第6章-建筑雨水系統(tǒng)2012

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.1

建筑雨水排水系統(tǒng)的組成與分類6.2

雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中的水、氣流動(dòng)規(guī)律6.3

雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.1建筑雨水排水系統(tǒng)的分類與組成6.1.1建筑雨水排水系統(tǒng)分類降落在建筑物屋面的雨水和雪水，特別是暴雨，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)形成積水，需要設(shè)置屋面雨水排水系統(tǒng)，有組織、有系統(tǒng)的將屋面雨水及時(shí)排除到室外，否則會(huì)造成四處溢流或屋面漏水，影響人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)。建筑屋面雨水排水系統(tǒng)的分類與管道的設(shè)置、管內(nèi)的壓力、水流狀態(tài)和屋面排水條件等有關(guān)。目的6.1.1建筑雨水排水系統(tǒng)分類屋面雨水排水系統(tǒng)外排水內(nèi)排水檐溝外排水天溝外排水重力流排水壓力流排水（虹吸）6.1.1建筑雨水排水系統(tǒng)分類6.1.1建筑雨水排水系統(tǒng)分類6.1.1建筑雨水排水系統(tǒng)分類6.1.1建筑雨水排水系統(tǒng)分類6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)分類6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成普通外排水由檐溝和敷設(shè)在建筑物外墻的立管組成，見圖6.1.1。降落到屋面的雨水沿屋面集流到檐溝，然后流入隔一定距離設(shè)置的立管排至室外的地面或雨水口。1.檐溝外排水承雨斗立管雨水斗檐溝女兒墻6.1.1普通外排水檐溝就是現(xiàn)在坡屋頂上面的裝飾瓦之間的溝以及檐口滴水線下的溝當(dāng)建筑屋面面積較小時(shí)，在屋檐下設(shè)置匯集屋面雨水的溝槽，稱為檐溝排水。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成一般用于居住建筑，屋面面積比較小的公共建筑和單跨工業(yè)建筑，屋面雨水匯集到屋頂?shù)拈軠侠?，然后流入雨落管，沿雨落管排泄到地下管溝或排到地面。雨水立管多采用塑料管，斷面為圓形或矩形。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成立管連接雨水斗并沿外墻布置。降落到屋面上的雨水沿坡向天溝的屋面匯集到天溝，再沿天溝流至建筑物兩端(山墻、女兒墻)，流入雨水斗，經(jīng)立管排至地面或雨水井。天溝外排水系統(tǒng)適用于長(zhǎng)度不超過100m的多跨工業(yè)廠房。天溝溢流口山墻泄壓管消能池檢查井雨水斗圖6.1.2天溝外排水(Ⅰ-Ⅰ剖面)2.天溝外排水天溝就是屋頂排水的溝.天溝外排水由天溝、雨水斗和排水立管組成。天溝設(shè)置在兩跨中間并坡向端墻，雨水斗設(shè)在伸出山墻的天溝末端，也可設(shè)在緊靠山墻的屋面，見圖6.1.2。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成天溝的排水?dāng)嗝嫘问綉?yīng)根據(jù)屋面情況而定，一般多為矩形和梯形。圖6.1.2天溝外排水(平面)女兒墻分水線沉降縫天溝雨水斗立管檢查井室外雨水管6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成長(zhǎng)天溝外排水6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成天溝應(yīng)以建筑物伸縮縫、沉降縫和變形縫為屋面分水線，在分水線兩側(cè)分別設(shè)置天溝。天溝坡度不宜太大，以免天溝起端屋頂墊層過厚而增加結(jié)構(gòu)的荷重，但也不宜太小，以免天溝抹面時(shí)局部出現(xiàn)倒坡，使雨水在天溝中積存，造成屋頂漏水，天溝坡度一般在0.003～0.006之間。天溝外排水管道可不穿過屋面，排水安全可靠，不會(huì)因施工不善造成屋面漏水或檢查井冒水。且節(jié)省管材，施工簡(jiǎn)便，有利于廠房?jī)?nèi)空間利用，也可減小廠區(qū)雨水管道的埋深。但因天溝有一定的坡度，而且較長(zhǎng)，排水立管在山墻外，也存在著屋面墊層厚，結(jié)構(gòu)負(fù)荷增大；晴天屋面堆積灰塵多，雨天天溝排水不暢；寒冷地區(qū)排水立管可能凍裂的缺點(diǎn)。根據(jù)排除雨水的安全程度分為：密閉系統(tǒng)、敞開系統(tǒng)。根據(jù)立管連接雨水斗的個(gè)數(shù)分為：?jiǎn)味贰⒍喽酚晁潘到y(tǒng)。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成3.內(nèi)排水敞開系統(tǒng)：為重力排水，檢查井設(shè)置在室內(nèi)，敞開式可以接納生產(chǎn)廢水，省去生產(chǎn)廢水的排出管，但在暴雨時(shí)可能出現(xiàn)檢查井冒水現(xiàn)象。密閉系統(tǒng)：雨水由雨水斗收集，進(jìn)入雨水立管，或通過懸吊管直接排至室外的系統(tǒng)，室內(nèi)不設(shè)檢查井。密閉式排出管為壓力排水。一般為安全可靠，宜采用密閉式排水系統(tǒng)。

