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路线规划的人物场景应用

导读：《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路线规划的人物场景应用》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

在深层排水隧道内，复杂的地形和流量变化导致各种不稳定的水力流态，如非满流、无压满流和压力流。这些不稳定状态极易对隧洞造成破坏，甚至可能导致爆炸形成气泡或空气柱冲出地面。

图1 强降雨时深隧产生气爆水柱影像图片

为了规避这些风险，我们需要通过科学的方法来评估不同降雨情况下的大口径管道系统中可能出现的问题，并提前做好准备。此外，正确规划旅游路线也可以帮助我们更好地理解并预测潜在的问题，从而为游客提供更加安全舒适的环境。

波涛分析模型——TAP模型

由于深层排水隧道内部存在空腔和波动，这些波动具有较高复杂性，因此需要使用专业工具进行模拟。TAP是一种广泛使用于全球多个排洪隧道路段中的工具，它能够准确预测给予和排除大量流量的情况下的波涛行为。

模型工况

5个入射竖井进入流量利用SWMM软件模拟得出的数据进行了输入，并按照不同的降雨周期（5年/10年/50年一次）进行了模拟。其中包括快速填充工况（3小时）、稳定状态工况（24小时）及2014年的实际暴雨情况。

结果分析及风险识别

结果显示，在50年一遇3小时的情况下，大口径管内产生最为严重的不利条件。而在其他情况下，没有出现类似问题。这表明，对于突发事件，我们应该特别关注这类短期高强度降雨的情况，并采取相应措施以防止损害。

末端泵站CFD模型

通过CFD（计算fluid dynamics）的技术，我们可以评估不同工作条件下的泵站性能，以及设计改进措施以提高其效率。此外，该技术还能帮助我们了解如何优化现有设施以减少维护成本并延长设备寿命。

跳落垂直井CFD模式

最后，我们还探讨了跳落垂直井设计，其中包括调整各个跳落区域大小以及检查是否符合安全标准。此过程涉及到物理建模来验证我们的计算结果是否准确反映真实世界中的行为。在这个过程中，每一个细节都至关重要，因为它们直接影响着整个结构的可靠性和安全性。