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1、重庆李渡新区体育中心虹吸雨水排放及渗透排水系统初步设计1、前言重庆李渡中心虹吸雨水排放系统包括雨篷屋面、场馆房屋面，由于屋面形式较特殊，屋面总汇水面积达10000㎡以上，尤其是雨篷和场馆房天沟坡度较大且部分天沟为环形，另外由于建筑和结构等专业对雨水立管布置位置的限制，采用重力流雨水系统无法满足安全排水要求，故而本工程设计采用虹吸式雨水排放系统，管道及管配件选用HDPE材料，运行实践证明此系统能很好的实现安全、高效的屋面雨水排放。2、虹吸式屋面雨水排放系统与重力流雨水系统的区别2.1重力流雨水系统重力流雨水排放系
2、统采用重力流雨水斗，排水状况为自由堰流，流入雨水斗的雨水掺入空气，形成气水混合流，雨水斗的设计流量小；悬吊管要求不大于0.8的充满度和不小与5‰的坡度，因此需要较大的管径和坡降；为了维持悬吊管上各个雨水斗的正常工作，要求连接的雨水斗数量不多于4个，导致雨水立管根数增多。可见重力流雨水排放系统受其水力特性限制，造成排水立管多、管径大、排水能力小，对于大面积工业厂房和公共建筑屋面雨水排放系统则更为突出。2.2虹吸式雨水排放系统虹吸式雨水排放系统采用虹吸式雨水斗，排水管道均按满流有压状态设计，因此虹吸排水系统中雨水悬
3、吊管可做到无坡度敷设；同时，当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高，因此系统具有较好的自清作用；虹吸式雨水排放系统中排水管泄流量要远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量，也即排除同样的雨水流量，采用虹吸排水系统的排水管管径要小于采用重力排水系统的排水管管径，因此埋地管相对重力式排水系统要明显减少，对于建筑物内不允许开沟设井的场所尤为合适。可见虹吸式雨水排放系统与重力流相比有明显的技术优势。3、系统组成及工作原理虹吸式屋面雨水排放系统由虹吸式雨水斗、尾管、连接管、雨水悬吊管、雨水立管、埋地管、出户管及二次悬吊系
4、统等组成（见图1）。图1虹吸式雨水排放系统形成虹吸式屋面雨水排放的前提条件是：必须具备拥有良好气水分离装置雨水斗。在设计降雨强度下，雨水斗不掺入空气，降雨过程中利用雨水斗与出户管之间的高差所形成的压差，经屋面内排水系统，从户外排出管排出。在这一过程中，排水管道中是全充满的满管压力流状态，屋面雨水的排放过程是一个虹吸作用的结果。因此，把这样的系统称为虹吸式屋面雨水排放系统。虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是一有自由液面的波浪流。随着降雨量的增加，管内逐渐呈
5、现脉动流，拔拉流，进而出现满管气泡流和满管汽水混合流，直至出现水的单相流状态。降雨末期，雨水量减少，雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值（根据不同的雨水斗产品设计而不同），雨水斗逐渐开始有空气掺入，排水管内的虹吸作用被破坏，排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态。在整个降雨过程中，随着降雨量的增加或减小，悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变化的情况。与悬吊管相似，立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流，气水浮化流过渡，最终在虹吸作用形成的时候，出现接近单向流的状态。4、管材的选用经大量试验数据并根据各类管
6、材的性能特点，目前推荐使用的管材主要为优质HDPE管、不锈钢管、铸铁管及其他能满足虹吸雨水系统要求的优质管材，各类管材、管件的选用标准如下：（1）各类型的管材均严格控制质量，保证所有部件的强度、尺寸、稳定性和耐久性等。（2）管材的耐压性能满足以下要求：最大耐负压绝对值不小于0.08Mpa；最大耐正压值不小于0.35Mpa。（3）管材、管件的连接应保证虹吸雨水系统的气密性。（4）所选用的管材、管件均经过严密的水力学测试。5、体育场排水设计体育场馆屋面投影面积巨大,达33280m2,按暴雨重现期P=20a,降雨强度
7、50mm/h计算,5min的暴雨强度达462L/s。由于屋面呈弧型设计,如此巨大的降雨量只能从东西两侧排放。东、西两侧设雨水沟分别承担降雨量,并要求雨水系统能迅速有效地排放屋面雨水。场馆屋面排水在设计上将屋面分环向14块长条型的集水区,每块集水区从中间沿弧形屋面分别向边沿的雨水沟排水。在集水沟内,基本上对应每块集水区设一个虹吸排水系统,每个排水系统承担着巨大的排水量。本设计采用了铎麒屋面虹吸排水系统的虹吸雨水斗,每个系统选用2～4个雨水斗已满足需要。面的雨水排放要求。在雨水沟的设计方面,由于体育场屋面呈弧型设计
8、,中间最高处与四周的雨水沟高差达9m,巨大的高差使雨水汇集到雨水沟时产生较大的冲击力,为避免雨水冲出沟外,雨水沟的设计宽度达1m,深度达0.8m。由于每条雨水沟沿弧形屋面设置,不同位置的标高相差较大,为避免雨水过分集中到标高较低的雨水斗处,在雨水沟内根据每个集水区分段设置挡水板,使屋面雨水均匀排放。挡水板比雨水沟的设计水位低100mm,万一某个雨水斗意外堵塞,雨水可溢流到相邻的雨水斗排
