金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究揭秘最新旅游业行业趋势与展望

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

在进行深层排水隧道建设时，了解并预测这些复杂环境下的潜在风险至关重要。自由波在封闭空间内传播导致的大量压力波会引发不稳定的非满流量，这种现象极易造成结构破坏甚至爆炸。

图1 强降雨时深隧产生气爆水柱影像图片

浪涌分析模型——TAP模型

为了应对这类复杂的问题，专业工具如Transient Analysis Program (TAP) 模型被广泛应用于全世界多个排水隧道项目中，它能够有效地预测给予和排除波动情况下发生的脆弱现象，如空腔形成及随之而来的高压波动。

TAP模型的建立

将设计相关数据输入TAP模型，我们首先确定主隧洞相关信息，如直径、长度和上下游标高，以及入流量竖井节点信息，并根据实际数据调整各参数以确保准确性。

模型工况

我们通过SWMM软件导出5个入流量竖井进入5年、10年、50年重现期分别进行降雨模拟，同时考虑不同频率降雨的情况，如1年一遇3小时快速填充工况或实测暴雨情况下的运行状况。

图4 50年一遇3小时降雨下各竖井流量入流过程

模拟结果分析及风险识别

最严峻的情况是在50年一遇3小时工况下，大口径管内产生不利的非满流量。在其他工况中，由于长时间较为平稳，没有出现其他不利的情形。

末端泵站CFD模式建模与优化

通过CFD（计算fluid dynamics）来评估不同工作条件下的泵站安全运行情况，并针对前池布局设计提出建议。此外，还考虑了8台排涝泵组合选型和机组布置以提高效率。

跳落垂直井CFD模式建模验证

此外，还有关于跳落垂直井设计方面的一系列内容涉及到进出料角度调整，以及挡板尺寸决定，以减少掺气量并维持结构安全性。