單斗雨水排水系統(tǒng)：懸吊管上只連接單個(gè)雨水斗的系統(tǒng)。多斗雨水排水系統(tǒng)系統(tǒng)：懸吊管上連接多個(gè)雨水斗（一般不得多于4個(gè)）的系統(tǒng)。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用單斗排水。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成

按雨水在管道內(nèi)的流態(tài)分為：重力無壓流、重力半有壓流和壓力流。

重力無壓流是指雨水通過自由堰流入管道，在重力作用下附壁流動(dòng)，管內(nèi)壓力正常，這種系統(tǒng)也稱為堰流斗系統(tǒng)。

重力半有壓流是指管內(nèi)氣水混合，在重力和負(fù)壓抽吸雙重作用下流動(dòng)，這種系統(tǒng)也稱為87雨水斗系統(tǒng)。

壓力流是指管內(nèi)充滿雨水，主要在負(fù)壓抽吸作用下流動(dòng)，這種系統(tǒng)也稱為虹吸式系統(tǒng)。重力流系統(tǒng)在重力流系統(tǒng)中，水沿著立管的管壁流下一般情況下，管材斷面約1/3為水，2/3為空氣概念上,如果管中沒有空氣，那么用傳統(tǒng)管徑的1/3的管道就能排相同的水量….6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成滿管流通過用一根塑料管從魚缸往低處的杯子里吸水時(shí)，我們可以觀察到虹吸現(xiàn)象.6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成隨著時(shí)代的前進(jìn)，當(dāng)今建筑物正朝著“大面積”、“大體量”的方向發(fā)展。在會(huì)館、展館、體育場(chǎng)館、大型廠房及候機(jī)樓、飛機(jī)庫等大型工業(yè)和民用建筑中，屋面面積很大，這勢(shì)必導(dǎo)致雨水管道增多，管徑增大，影響建筑物的美觀和實(shí)用。因此，傳統(tǒng)的屋面排水系統(tǒng)已顯得不相適應(yīng)了。人們發(fā)現(xiàn)，利用“虹吸”原理，可以解決大面積屋面排水問題。于是，一種“虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)”近十幾年來在國(guó)際上迅速發(fā)展起來，現(xiàn)已漸漸在國(guó)內(nèi)建筑物上有所應(yīng)用。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成Wish期望如果屋面有足夠的匯水深度，就可以完全隔離空氣，達(dá)到滿流狀態(tài)，但屋面的承壓會(huì)很高；Reality實(shí)際氣旋會(huì)將空氣帶入管道內(nèi)6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成最終解決反氣旋強(qiáng)制虹吸擋板Anti-vortexplate當(dāng)斗前匯水深度達(dá)到一定的高度，就會(huì)產(chǎn)生虹吸，并且這一深度是固定的，可控的。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成傳統(tǒng)重力式:■低效排水

■管徑大，需1-3%的坡度■材料多，立管數(shù)量多，安裝復(fù)雜■管徑小，無需坡度，美觀節(jié)省空間■更少的材料,更少的地面開挖工作虹吸式：建筑設(shè)計(jì)更為自由■高效排水

6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成雨水立管比較：重力流排水系統(tǒng)為保證各個(gè)雨水斗的雨水能夠正常排放，因而限定一根雨水懸吊管的雨水斗的數(shù)量不得超過4個(gè)，這也導(dǎo)致了雨水懸吊管和雨水立管數(shù)量的增加；而虹吸排水系統(tǒng)懸吊管接入雨水斗的數(shù)量不受限制，節(jié)省了不少的雨水立管。重力流排水虹吸排水6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成重力流雨水系統(tǒng)6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成虹吸雨水排水系統(tǒng)`6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成虹吸雨水排放系統(tǒng)最早應(yīng)用于歐洲，從20世紀(jì)60年代起步，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)有近50年的歷史了，而我國(guó)直到90年代初才從德國(guó)引進(jìn)。經(jīng)過十幾年大量的試驗(yàn)和深入的研究，我國(guó)已經(jīng)成功的研制出壓力流（虹吸）屋面雨水排放系統(tǒng)。

