽冲沙流量为
沉沙池的底坡i计算，R=hcp=0.5，n=0.0275，C=30.6，则沉沙池的底坡为
沉沙池泥沙淤积的容积：
（2）冲沙时间计算。
1）若冲沙时水流为等速流，则冲沙时间为
2）若从门底射流冲沙时，则冲沙时间计算为
冲沙廊道进口处水深h可由下列关系式求出：
其中，φ=0.85；qc=1.7m3/（s·m）。
得h=0.27m时的冲沙时间为
