金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究生态旅游与可持续发展毕业论文

导读：《金山湖大口径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）的不稳定水力现象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压力波，从而造成浪涌现象，可能导致破裂或爆炸形成气泡直接冲出地面。

浪涌分析模型——TAP模型

由于深层排水隧道内空腔和压力波是不连续且复杂，因此需要专业的 水力分析模型进行模拟分析。TAP被广泛应用于全世界多个排ewater隧道项目中的隧道内waterflow状态分析，是公认的一种有效预测给water和排waterpipeanalyses工具。

模型工况

5个入流量采用SWMM导出模拟入流量曲线，按照5年、10年、50年重现期分别进行降雨模拟，主要包括快速填充工况（3小时）、稳定状态工况（24小时）及实测暴雨情况下的运行状况。

模拟结果分析及风险识别

高重现期短历时情况下，大口径管道内产生不利非满式、三维无压满式、高速穿透式等不同类型异常扰动现象最为严重。在其他几种工况下，没有出现其他不利的情况，只有长历时下的各种设计暴雨没有出现显著变化。

末端泵站CFD模型

通过CFD模仿，对镇江末端泵站设计方案进行了评估得出结论：

泵前池内速度分布均匀，但接近吸入口附近时速度平静，没有观察到大的混乱。

CFD与物理实验结果表明，不同方向进出的形式改为垂直向下方进入。

根据这些发现，对每个吸入口调整了形状以提高效率并减少能耗，并建议进一步优化设备组合选取及布局设计以提高整体性能。

跳落垂井CFD模式

本部分讨论了挡板跳落垂井结构设计，并通过计算确定其尺寸，以及通过实际验证确保其安全性。此外，还探讨了一些潜在的问题，并提出了解决方案以实现更好的操作效果。