虹吸式雨水排放系統(tǒng)適用于工業(yè)廠房、庫房、公共建筑的大型屋面雨水的排放。目前，很多高層住宅項(xiàng)目也廣泛的采用該系統(tǒng)。其關(guān)鍵技術(shù)為不摻氣的新型雨水斗，該種雨水斗采用特殊的構(gòu)造，使雨水在進(jìn)入雨水排放系統(tǒng)前得到整流，最大限度地將空氣隔離在雨水排放系統(tǒng)之外，為系統(tǒng)內(nèi)形成滿管流提供條件。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1建筑雨水排水系統(tǒng)的組成內(nèi)排水的組成內(nèi)排水系統(tǒng)一般由雨水斗、連接管、懸吊管、立管、排出管、埋地干管和附屬構(gòu)筑物幾部分組成，如圖6.1.3。圖6.1.3Ⅰ-Ⅰ剖面6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成降落到屋面上的雨水，沿屋面流入雨水斗，經(jīng)連接管、懸吊管、流入立管，再經(jīng)排出管流人雨水檢查井，或經(jīng)埋地干管排至室外雨水管道。對(duì)于某些建筑物，由于受建筑結(jié)構(gòu)形式、屋面面積、生產(chǎn)生活的特殊要求以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件的影響，內(nèi)排水系統(tǒng)可能只有其中的部分組成。

內(nèi)排水系統(tǒng)適用于跨度大、特別長(zhǎng)的多跨建筑，在屋面設(shè)天溝有困難的鋸齒形、殼形屋面建筑，屋面有天窗的建筑，建筑立面要求高的建筑，大屋面建筑及寒冷地區(qū)的建筑，在墻外設(shè)置雨水排水立管有困難時(shí)，也可考慮采用內(nèi)排水形式。雨水斗是一種雨水由此進(jìn)入排水管道的專用裝置，設(shè)在天溝或屋面的最低處。實(shí)驗(yàn)表明有雨水斗時(shí)，天溝水位穩(wěn)定、水面旋渦較小，水位波動(dòng)幅度小，摻氣量較小；無雨水斗時(shí)，天溝水位不穩(wěn)定，水位波動(dòng)幅度為大，摻氣量較大。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成⑴雨水斗

雨水斗有重力式和虹吸式兩類，見圖6.1.4。

圖6.1.46.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成重力式雨水斗由頂蓋、進(jìn)水格柵（導(dǎo)流罩）、短管等構(gòu)成，進(jìn)水格柵既可攔截較大雜物又對(duì)進(jìn)水具有整流、導(dǎo)流作用。重力式雨水斗有65式、79式和87式3種，其中87式和65式雨水斗的進(jìn)出口面積比（雨水斗格柵的進(jìn)水孔有效面積與雨水斗下連接管面積之比）最大，摻氣量少，水力性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)流態(tài)是半有壓流態(tài)，系統(tǒng)的流量負(fù)荷、管道布置等考慮了水流壓力的作用能迅速排除屋面雨水也稱半重力式雨水斗。目前在我國(guó)應(yīng)用普遍。重力式雨水斗87式87型雨水斗65型雨水斗雨水斗有導(dǎo)流槽或?qū)Я髡?，其作用是：防止形成旋流，旋流?huì)帶入很多氣體，導(dǎo)致雨水管道泄水能力降低。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成

87型雨水斗6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成為避免在設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度下雨水斗摻入空氣，虹吸式雨水斗設(shè)計(jì)為下沉式。挾帶少量空氣的雨水進(jìn)入雨水斗的擴(kuò)容進(jìn)水室后，因室內(nèi)有整流罩，雨水經(jīng)整流罩進(jìn)入排出管，挾帶的空氣被整流罩阻擋，不易進(jìn)入排水管。虹吸式雨水斗

虹吸式雨水斗由頂蓋、進(jìn)水格柵、擴(kuò)容進(jìn)水室、整流罩（二次進(jìn)水罩）、短管等組成。虹吸式雨水斗6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成(2)連接管

