金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究在十大乡村旅游景区中的人物场景应用探索

在镇江金山湖工程中，为了确保排水系统的安全性和高效运行，我们开展了一项名为《大口径系统水力流态模拟研究》的专题研究。该研究旨在通过TAP模型对深层排水隧道的浪涌分析，以及末端泵站和跌水竖井的CFD模型分析，以规避潜在风险、辅助大口径管道系统方案论证，并优化泵站、竖井等构筑物的设计。

首先，我们探讨了深层排水隧道内复杂的非满流、无压满流和压力流等不同流态，以及这些不稳定水力流态如何对管道产生负面影响。我们了解到，自由水流在封闭管道内形成空气腔，而压力波则可能导致浪涌现象，这种情况下，累积的压力和冲击力量可能会导致管道破裂或爆炸。

接下来，我们介绍了TAP模型作为一种专业工具，它能够有效预测给水和排水管道中的涌浪分析。TAP采用有限体积法全解一维圣维南方程，并引入Preissmann狭槽模拟压力流。这使得我们能够精细化分析浪涌形成过程并量化其程度。此外，TAP还具有自定义Preissmann狭槽宽度、定义闸门、堰和泵站特征以及自定义输出结果步长等特点。

我们的研究团队利用TAP模型对镇江大口径系统进行建模，并根据不同的降雨工况进行了模拟。在5个入流量输入的情况下，我们发现50年一遇3小时降雨下的快速填充工况最容易产生不利的水力学流态情况。这种情况下，大口径管道内出现了负压、气穴以及振荡现象，这些都是需要关注的问题。

此外，我们还使用CFD模型来评估末端泵站的设计方案。这包括8台排涝泵组件及前池布局设计，对于不同进水条件下的前池布局分布进行了评估。此外，还有单侧一台泵开的情况也被考虑到了。通过CFD模型模拟结果表明，在4组泵全开时，由于挡板迫使进water向两侧和上方移动，从而造成不均匀的前池内流速分布。但是，在吸water口附近，其平稳性没有问题，因此基本符合设计要求。

最后，我们对于跌water竖井做出了计算，其中包括调整各竖井进出角度以及确定挡板尺寸等。此外，还进行了一系列验证以确保这些结构能在消耗较少能量的情况下尽可能减少进入隧道路面的掺气量。

总之，本次专题研究成功地解决了金山湖大口径深层截flow pipe system water force flow state simulation research中的关键问题，为后续项目提供了宝贵见解，同时也提高了整个工程的大规模运营能力。