雨水排水系統(tǒng)的水力計算

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算1．雨水量計算公式雨水設計流量按下式計算：式中

Q——雨水設計流量，L/s；

qj——設計暴雨強度，L/s·ha；

Ψ——徑流系數

F——匯水面積，㎡。

注：當采用天溝集水且溝檐溢水會流入室內，設計暴雨強度應乘以1.5的系數。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算

式中Q——雨水設計流量，L/s；

Ψ——徑流系數；

F——匯水面積，㎡；

h5——當地降雨歷時為5min時的小時降雨厚度，mm/h。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算2．設計暴雨強度雨水設計流量是雨水排水系統(tǒng)最基本的參數，按降雨強度計算，各地區(qū)的氣候條件不同，降雨強度計算公式不同：式中

q——設計降雨強度，L/s·ha；

P

——設計重現期，a；

t——降雨歷時，min；

A、c、n、b——當地的降雨參數，根據統(tǒng)計方法確定。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算各地的降雨強度公式可以在室外排水設計手冊中查出。如當地無降雨強度公式時，可以根據當地雨量記錄進行推算，或借用鄰近地區(qū)的降雨強度公式進行計算。

北京地區(qū)的設計降雨強度可按下式計算：6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算屋面雨水排水管道的設計降雨歷時可按5min計算，居住小區(qū)的雨水管道設計降雨歷時應按下式計算：式中

t——降雨歷時，min；t1

——地面集水時間，min，視距離長短、地形坡度和地面覆蓋情況而定，一般可以選5～10min；M

——折減系數，小區(qū)支管和接戶管：M=1，小區(qū)干管、暗管：M=2，明溝M=1.2；t2

——排水管道內的雨水流行時間，min。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算3．設計重現期設計重現期根據建筑物的重要程度、匯水區(qū)域的性質、地形特點、氣象特點等因素確定。近年來，由于建筑標準的不斷提高，P值也有增大的趨勢，各種匯水區(qū)域的設計重現期不宜小于下表中的數值。

6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算各種匯水區(qū)域的設計重現期

匯水區(qū)域名稱設計重現期（a）屋面一般性建筑2～5重要公共建筑≥10室外場地小區(qū)1～3車站、碼頭、機場的基地2～5下沉式廣場、地下車庫坡道出入口5～506.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設計流量計算4．匯水面積F（3）坡度大的屋面，當屋面豎向投影面積大于水平投影面積的10%，則豎向投影面積的50%折算成匯水面積；（4）窗井、貼近建筑外墻的地下汽車庫出入口坡道和高層建筑裙房屋面的雨水匯水面積，還應附加其高出部分側墻面積的1/2；（5）屋面按分水線的排水坡度劃分為不同排水區(qū)時，應分區(qū)計算集雨面積。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

5．徑流系數6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數１．雨水斗泄流量重力流狀態(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水口直徑和斗前水深有關，可按環(huán)形溢流堰公式計算：半有壓流和壓力流狀態(tài)下，排水管道內產生負壓抽吸，通過雨水斗的泄流量為：

6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數各種類型雨水斗的最大泄流量可按下表選取。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數２．天溝流量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算式中

Q——天溝排水流量，m3／s；

v——流速，m／s；

n——天溝粗糙度系數，與天溝材料及施工情況有關，見各種抹面天溝n值表；

i——天溝坡度，不小于0.003；

ω——天溝過水斷面積，m2。天溝壁面材料n天溝壁面材料n水泥砂漿光滑抹面0.011噴漿護面0.016～0.021普通水泥砂漿抹面0.012～0.013不整齊表面0.020無抹面0.014～0.017豆砂瀝青瑪碲脂表面0.025各種抹面天溝n值表6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數３．橫管橫管包括懸吊管、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算：I的確定分為重力流和重力半有壓流兩種情況。橫管的管徑根據各雨水斗流量之和確定，并宜保持管徑不變。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數I—水力坡度，重力流的水力坡度按照管道敷設坡度計算，金屬管不小于0.01，塑料管不小于0.005；重力半有壓的水力坡度與橫管兩端管內的壓力差有關，按下式計算。(手冊均按公式計算)：式中

h——橫管兩端管內的壓力差；mH20，懸吊管按其末端（立管與懸吊管連接處）的最大負壓值計算，取0.5m，埋地橫干管按起端（立管與橫干管連接處）的最大正壓值計算，取1.0m；

Δh——位置水頭，mH20；懸吊管是指雨水斗頂面至懸吊管末端的幾何高差，m，埋地橫干管是指其兩端的幾何高差。

管徑I75mm100mm150mm200mm250mm0.023.076.6319.5542.1076.330.033.778.1223.9451.5693.500.044.359.3827.6559.54107.960.054.8610.4930.9166.57120.190.065.3311.4933.8672.92132.220.075.7512.4136.5778.76142.82多斗懸吊管（鑄鐵、鋼管）最大排水能力（L/s）[措施]

管徑I90×3.2110×3.2125×3.7160×4.7200×5.90.025.7610.2014.3027.6650.120.037.0512.4917.5133.8861.380.048.1414.4220.2239.1270.870.059.1016.1322.6173.7379.240.069.9717.6724.7747.9186.800.0710.7719.0826.7551.7593.76多斗懸吊管（塑料管）最大排水能力（L/s）[措施]6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數４．立管重力流狀態(tài)下雨水排水立管按水膜流計算：式中

