虹吸式压力流雨水系统的设计与应用

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1、虹吸式压力流雨水系统的设计与应用　　我国许多地区夏季常有大雨或暴雨，会造成屋面短时间内大量积水，若不能及时排除易引起建筑屋面的渗漏。我国许多学者对于屋面排水问题进行了大量的研究，已有多种屋面雨水排水系统投入使用[1]　　.随着现代建筑美学和结构设计的进步，许多屋面造型新颖的建筑都成为城市建筑的名片而得到大力发展，同时也带来了屋面雨水排水系统设计的问题。屋面雨水排水系统设计的目标是迅速排除或者最短时间内排除屋面积水，雨水排放方案的选择应在进行技术经济比较后确定，在确保排水效率的基础上，具有良好的经济性。　　1重力流与压力流雨水排水系统的对比分析　　建筑雨水排水系统是防止屋面渗水的重要设

2、施，在对屋面雨水排水系统进行设计时应根据实际情况进行选择，必须遵循迅速排水、安全、经济的原则。当前我国建筑雨水排水系统仍主要采用重力流雨水排水系统，并在多年的应用中积累了丰富的经验[2].重力流雨水排水系统主要包括普通雨水斗、悬吊管、立管、埋地管及出户管等部分，其工作原理是利用雨水的重力进入排水系统，但当雨水流量过大时，超量水会对排水管道产生压力，容易导致排水系统的损坏。随着科技的进步，压力流（虹吸式）雨水排水系统的设计与建设逐渐成熟，在我国也开始得到推广与应用[3].相比重力流雨水排水系统，虹吸式雨水系统的系统组成基本一致，包括防漩涡雨水斗、悬吊管、立管和出户管等部分，但防漩涡雨水

3、斗的技术要求较高，要保证系统水力上的平衡才能正常使用。　　重力流雨水系统采用普通雨斗，按有压非满流状态进行排水设计，而虹吸式雨水系统的雨水斗具有防漩涡功能，在屋面雨水高度超过雨水斗高度时通过控制雨水流量使得系统中排水管道呈满流状态，这极大地提高了排水效率。实测资料表明，重力流雨水系统雨水斗与立管的距离越近，排水能力越强，但达不到虹吸式雨水系统的排水能力，而虹吸式雨水系统不会因雨水斗与立管距离的不同产生不均匀排水的问题。因此，通常重力流雨水系统采用单斗排水设计，而虹吸式雨水系统可在悬吊管排水极限的范围内接入多个雨水斗。　　重力流雨水系统管道是按照半压力流进行设计的，悬吊管、横管等必须设

4、置一定的坡度，确保在雨量较小时雨水的正常排出。虹吸式雨水系统管道时在满流有压状态下工作，利用管道内较强的抽吸作用排出雨水，只要保证管道不存在倒坡即可保证系统的正常使用，这极大地方便了工程施工。此外，重力流雨水系统的单斗排水还会导致连接立管的排出管道过多，不仅影响建筑美观，而且还会减少排水管道的有效断面，降低排水系统的排水能力。而虹吸式雨水系统可以实现多个雨水斗同时接入悬吊管，管内的抽吸作用可以保证充分利用排水管道的排水能力，可不设置传统的管道井等辅助设施。　　2虹吸式压力流雨水系统的设计　　精确的水力计算是虹吸式压力流雨水排水系统设计的关键，其初步决定了管径、管长、各节点布置等参数的

5、设置，在工程施工中常常还会因客观条件的限制进行适当调整。雨水量计算是虹吸式压力流雨水系统水力计算的前提。在进行雨水排水系统设计前，应建筑工程当地的气候条件，确定降雨历时、降雨强度、设计重现期、汇水面积等参数。　　对于屋面雨水排水系统，降雨历时通常取5min.降雨强度通常按照为设计室外雨水管渠而编制的暴雨强度公式计算确定，但计算值一般都略低于实测值，需要留有一定富余量，也可根据气象局和水文总站统计确定的5min降雨强度最大值，并经频率计算调整后最终得到屋面雨水排水系统设计用降雨强度。建筑的重要程度、汇水区域性质、气象特征等都是设计重现期的重要影响因素，但设计重现期越高，排水系统的设计要

6、求越高，会显着增加工程造价，需要结合工程实际情况确定。受建筑结构的影响，屋面汇水面积应按屋面水平投影面积和侧墙、窗井、裙房等建筑投影折减面积计算确定。　　屋面雨水设计流量可由设计降雨强度、屋面汇水面积计算求得。　　虹吸式屋面雨水排水系统设有独立的溢流口或溢流系统，其总排水能力不低于重现期为50年的5min降雨历时的设计雨水流量。根据求解的总降雨量和各区域的汇水面积流量可以确定压力流雨水斗的规格、技术指标和雨水斗的数量。在各分区雨量计算和雨水斗结构布置的基础上，可以绘制雨水管系统的布置草图，从而方便进行虹吸式屋面雨水排水系统的水力计算。　　在保证系统安全、可靠的前提下，充分利用水头来减

7、小管径和降低造价是水力计算的目的。随着科技的进步，当前排水系统设计大都采用软件进行水力计算，这不仅极大地提高了设计效率，而且能够保证数据计算的准确性。研究表明，流速、建筑物高度、雨水压力等参数对水力计算结果的准确性会产生一定的影响，需要在合适的范围内选用[4].系统内负压会降低水的沸点，使管内产生大量的水蒸汽气泡，引起金属管道的气蚀，也易导致管径过大的塑料管过早破损。因此，虹吸规程规定管内的最大负压不能超过-900mbar.管内流体流速越大，对管道的冲击越