在陽臺(tái)、花臺(tái)和供人們活動(dòng)的屋面，可采用無格柵的平箅式雨水斗。平箅式雨水斗的進(jìn)出口面積比較小，在設(shè)計(jì)負(fù)荷范圍內(nèi)，其泄流狀態(tài)為自由堰流。連接管是連接雨水斗和懸吊管的l段豎向短管。連接管一般與雨水斗同徑，連接管應(yīng)牢固固定在建筑物的承重結(jié)構(gòu)上，下端用斜三通與懸吊管連接。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成(3)懸吊管

懸吊管是懸吊在屋架、樓板和梁下或架空在柱上的雨水橫管。懸吊管連接雨水斗和排水立管，其管徑不小于連接管管徑，也不應(yīng)大于300mm。塑料管的最小設(shè)計(jì)坡度不小于0.005；鑄鐵管的最小設(shè)計(jì)坡度不小于0.01。在懸吊管的端頭和長(zhǎng)度大于15m的懸吊管上設(shè)檢查口或帶法蘭盤的三通，位置宜靠近墻柱，以利檢修。連接管與懸吊管，懸吊管與立管間宜采用45o三通或90o斜三通連接。懸吊管一般采用塑料管或鑄鐵管，固定在建筑物的桁架或梁上，在管道可能受振動(dòng)或生產(chǎn)工藝有特殊要求時(shí)，可采用鋼管，焊接連接。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成(4)立管雨水排水立管承接懸吊管或雨水斗流來的雨水，一根立管連接的懸吊管根數(shù)不多于兩根，立管管徑不得小于懸吊管管徑。立管宜沿墻、柱安裝，在距地面1m處設(shè)檢查口。立管的管材和接口與懸吊管相同。排出管是立管和檢查井間的一段有較大坡度的橫向管道，其管徑不得小于立管管徑。(5)排出管6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成埋地管敷設(shè)于室內(nèi)地下，承接立管的雨水，并將其排至室外雨水管道。埋地管最小管徑為200mm，最大不超過600mm。埋地管一般采用混凝土管，鋼筋混凝土管或陶土管，管道坡度按表5-5生產(chǎn)廢水管道最小坡度設(shè)計(jì)。(6)埋地管135o

排出管與下游埋地干管在檢查井中宜采用管頂平接，水流轉(zhuǎn)角不得小于135°。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成(7)附屬構(gòu)筑物附屬構(gòu)筑物用于埋地雨水管道的檢修、清掃和排氣。主要有檢查井、檢查口井和排氣井。

檢查井適用于敞開式內(nèi)排水系統(tǒng)，設(shè)置在排出管與埋地管連接處，埋地管轉(zhuǎn)彎、變徑及超過30m的直線管路上。檢查井井深不小于0.7m，井內(nèi)采用管頂平接，井底設(shè)高流槽，流槽應(yīng)高出管頂200mm。6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成排氣井

埋地管起端檢查井與排出管間應(yīng)設(shè)排氣井，見圖6.1.5。水流從排出管流人排氣井，與溢流墻碰撞消能，流速減小，氣水分離，水流經(jīng)格柵穩(wěn)壓后平穩(wěn)流人檢查井，氣體由放氣管排出。密閉內(nèi)排水系統(tǒng)的埋地管上設(shè)檢查口，將檢查口放在檢查井內(nèi)，便于清通檢修，稱檢查口井。圖6.1.5排氣井6.1.2建筑雨水排水系統(tǒng)的組成一、單斗系統(tǒng)

1.雨水斗泄流狀態(tài)

Q——泄流量；h——天溝水深；

P——雨水斗入口處壓力；K——摻氣比；t

—

流量遞增時(shí)間。按降雨歷時(shí)，雨水斗泄流狀態(tài)分三個(gè)階段：

①初始階段0≤t<tA

降雨開始，天溝內(nèi)水淺，摻氣比急劇上升，立管內(nèi)為附壁螺旋流，空氣通暢，此時(shí)主要為重力流；

Q-h:泄流量和h↑速度緩慢。

Q-K:K急劇上升，在tA處達(dá)到最大。

Q-P：

壓力增加但變化緩慢。

——

水氣兩相重力流

6.2

雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中的水、氣流動(dòng)規(guī)律kQQPQQttBtAh②過渡階段0≤t<tA匯水面積增加，天溝內(nèi)水深增大，瀉流量增加，充水率增加，摻氣比急劇下降，tB時(shí)摻氣比為零，立管內(nèi)出現(xiàn)水塞，出現(xiàn)抽力，管內(nèi)壓力增加較快。屬水氣兩相重力、壓力流。Q-h：h增加緩慢近似線性,泄流量增長(zhǎng)速率小。

