金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究与旅游业未来发展新趋势人物探讨

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

在隧洞充满过程中，涌浪流和过渡流（瞬变流）的不稳定水力 流态极易对管道产生非常不利的影响。自由水流在封闭的管道内上下传播造成浪涌现象，可能导致破裂或爆炸形成气泡直接冲出地面。因此，通过TAP模型模拟可以分析不同降雨工况下深层隧道内空腔及压力波行为，并评估并规避潜在风险。

波动现象及其预测

由于深层排水隧道路面的复杂性质，其内部流量变化迅速，不仅会产生强烈波动，还可能引起结构损坏，因此必须使用专业工具如TAP进行详细分析，以确保安全运营。

TAP模型及其优势

TAP利用有限体积法全解一维圣维那方程，并引入Preissmann狭槽模拟压力 流，可以精细化分析形成过程并量化程度成为可能。此外，它还具备自定义Preissmann狭槽宽度特点，使得精细化建模更加灵活。

模型建立与应用

将相关数据输入TAP模式进行建模，其中包括主隧信息、入流量竖井节点信息和泵房信息。在5个入流量竖井下，对不同重现期进行降雨模拟，并根据基础模型结果提出优化方案，为设计提供指引。

结果与结论

高重现期短历时情况下的快速填充工况最为严重，大多数其他工况均未出现不利的情况。CFD模式用于评价末端泵站前池布局设计，以及前池结构尺寸调整建议以改善进水分布情况，同时没有观测到大的紊动发生，基本满足设计要求。此外，将侧向进water形式改为正下方垂直进water以减少漩涡效应，从而提高整体效率。

跳落式垂直井CFSMODLE验证工作

为了校核跌落式垂直井能否使其同时消耗掉大量能量，同时尽可能降低进入隧道路面的掺气量，而不会因为突然改变方向而增加能源消耗，这需要进一步研制适合该环境条件下的设备来实现这一目标。