金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究为旅游项目增色

金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究：为旅游项目增色

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及其评估重要性

在隧洞内，非满流、无压满流和压力流等不同类型的复杂水力现象常见。在充填过程中，涌浪和过渡流量（瞬变流量）的不稳定现象易引起对管道造成破坏性的影响。自由运动中的空气腔会导致封闭隧洞内上下波动，从而形成了浪涌现象，这些累积压力的冲击力量可能导致地面直接爆炸形成污染性气泡。

浪涌分析模型——TAP模型

由于深层排水隧道内存在空腔与波动，它们具有较为复杂的物理特性，因此需要专业工具进行模拟分析。TAP是一个广泛应用于全世界多个排放隧道路线内部液体行为仿真软件，是一种可靠且有效预测给予与排除给予交通干渠川河堤防溢出量极大的工具。

TAP模型建立及应用

利用TAP建模，并将相关数据输入到这个环境中，其中包括主隧洞信息如直径长度，上下游标高及曼宁系数，以及入射垂井节点信息，如入口水平高度以及埋设深度；另外，还包含泵房性能曲线开闭点位吸收池前池尺寸设计。

模型工况设置

五个入射垂井采用SWMM5导出的进入流量曲线进行降雨模拟，按照五年十年半年一遇分别执行，每种情况下的工作条件主要由以下三种组成：

快速填充状态（3小时，不同频率降雨，一次每30/50/100年）

稳定状态（24小时，不同频率降雨，一次每30/50/100年）

实测暴雨情况下的运行状况（2014-07-27）

结果解析及风险识别

在所有模拟条件下，最严重的情况发生在短时间、高强度降雨时期。大规模未经处理过的人类活动，如建筑工程或自然灾害，都有潜在能力引发这种危险事件。此外，这些事件往往难以预测，也很难控制，因为它们通常涉及复杂的地理环境以及多种不同的因素。

末端泵站CFD模型

通过使用计算机辅助设计(CFD)技术，我们可以精确地了解这些结构如何应对各种负荷情况，并根据这些发现来调整其设计。这有助于减少结构故障并提高其整体效能。

CFD建模过程概述

本次建造所用的CFL代码由一个先进算法生成，该算法能够准确地捕捉到整个区域中的任何变化，无论它们是微小还是巨大的。

8 结论与建议

通过这项工作，我们得出了关于这座城市如何应对未来洪泛情况的一系列结论，并提出了改善当前解决方案的一些建议。我们认为，在建设新的防洪设施时，应当更加注重环境保护，同时也要确保新设施能够有效抵御各种天气状况带来的威胁。此外，我们还建议采取措施来减少城市居民对于洪泛风险感知不足的问题，为他们提供更多有关防洪措施的教育资源，以此来提高他们对于保护自己家园安全至关重要性的认识。