Q-K：K↓，tB時(shí)K=0。

Q-P：管內(nèi)壓力增加較快。

——水氣兩相壓力流

③飽和階段t≥tB天溝內(nèi)水深淹沒雨水斗，不摻氣，管內(nèi)滿流，瀉流量基本不增加，泄水由立管內(nèi)抽水進(jìn)行，為單相壓力流。

Q-h：

Q基本不增加。

Q-K:K=0，Q不增加，h↑，泄水由抽力進(jìn)行。

——單相壓力流。6.2

雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中的水、氣流動(dòng)規(guī)律kQQPQQttBtAh二、多斗系統(tǒng)氣水兩相流，各斗雨水泄流到立管的水力阻力，因配件及立管負(fù)壓抽吸作用影響不同而有差別。

6.2

雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中的水、氣流動(dòng)規(guī)律實(shí)測(cè)表明：一根懸吊管上的不同位置的雨水斗的泄流能力不同，距離立管越遠(yuǎn)的雨水斗，泄流量越小，距離立管越近的雨水斗泄流量越大。同一懸吊管上靠近立管的兩個(gè)雨水斗泄流量之和是總泄流量的87.8%。結(jié)論：1、1根立管設(shè)兩個(gè)雨水斗時(shí)，應(yīng)用兩根懸吊管對(duì)稱布置；2、1根立管連接4個(gè)雨水斗時(shí)，也宜設(shè)兩根懸吊管對(duì)稱布置；3、1根懸吊管設(shè)兩個(gè)雨水斗時(shí)，應(yīng)盡量靠近立管，增大系統(tǒng)泄水量，兩個(gè)雨水斗間距不宜過大；4、1根懸吊管連接的雨水斗不宜超過2個(gè)。2、懸吊管系統(tǒng)水氣流狀態(tài)隨著天溝水深的變化，懸吊管內(nèi)出現(xiàn)不同的壓力狀態(tài)：天溝水淺時(shí)，懸吊管為非滿管流，立管內(nèi)為附壁水膜重力流，立管能力大于懸吊管泄水能力的部分由空氣流動(dòng)來補(bǔ)償，系統(tǒng)內(nèi)無壓力變化；天溝水位增加，泄流量增大，懸吊管內(nèi)壓力會(huì)出現(xiàn)壅水狀態(tài)的氣水兩相流。如立管中形成水塞，立管上部形成負(fù)壓，則會(huì)產(chǎn)生抽吸作用，利于雨水的排泄，立管下部呈現(xiàn)正壓。懸吊管起端呈正壓，末端及立管上部呈負(fù)壓，立管下部呈正壓。6.2

雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3、排出管雨水進(jìn)入排水管，速度降低，水深增加，水躍可以使檢查井冒水；4、埋地管

密閉系統(tǒng)：管中流流動(dòng)狀態(tài)為水氣兩相半有壓非滿流；敞開系統(tǒng)：水流沖入檢查井，流速驟減，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為位能，井內(nèi)水位上升。建筑雨水排水系統(tǒng)的選擇建筑雨水排水系統(tǒng)的選擇選擇建筑物屋面雨水排水系統(tǒng)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的類型、建筑結(jié)構(gòu)形式、屋面面積大小、當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及生活生產(chǎn)的要求，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，本著既安全又經(jīng)濟(jì)的原則選擇雨水排水系統(tǒng)。

外排水系統(tǒng)優(yōu)于內(nèi)排水系統(tǒng)。堰流斗重力流排水系統(tǒng)的安全可靠性最差。

安全的含義是指能迅速、及時(shí)地將屋面雨水排至室外，屋面溢水頻率低，室內(nèi)管道不漏水，地面不冒水。安全

虹吸式系統(tǒng)泄流量大管徑小造價(jià)最低，87斗重力流系統(tǒng)次之，堰流斗重力流系統(tǒng)管徑最大，造價(jià)最高。

經(jīng)濟(jì)是指在滿足安全的前提下，系統(tǒng)的造價(jià)低，壽命長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)建筑雨水排水系統(tǒng)的選擇屋面集水建筑屋面內(nèi)排水、長(zhǎng)天溝外排水大型屋面的庫房、公共建筑內(nèi)排水檐溝外排水陽臺(tái)雨水優(yōu)先考慮天溝形式，雨水斗置于天溝內(nèi)。一般宜采用重力半有壓流系統(tǒng)宜采用虹吸式有壓流系統(tǒng)宜采用重力無壓流系統(tǒng)應(yīng)自成系統(tǒng)排到室外，不得與屋面雨水系統(tǒng)相連接建筑雨水排水系統(tǒng)的選擇

