建筑屋面雨水排水系統(tǒng)第三部分

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.4壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)6.4

壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)水力分析H6.4壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)最大限度減小了天溝積水深度使屋面承受的雨水荷載降至最小使雨水斗的出口獲得較大的淹沒水深消除了摻氣現(xiàn)象提高了雨水斗的額定流量虹吸排水的過程下沉式雨水斗整流罩下沉式雨水斗進(jìn)水格柵接出管虹吸式雨水斗

6.4

壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)

在雨水斗的接出管上，由于一般的虹吸式雨水斗都有較大的水頭損失，加上雨水斗的出水管較細(xì)，管道內(nèi)流速較快，速度水頭較大，兩項之和與可利用的水頭之差的絕對值不大，雨水斗以下的連接管，管道內(nèi)呈小的負(fù)壓或正壓。

6.4

壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)降雨量變化脈動流雨量較小懸吊管內(nèi)的水流狀態(tài)有自由表面的波浪流水的單相流狀態(tài)滿管氣泡流和滿管氣水乳化流雨量大6.4

壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)２．懸吊管水氣流動狀態(tài)降雨末期，雨量減少，雨水斗淹沒泄流的斗前水位降低到某一定值，雨水斗開始有空氣摻入，排水管內(nèi)的真空被破壞，排水系統(tǒng)從虹吸流工況轉(zhuǎn)向重力流。在降雨的全過程中，懸吊管內(nèi)的壓力和水流狀態(tài)會隨著降雨量的變化而變化。6.4

壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)在懸吊管中，水流從懸吊管的最遠(yuǎn)端向立管方向運(yùn)動，沿流動方向，水頭損失迅速增加，而雨水斗前的水位變化不大，即可利用的水頭幾乎維持不變，按水力學(xué)中的能量方程進(jìn)行分析，可知管內(nèi)呈不斷增大的負(fù)壓，在與立管的交叉點(diǎn)處負(fù)壓最大。6.4

壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)３．立管和排出管水氣流動狀態(tài)從立管與懸吊管交點(diǎn)向下，可利用的水頭迅速增加，大大超過因管道長度增加而增加的水頭損失，立管內(nèi)的負(fù)壓值也隨之很快減少至零，繼之出現(xiàn)逐漸增加的正壓，立管底部達(dá)到最大值后再逐漸減少，正壓逐漸被消耗，至排水井處與大氣相通，管道中的壓力為零，雨水斗的進(jìn)水水面至排出口的總高度差，即有效作用水頭，全部用盡。6.4

