深层隧道排水系统中井隧水力学特性研究

• 作者: 安瑞冬 游景皓 廖磊 孟文康 李嘉
• 来源期刊: 水利学报
• 学科: 工学
• 关键词: 深隧 竖井 调蓄隧道 水力学特性 间歇喷涌 CLSVOF模型
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 页码范围: 1498-1507
• 页数: 10页
• 分类号: TV131
• 语种: 中文
• DOI: 10.13243/j.cnki.slxb.20210090

摘要

深层隧道排水系统(深隧)是布置于深层地下的大型排水工程,一般由调蓄隧道、人流竖井、通风设施(排气井)及排水泵站组成,具有调蓄雨洪及控制溢流污染的作用.其中调蓄隧道为避开地铁等城市地下工程往往布置于距离地面30～60m深处,人流竖井连接地表浅层管网和深层隧道.深隧系统竖井内部的水力学特性复杂,具有单宽流量大、落差高及大量掺气等特点,处理不当将造成较大的破坏.而极端降雨期间,由于未能充分排气而产生的间歇喷涌,也会对设施造成损害.本研究采用物理模型试验和水-气两相流数学模型CLSVOF(Coupling Level Set and Volume Of Fluid),研究了不同结构竖井(旋流式竖井和螺旋阶梯式竖井)水力学特性和调蓄隧道中的间歇喷涌问题.根据施工条件设计的两种竖井方案的消能率接近,旋流竖井存在负压及较大震动、排气不畅,而螺旋阶梯式竖井流速较低且流态稳定.在对调蓄隧道中"间歇喷涌"的数值模拟研究中,排气井管径对间歇喷涌的影响十分显著,模拟情景中最剧烈的喷涌会产生5.35倍初始状态下的测压管水头和38.2 m/s的喷涌速度.