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算屋面雨水排水系統(tǒng)雨水量的大小是設(shè)計(jì)計(jì)算雨水排水系統(tǒng)的依據(jù)，其值與該地暴雨強(qiáng)度q、匯水面積F以及徑流系數(shù)ψ有關(guān)，屋面徑流系數(shù)一般取ψ＝0.9。

設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式中有設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P和屋面集水時(shí)間t兩個(gè)參數(shù)。設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)根據(jù)建筑物的重要程度、氣象特征確定，一般性建筑物取2～5年，重要公共建筑物不小于10年。由于屋面面積較小，屋面集水時(shí)間應(yīng)較短，因?yàn)槲覈?guó)推導(dǎo)暴雨強(qiáng)度公式實(shí)測(cè)降雨資料的最小時(shí)段為5min，所以屋面集水時(shí)間按5min計(jì)算。1．設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度q6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

雨量分析相關(guān)知識(shí)降雨現(xiàn)象的分析，是用降雨量、暴雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、降雨面積和重現(xiàn)期等因素來表示降雨的特征。1．降雨量

降雨量是指降雨的絕對(duì)量，是用降雨深度H（mm）表示，也可用單位面積上的降雨體積（L/ha）表示。在研究降雨時(shí)，很少以一場(chǎng)雨為對(duì)象，而常用單位時(shí)間表示：（1）年平均降雨量：指多年觀測(cè)所得的各年降雨量的平均值。（2）月平均降雨量：指多年觀測(cè)所得的各月降雨量的平均值。（3）年最大日降雨量：指多年觀測(cè)所得的一年中降雨量最大一日的絕對(duì)量。6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算2．降雨歷時(shí)

是指連續(xù)降雨的時(shí)段，可以指一場(chǎng)雨全部的時(shí)間，也可以指其中個(gè)別的連續(xù)時(shí)段。用t表示，單位以min或h計(jì)，從自計(jì)雨量記錄紙上直接讀得。3．降雨強(qiáng)度（暴雨強(qiáng)度）

降雨強(qiáng)度是指某一連續(xù)降雨時(shí)段內(nèi)的平均降雨量，即單位時(shí)間的平均降雨深度，用i表示。6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算（mm/min））與

i之間的換算在工程上統(tǒng)計(jì)的降雨多屬暴雨性質(zhì)，故稱暴雨強(qiáng)度，常用單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的降雨體積q（L/s·ha）表示。q算關(guān)系為：q＝167i式中167-—換算系數(shù)。6.3.1雨水量計(jì)算

暴雨強(qiáng)度是描述暴雨特征的重要指標(biāo)，也是確定雨水設(shè)計(jì)流量的重要依據(jù)。在任一場(chǎng)暴雨中，暴雨強(qiáng)度是隨降雨歷時(shí)變化的。所取的降雨歷時(shí)長(zhǎng)，則與該歷時(shí)相對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度將小于短歷時(shí)對(duì)應(yīng)的暴雨強(qiáng)度。在推求暴雨強(qiáng)度公式時(shí)，降雨歷時(shí)常采用5、10、15、20、30、45、60、90、120min9個(gè)時(shí)段。在分析暴雨資料時(shí)，必須選用對(duì)應(yīng)各降雨歷時(shí)的最大降雨量。由于在各降雨歷時(shí)內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的暴雨強(qiáng)度也是不同的，所以計(jì)算出的各歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度稱為最大平均暴雨強(qiáng)度。6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

4．降雨面積和匯水面積（1）降雨面積——是指降雨所籠罩的面積，即降雨的范圍。（2）匯水面積——是指雨水管匯集雨水的面積，用F表，以公頃或平方公里為單位（ha或km2）

任一場(chǎng)暴雨在降雨面積上各點(diǎn)的暴雨強(qiáng)度是不相等的，但在城鎮(zhèn)雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)管渠的匯水面積較小，一般小于100km2，其匯水面積上最遠(yuǎn)點(diǎn)的集水時(shí)間不超過60min到120min，這種較小的匯水面積，在工程上稱為小匯水面積。在小匯水面積上可忽略降雨的非均勻分布，認(rèn)為各點(diǎn)的暴雨強(qiáng)度都相等。6.3.1雨水量計(jì)算

