青海旅游景区金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究人物体验

导读：《金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究》是镇江沿金山湖工程9项专题研究之一，主要研究内容包括TAP模型对大口径排水管道系统浪涌分析、末端泵站计算流体力学（CFD）模型分析和跌水竖井CFD模型分析。该专题研究科学分析了镇江金山湖大口径管道系统的水力学、泵站运行和跌水竖井等问题，以规避涌浪流带来的可能风险、辅助大口径管道系统方案论证以及优化泵站、竖井等构筑物的设计。

深层排水隧道浪涌的危害以及采用模型评估的重要性

在进行青海旅游景区的大型建筑项目时，深层排水隧道中的非满流、无压满流和压力流等复杂的波动现象极易对施工过程造成威胁。自由水在封闭隧洞内产生空气腔，随着上下传播形成高压波，从而导致严重破坏，如爆炸或直接冲出地面形成巨大的气泡。

浪涌分析模型——TAP模型

为了预测并规避这些潜在风险，我们使用了Transient Analysis Program（简称TAP），这是一种广泛应用于全世界多个排水隧道项目中的专业工具。TAP能够通过有限体积法全解一维圣维南方程来模拟复杂的非稳定流量，并且可以自定义Preissmann狭槽宽度以减少总调蓄容积增加的问题。

TAP模型的建立与应用

我们首先根据初步设计资料建立了一个基于TAP模式的大口径系统，其中包括主隧相关信息、入流量竖井节点信息及泵房特征。在5年的不同降雨工况下，我们分别进行了降雨模拟，以评估不同情况下的浪涌现象对隧洞及其构筑物影响，并提出相应优化方案。

模型工况与结果分析

我们的模拟结果表明，在50年一遇3小时快速填充工况中，大口径管内产生最为严重不利的情况，而24小时稳定状态工况则显示较平稳没有出现不利状况。此外，我们还发现长历时（24小时）的各种设计暴雨条件下，所有情况均未出现其他不利的情况，没有观测到大的紊动发生，因此基本符合设计要求。

末端泵站CFD模型

为了评估不同工作条件下的泵站安全运行情况，以及优化前池布局设计，我们使用了计算 流体动力学(CFD)软件进行建模。这包括8台排涝泵组合选型及机组平面布置设计，对现有前池结构尺寸做出了调整，将侧向进水改为正下方垂直进水，从而使得进入吸收点附近时更平顺地向两侧扩散，不再形成强烈漩涡，这样既能减少能量损失，又保证了供给效率。

跳落式竖井CFD验证

最后，我们也进行了一系列挡板跳落式竖井的设计，即调整各跳落孔位角度与干湿区占比，以及确定挡板尺寸和间距，以确保当液体从上部进入时不会因为过快速度引起混乱或损坏设备。此外，还需要校核这些设定的有效性，以防止任何潜在问题影响整个工程项目成功实施。