壓力流(虹吸式)雨水排水系統(tǒng)４．壓力流雨水排水系統(tǒng)的適用條件各種屋面雨水排水系統(tǒng)的選擇，除考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性以外，主要應(yīng)根據(jù)各種雨水排水系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)匾约霸摻ㄖ膶嶋H情況綜合分析后確定。6.4壓力流流(虹吸式式)雨水排排水系系統(tǒng)6.4.1雨水排排水系系統(tǒng)的的設(shè)置置１．雨水斗斗的設(shè)設(shè)置布置：：應(yīng)以伸伸縮縫縫或沉沉降縫縫作為為排水水分水水線否則應(yīng)應(yīng)在該該縫兩兩側(cè)各各設(shè)置置一個個雨水水斗。。雨水水斗斗的的間間距距：：應(yīng)計計算算確確定定，，應(yīng)應(yīng)考考慮慮建建筑筑物物結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特特點(diǎn)點(diǎn)，，如如柱柱子的的布布置置等等，，一一般般可可采采用用12～24m。天溝溝的的坡坡度度：可可采采用用0.003～0.006。雨水水斗斗的的安安裝裝要要求求：連連接接處處密密封封不不漏漏水水，，與與屋屋面面的的連連接接處處必必須作作好好防防水水處處理理。。２．．連接接管管連接接管管應(yīng)應(yīng)牢牢固固地地固固定定在在建建筑筑物物的的承承重重結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上，，其其管管徑徑一一般與與雨雨水水斗斗短短管管的的管管徑徑相相同同。。6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.1雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)置置３．．懸吊吊管管布置置：：懸吊吊管管一一般般沿沿梁梁或或屋屋架架下下弦弦布布置置，，應(yīng)應(yīng)牢牢固固固固定定在在其其上上。。管徑徑：：不得得小小于于雨雨水水斗斗連連接接管管管管徑徑。。坡度度：：虹吸吸式式雨雨水水系系統(tǒng)統(tǒng)的的懸懸吊吊管管，，原原則則上上為為壓壓力力流流不不需需要要設(shè)設(shè)坡坡度，，但但由由于于大大部部分分時時間間懸懸吊吊管管內(nèi)內(nèi)可可能能處處于于非非滿滿流流排排水水狀狀態(tài)，，宜設(shè)設(shè)置置不不小小于于0.003的坡坡度度，以以便便管管道道排排空空。。連接接：：懸吊吊管管與與雨雨水水立立管管連連接接，，應(yīng)采采用用兩兩個個45°°彎頭頭或或90°°斜三三通通。。防護(hù)護(hù)：：懸吊吊管管不不得得設(shè)設(shè)置置在在精精密密機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)備備，，和和遇遇水水會會產(chǎn)產(chǎn)生生危危害害的的產(chǎn)品品及及原原料料的的上上空空，，否否則則應(yīng)應(yīng)采采取取予予防防措措施施。。6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.1雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)的的設(shè)設(shè)置置6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算１．．虹虹吸吸式式雨雨水水系系統(tǒng)統(tǒng)水水力力計計算算一一般般規(guī)規(guī)定定為了了保保障障虹虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)維維持持正正常常的的壓力力流流排排水水狀狀態(tài)態(tài)，壓壓力力流流雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)應(yīng)符符合合以以下下規(guī)規(guī)定定：：雨水水斗斗的的設(shè)設(shè)置置虹吸吸式式雨雨水水斗斗應(yīng)應(yīng)設(shè)設(shè)置置在在天溝溝或檐溝溝內(nèi)內(nèi)，天天溝溝的的寬寬度度和和深深度度應(yīng)應(yīng)按按雨雨水水斗斗的的安安裝裝要要求求確確定定，，一一般般溝溝的的寬寬度度不不小小于于550mm，溝的的深深度度不不小小于于300mm。6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算幾何高度度懸吊管中中心線與與雨水斗斗的出口口高差宜宜大于1m以上；雨水排水水管道中中的總水頭損損失與流流出水頭頭之和不不得大于于雨水管進(jìn)進(jìn)、出口口的幾何何高差。。計算公式式水流速度度系統(tǒng)中的的所有管管段，管管道內(nèi)的的設(shè)計最小流速速應(yīng)大于1m/s，懸吊管管設(shè)計流流速不宜宜小于1m/s，最大流速速常發(fā)生在在立管上上。雨水管系系的出口口應(yīng)放大管徑徑，出口的的水流速速度不宜宜大于1.8m/s，以減少少水流對對排水井井的沖擊擊，如出出口速度度大于1.8m/s，應(yīng)采取消能措施施，宜通過過消能井溢流至室室外排水水管道。。6.4壓力流(虹吸式)雨水排水水系統(tǒng)6.4.2虹吸式雨雨水排水水系統(tǒng)設(shè)設(shè)計計算算立管的設(shè)計流速速不宜小于于2.2m/s；最大不宜宜大于10m/s。6.4壓力流(虹吸式)雨水排水水系統(tǒng)6.4.2虹吸式雨雨水排水水系統(tǒng)設(shè)設(shè)計計算算水頭損失失雨水排水水管道總總水頭損損失與流流出水頭頭之和不不得大于于雨水管管進(jìn)、出出口的幾幾何高差差；懸吊管水水頭損失失不得大大于80kPa；壓力流屋屋面雨水水排水系系統(tǒng)懸吊吊管與立立管交點(diǎn)點(diǎn)（轉(zhuǎn)折折點(diǎn)）處處的最大負(fù)壓壓值不得大于70~90kPa。管段計算算所得壓壓力值應(yīng)應(yīng)基本平衡衡，否則應(yīng)應(yīng)調(diào)整管徑徑重新計算算。