5．降雨的頻率和重現(xiàn)期（1）暴雨強(qiáng)度的頻率某一大小的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的可能性是不能預(yù)知的，只能通過對(duì)以往大量觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算其發(fā)生的頻率，才能推求其今后發(fā)生的可能性。某特定值暴雨強(qiáng)度的頻率是指等于或大于該值的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)m與觀測(cè)資料總項(xiàng)數(shù)n之比的百分?jǐn)?shù)，即：%n——觀測(cè)資料總項(xiàng)數(shù)m——暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算若每年只選一個(gè)雨樣，稱為年頻率式n=N，%N——降雨觀測(cè)資料的年數(shù)若平均每年選入M個(gè)雨樣數(shù)，稱為次頻率式。n=N·M，M——每年選入的平均雨樣數(shù)

%m——暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算

這一定義是假定降雨觀測(cè)資料年限非常長(zhǎng)，可代表降雨的整個(gè)歷史過程。但實(shí)際上是不可能的，只能取得一定年限內(nèi)的暴雨強(qiáng)度值，因而n是有限的。按上式求得的暴雨強(qiáng)度的頻率，只能反映一定時(shí)期內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)，不能反映整個(gè)降雨的規(guī)律，故稱為經(jīng)驗(yàn)頻率。因此，水文計(jì)算常采用公式％計(jì)算年頻率，用公式％計(jì)算次頻率。觀測(cè)資料的年限愈長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)頻率出現(xiàn)的誤差也就愈小。6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算

我國(guó)現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，在編制暴雨強(qiáng)度公式時(shí)必須具有10年以上自計(jì)雨量記錄。在自計(jì)雨量記錄紙上，按降雨歷時(shí)為5、10、15、20、30、45、60、90、120min，每年每個(gè)歷時(shí)選擇6～8場(chǎng)最大暴雨記錄，計(jì)算其暴雨強(qiáng)度值，然后不論年次，將每個(gè)歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度按大小次序排列，再從中選擇資料年數(shù)的3～4倍的最大值，作為統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)資料。6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算（2）暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期某特定值暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期是指等于或大于該值的暴雨強(qiáng)度可能出現(xiàn)一次的平均間隔時(shí)間，一般用P表示，以年為單位，按如下公式進(jìn)行計(jì)算：式中P—-暴雨強(qiáng)度的重現(xiàn)期（年）；

N—-資料記錄的年限（年）；

m—-等于或大于某特定值的暴雨強(qiáng)度出現(xiàn)的次數(shù)。重現(xiàn)期P與年頻率Pn互為倒數(shù)，即6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算6．

暴雨強(qiáng)度公式

暴雨強(qiáng)度公式是在各地自計(jì)雨量記錄分析整理的基礎(chǔ)上，按照我國(guó)現(xiàn)行《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的方法推求出來的。暴雨強(qiáng)度公式是暴雨強(qiáng)度i（或q）、降雨歷時(shí)t、重現(xiàn)期P三者間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，是雨水管渠的設(shè)計(jì)依據(jù)。我國(guó)常用的暴雨強(qiáng)度公式為：式中q——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/s·ha）；

P——設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）；

t——降雨歷時(shí)（min）；A1、c、b、n——地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算確定。

我國(guó)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5冊(cè)收錄了我國(guó)若干城市的暴雨強(qiáng)度公式，統(tǒng)計(jì)時(shí)可直接選用。目前尚無暴雨強(qiáng)度公式的城鎮(zhèn)，可借用附近氣象條件相似地區(qū)城市的暴雨強(qiáng)度公式。6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算

屋面雨水匯水面積較小，一般按m2計(jì)。對(duì)于有一定坡度的屋面，匯水面積不按實(shí)際面積而是按水平投影面積計(jì)算?？紤]到大風(fēng)作用下雨水傾斜降落的影響，高出屋面的側(cè)墻，應(yīng)附加其最大受雨面正投影的一半作為有效匯水面積計(jì)算。窗井、貼近高層建筑外墻的地下汽車庫出入口坡道應(yīng)附加其高出部分側(cè)墻面積的二分之一。同一匯水區(qū)內(nèi)高出的側(cè)墻多于一面時(shí)，按有效受水側(cè)墻面積的1／2折算匯水面積。2．匯水面積F6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算雨水量可按以下兩個(gè)公式計(jì)算：3.雨水量計(jì)算公式式中ψ——徑流系數(shù)，屋面取0.9；

