金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究与2023年旅游业前景探讨

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及其评估重要性

在深层排水隧道内，复杂的非满流、高速旋转和急剧变化的压力波使得这类不稳定现象极易产生，对隧洞结构造成严重威胁。图1显示了强降雨时深隧产生气爆与 水柱冲击地面的灾难场面。

TAP模型应用于浪涌分析

TAP（Transient Analysis Program）是一种专业用于全世界多个排水隧道项目中的隧道内波动流量模拟工具，它能够准确预测给排及供需情况下发生的大型波动现象。通过采用有限体积法，全解一维Saint-Venant方程并引入Preissmann狭槽模拟压力波，TAP可以进行精细化分析，并量化浪涌程度。此外，用户可以自定义Preissmann狭槽宽度以减少调蓄容积增加影响，以及定义闸门、堰和泵等关键节点特征。

2.1 水力学流态浪涌分析

利用TAP模型，对镇江大口径系统进行建模，分别针对不同降雨工况下的生产效率进行了详细的数据统计与比较，为设计提供指引。图2展示了使用此方法所获得的大口径竖向示意图。

2.2 TAP模型建立过程

将各项设计参数输入TAP模型中，如主隧相关信息、入流量竖井节点信息以及泵房性能曲线等，从而得到最终结果。5个入流量竖井根据SWMM导出后的入流量曲线作为基础数据，用来为后续工作奠定坚实基础。

末端泵站CFD模式

为了评估不同工况下泵站安全运行情况，我们运用CFD软件进行建模，将8台排涝泵及其周围环境输入到软件中，以便于获取最佳配置方案。在不同的进water条件下，还进一步验证了前池布局对于整个设施安全性的影响。这一阶段最终得出了以下结论：虽然前池内存在速度分布不均，但接近吸收点时基本平稳，没有出现显著紊乱；基于此建议调整吸收点形式，使其朝着垂直方向更为合理地进water，这样既能提高整体效率，又能保障设备安全运行。

跳落式竖井CFD模式

最后，本项目还涉及到了挡板跳落式竿子的设计，其中包含了一系列步骤，如计算每一个跳落孔之间距离，以及确定通气孔尺寸以适应各种潜在风暴事件。此外，该团队还对这些结构在实际操作中的表现效果进行了解释，同时也提出了若干改进建议以提升整体性能。在这一部分，最重要的是确保这些结构能够有效消耗掉进入它们内部所有来源之来的能源，同时尽可能减少进入隧道路面上的掺气量从而防止潜在损害。

总结来说，《金山湖大口径深层截流管道系统》的这次研发活动，不仅为解决当前已知的问题提供了解决方案，而且对于未来的旅游发展趋势也有着直接关联，因为任何大的建设项目都需要考虑长期来看是否会促进或阻碍当地经济增长，而这个因素正是决定未来某地区旅游业是否会“爆发”的关键之一。如果我们能够通过这样的创新技术有效管理洪峰潮涨，那么即使是在2023年，也有望看到更多新的旅客选择这种地方作休闲目的地。而如果不能成功解决这一问题，那么无疑将是一个巨大的挑战，无论是在技术上还是经济上都是如此。