金山湖大口径深层截流管道系统水力流态模拟研究与生态旅游产品开发融合应用探究

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

在隧洞内，复杂的非满流、高压满流甚至无压满流现象会出现，这些不稳定状态极易导致潜在破坏。自由波在封闭环境中传播，从而引发空气腔形成和高压冲击力的产生，威胁到隧道结构安全。

波涛分析模型——TAP模型

由于深层排水隧道具有复杂的空腔结构及不断变化的地形特征，因此需要专业工具进行模拟，如Transient Analysis Program (TAP)。TAP能够精确预测给定的流量下可能发生的波动情况，并能自动调整模拟步长以保证结果准确性。

模型工况与仿真结果

本次仿真基于5个入流量点，每个点使用SWMM软件导出不同的降雨曲线，然后根据不同年频进行降雨模拟。在快速填充工况下，大口径管内产生最为严重且不利的情况，而长时间连续降雨时，虽然有较大的入流量，但并未出现其他不利情况。

末端泵站CFD模型

通过Cfd技术，可以评估不同工况下的泵站运行安全性及前池布局设计，为现有设计提供改进建议。此外，还可以优化整体布局，使得进出流量更均匀，同时减少漩涡形成，对接近吸收点附近区域进行进一步细化处理。

跳落竖井CFD模型

为了提高效率并减少掺气量，本项目还对挡板跳落竖井进行了设计。这一过程涉及计算各区间进出口角度，以及确定挡板尺寸和通气孔尺寸等关键参数，以实现既要消除过多能量也要限制进入隧道中的空气进入的问题解决。