管內(nèi)流速速不大于于3m/s,管道水頭頭損失可可采用海曾—威廉公式式計算管道道的沿程程水頭損損失，并并采用不不同的C值：(2)局部阻力力損失雨水斗的的局部阻力力系數(shù)因雨水斗斗的結(jié)構(gòu)構(gòu)、尺寸寸、材質(zhì)質(zhì)不同而而有所差差別。彎彎頭、三三通等管管件的有有各自的的局部阻阻力系數(shù)數(shù)。國產(chǎn)虹吸吸式雨水水斗的局局部阻力力系數(shù)雨水斗型號YT50YG50YT75YG75YG100局部阻力系數(shù)1.31.32.42.45.6*6.4壓力流(虹吸式)雨水排水水系統(tǒng)6.4.2虹吸式雨雨水排水水系統(tǒng)設(shè)設(shè)計計算算(3)阻力損失失估算L0——等效長度度，m；L——設(shè)計長度度，m；K——考慮管件件阻力引引入系數(shù)數(shù)；鋼管管、鑄鐵鐵管k=1.2-1.4，塑料管管k=1.4-1.6.6.4壓力流(虹吸式)雨水排水水系統(tǒng)6.4.2虹吸式雨雨水排水水系統(tǒng)設(shè)設(shè)計計算算1)計算管路路阻力損損失估算算R0——計算管路路等效長長度的阻阻力損失失，kPa/m；E——系統(tǒng)可以以利用的的最大壓壓力，kPa；H——雨水斗頂頂面至雨雨水排出出口的幾幾何高差差，m；L0——計算管路路等效長長度，m；6.4壓力流(虹吸式)雨水排水水系統(tǒng)6.4.2虹吸式雨雨水排水水系統(tǒng)設(shè)設(shè)計計算算2)懸吊管阻阻力損失失估算RX0——懸吊管單單位等效效長度的的阻力損損失，kPa/m；Pmax——最大允許許負(fù)壓值值，kPa；LX0——懸吊管路路等效長長度，m；6.4壓力流(虹吸式)雨水排水水系統(tǒng)6.4.2虹吸式雨雨水排水水系統(tǒng)設(shè)設(shè)計計算算(4)管段壓力力計算天溝水面面和任一一計算斷斷面x斷面之間間的伯諾里方方程為：由于于上上式式中中，，p1=0，v1=0，hx=H-Hx，則有有：：6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算虹吸吸式式屋屋面面雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)水水力力分分析析HhxHxxx6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算Pi———i斷面面處處管管內(nèi)內(nèi)的的壓壓力力，，kPa；Hi———雨水水斗斗頂頂面面至至i斷面面的的高高度度差差，，m；vi———i斷面面處處管管內(nèi)內(nèi)流流速速，，m/s；Σhi———雨水水斗斗頂頂面面至至i斷面面的的總總阻阻力力損損失失，，kPa。6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算ΔP————壓力力余余量量，，kPa；H————雨水水斗斗頂頂面面與與排排水水管管出出口口的的高高度度差差，，m；vn———排水水管管出出口口的的管管道道流流速速，，m/s；Σhn———雨水水斗斗頂頂面面到到排排水水管管出出口口的的總總阻阻力力損損失失，，kPa。(5)系統(tǒng)統(tǒng)的的余余壓壓6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算３．．水水力力計計算算方方法法(１)計算算匯匯水水面面積積根據(jù)據(jù)建建筑筑物物的的設(shè)設(shè)計計圖圖，，計計算算排排水水屋屋面面的的水水平平投投影影面面積積和和匯水水面面積積。。(２)計算算總總的的降降雨雨量量確認(rèn)認(rèn)當(dāng)當(dāng)?shù)氐貧鈿庀笙筚Y資料料如如降降雨雨強(qiáng)強(qiáng)度度和和重重現(xiàn)現(xiàn)期期。。(３)布置置雨雨水水斗斗選擇擇壓壓力力流流雨雨水水斗斗的的規(guī)規(guī)格格和和額額定定流流量量，，計計算算各各匯匯水水面面積積需要要雨雨水水斗斗的的數(shù)數(shù)量量。。6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算(４)繪制制水水力力計計算算管管系系圖圖確定定雨雨水水斗斗、、懸懸吊吊管管、、立立管管和和排排出出管管（（接接至至室室外外窨窨井井））的平平面面和和空空間間位位置置。。繪繪制制雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)的的水水力力計計算算管管系系圖圖，，并確確定定節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)和和管管段段，，為為各各節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)和和管管段段編編號號。。(５)計算算系系統(tǒng)統(tǒng)中中雨雨水水斗斗至至系系統(tǒng)統(tǒng)出出口口之之間間的的高高度度差差H，最遠(yuǎn)遠(yuǎn)的的雨水水斗斗到到系系統(tǒng)統(tǒng)出出口口的的管管道道長長度度L；并確確定定系系統(tǒng)統(tǒng)的的計計算算管管長長LA。估算算：鑄鑄鐵鐵管管的的局局部部水水頭頭損損失失當(dāng)當(dāng)量量長長度度為為管管道道長長度度的的0.2倍；；塑料料管管當(dāng)當(dāng)量量長長度度為為管管道道長長度度的的0.6倍。。故：：金金屬屬管管計計算算管管長長可可按按LA=1.2L；塑料料管管計計算算管管長長可可按按LA=1.6L估算算。。6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計計計計算算6.4壓力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系統(tǒng)統(tǒng)6.4.2虹吸式雨水排排水系統(tǒng)設(shè)計計計算(６)估算單位長度度的水頭損失失即水力坡度i，i=H/LA；(７)根據(jù)管段流量量和水力坡度度，查壓力流雨水排排水系統(tǒng)水力力計算圖確定管徑，水流速度應(yīng)應(yīng)不小于1m/s；(８)檢查系統(tǒng)的高度和