Q——屋面雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；

F——屋面設(shè)計(jì)匯水面積，m2；

q5——當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)5min時(shí)的暴雨強(qiáng)度，L/s·104m2；

h5——當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)5min時(shí)的小時(shí)降雨深度，mm/h；6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.1雨水量計(jì)算雨水斗的泄流量與流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，重力流狀態(tài)下，雨水斗的排水狀況是自由堰流，通過雨水斗的泄流量與雨水斗進(jìn)水口直徑和斗前水深有關(guān)，可按環(huán)形溢流堰公式計(jì)算1.雨水斗泄流量式中Q——通過雨水斗的泄流量，m3/s；

μ——雨水斗進(jìn)水口的流量系數(shù)，取0.45；

D——雨水斗進(jìn)水口直徑，m；

h——雨水斗進(jìn)水口前水深，m。（6.3.3）6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)在半有壓流和壓力流狀態(tài)下雨水斗的泄流量與雨水斗出水口直徑、雨水斗前水面至雨水斗出水囗處的高度及雨水斗排水管中的負(fù)壓有關(guān)：

式中Q——通過雨水斗的泄流量，m3/s；

μ——雨水斗進(jìn)水口的流量系數(shù)，取0.95；

d——雨水斗出水口岡徑，m；

H——雨水斗前水面至雨水斗出水囗處的高度，m；P——雨水斗排水管中的負(fù)壓，m。6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

各種類型雨水斗的最大泄流量可按表6.3.1選取（L/s）6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

87式多斗排水系統(tǒng)中，一根懸吊管連接的87式雨水斗最多不超過4個(gè)，離立管最遠(yuǎn)端雨水斗的設(shè)計(jì)流量不得超過表中數(shù)值，其他各斗的設(shè)計(jì)流量依次比上游斗遞增10％。

屋面天溝為明渠排水，天溝水流流速可按明渠均勻流公式計(jì)算2.天溝流量（6.3.5）（6.3.6）式中Q——天溝排水流量（m3/s）；

v——流速（m3/s

）；

n——天溝粗糙度系數(shù)，與天溝材料及施工情況有關(guān)，見表6.3.2；

I——天溝坡度，不小于0.003；

w——天溝過水?dāng)嗝娣e，（m2）R——天溝的水力半徑，m。各種抹面天溝粗糙度系數(shù)表6.3.26.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

橫管包括懸吊管、管道層的匯合管、埋地橫干管和出戶管，橫管可以近似地按圓管均勻流計(jì)算：3.橫管（6.3.7）（6.3.8）Q=vω將各個(gè)參數(shù)代入6.3.7和6.3.8式，計(jì)算出不同管徑、不同坡度時(shí)非滿流（h/D＝0.8）橫管（鑄鐵管、鋼管、塑料管）和滿流橫管（混凝土管）的流速和最大泄流量，見附錄6.1、附錄6.2、附錄6.36.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)4.立管（6.3.10）重力半有壓流立管的最大允許泄流量表6.3.3

6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)溢流口的功能主要是雨水系統(tǒng)事故時(shí)排水和超量雨水排除。按最不利情況考慮，溢流口的排水能力應(yīng)不小于50年重現(xiàn)期的雨水量。溢流口的孔口尺寸可按下式近似計(jì)算。5.溢流口計(jì)算（6.3.18）6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)式中Q——溢流囗服務(wù)面積內(nèi)的最大降雨量（L/s）；

b——溢流囗寬度，m；h——溢流孔囗高度，m；

m——流量系數(shù)，取385；

g——重力加速度，取9.81m/s2

。⑴根據(jù)屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，立管間距8～12米；⑵計(jì)算每根立管的匯水面積；⑶求每根立管的泄水量；⑷按堰流式斗雨水系統(tǒng)查附錄6-4確定立管管徑。1.普通外排水系統(tǒng)(宜按重力無壓流系統(tǒng)設(shè)計(jì))6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟6.3建筑雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟

天溝外排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是配合土建要求，確定天溝的形式和斷面尺寸，校核重現(xiàn)期。為了增大天溝泄流量，天溝斷面形式多采用水力半徑大、濕周小的寬而淺的矩形或梯形，具體尺寸應(yīng)由計(jì)