Q——立管排水流量，L/s；

Kp——粗糙高度，m，塑料管取15×10－6m，鑄鐵管取25×10－5m；

α——充水率，塑料管取0.3，鑄鐵管取0.35；d——管道計算內徑，m。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數重力半有壓流狀態(tài)雨水排水立管按水塞流計算，鑄鐵管充水率：α＝0.57～0.35小管徑取大值，大管徑取小值。重力半有壓流除重力作用外，還有負壓抽吸作用，故：重力半有壓流系統(tǒng)立管的排水能力大于重力流。單斗系統(tǒng)立管管徑：與雨水斗口徑、懸吊管管徑相同；多斗系統(tǒng)立管管徑：根據立管設計排水量按重力半有壓流立管的最大允許泄流量表確定。重力流屋面雨水排水立管泄流量[規(guī)范]重力半有壓流立管的最大允許泄流量表[手冊]管徑（mm）75100150200250300排水流量（L／s）多層建筑10194275135220高層建筑122555901552406.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數５．溢流口功能：主要是雨水系統(tǒng)事故時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不小于50年重現期的雨水量。溢流口的孔口尺寸可按下式近似計算：式中

Q——溢流口服務面積內的最大降雨量，L/s；

b——溢流口寬度，m；

h——溢流孔口高度，m；

m——流量系數，取385；

g——重力加速度，m/s2，取9.81。6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數

５．溢流口H6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數

５．溢流口6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數５．溢流口屋面雨水最小排水能力q屋面雨水管道的排水系統(tǒng)+q溢流設施宣泄雨水能力=q總排水能力

一般建筑：P排水+P溢流≥10aqY重要建筑：P排水+P溢流≥50aqY

6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟１．普通外排水系統(tǒng)(宜按重力無壓流系統(tǒng)設計)根據屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，確定立管間距；計算每根立管的匯水面積；求每根立管的泄水量；按堰流式斗雨水系統(tǒng)查重力流立管最大允許泄流量表，確定立管管徑。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟

２．天溝外排水天溝布置即確定天溝的分水線及每條天溝的匯水面積；按照屋面的構造一般應在伸縮縫或沉降縫作為天溝分水線，單坡的排泄長度不宜大于50m。天溝較長時，坡度不能太大，但最小坡度不得小于0.003。確定天溝斷面天溝形狀：矩形、梯形、半圓形、三角形等。天溝尺寸：根據排水量、天溝匯水面積計算，根據每一條天溝應該排泄的雨水量計算天溝斷面面積ω。設計時：常采用斷面凈尺寸為400mm×400mm，保護高度不小于

100mm。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟天溝布置圖天溝消能池檢查井雨水斗沉降縫計算水流速度根據天溝的斷面尺寸，應用明渠均勻流公式計算天溝的允許水流速度υ和允許泄流量Q。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟式中Q

——雨水的允許泄流量，L/s；

ω——天溝的迂水斷面面積，m2；

v——天溝內水流速度，m/s；

R——水力半徑，m；

i——天溝坡度，i≥0.003；

n——天溝粗糙度系數，與天溝材料及施工情況有關，見各種抹面天溝n值表。各種抹面天溝n值表點擊查看6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟計算需要排除的雨水量根據建筑物的性質選定設計重現期P，根據當地的暴雨強度公式計算q5

或h5

，則需要排除的雨水量按式計算為：

K——校正系數，一般取1。當屋面坡度較大時且短時積水會造成危害時（例如有的天溝溢水會流入室內），取1.5。比較qy、Q，應滿足：Q≥qy

，以保證天溝的安全排水。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟溢流口為防止降雨量過大時，天溝翻水危害建筑物安全，在女兒墻上，山墻上設置溢流口。溢流口的排水量按堰流的流量公式計算：式中

Q——溢流口流量，L/s；

m——流量系數；

b——溢流口寬度，m；

H——溢流口前的水頭，m。

其中的流量應能夠達到設計重現期對應的暴雨流量。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟天溝的設計計算有兩種情況：

已知：天溝的長度、形狀、幾何尺寸、坡度、材料和匯水面積求解：校核重現期是否滿足要求

已知：天溝的長度、坡度、材料、匯水面積和設計重現期求解：天溝的形狀和幾何尺寸點擊查看具體步驟點擊查看具體步驟選擇布置雨水斗，布置連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管,計算確定連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管管徑。３．重力流內排水系統(tǒng)計算的內容：為了簡化計算，迅速確定雨水斗的規(guī)格和數量，將雨水斗的最大允許泄流量換算成小時降雨厚度h5情況下最大允許匯水面積。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟３．內排水系統(tǒng)小時降雨厚度h5情況下最大允許匯水面積。

徑流系數ψ已知，將雨水斗最大泄流量表中的雨水斗最大允許泄流量帶入上式，可得雨水斗最大允許匯水面積表，見雨水斗最大允許匯水面積表。雨水斗最大泄流量表點擊查看內排水系統(tǒng)設計步驟：根據建筑物內部墻、梁、柱的位置，屋面的構造和坡度劃分為幾個系統(tǒng)，確定立管的數量和位置；根據各個系統(tǒng)的匯水面積，參照雨水斗最大允許匯水面積表確定雨水斗的規(guī)格和數量；確定連接管管徑：連接管管徑與雨水斗出水管管徑相同。單斗系統(tǒng)，懸吊管、立管、排出橫管的管徑均與連接管管徑相同。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟內排水系統(tǒng)設計步驟：計算懸吊管連接的各雨水斗流量之和，確定（重力流）或計算（重力有壓流）水力坡度，查懸吊管（鑄鐵管、鋼管）

水力計算表或懸吊管（塑料管）水力計算表，確定懸吊管的管徑，懸吊管的管徑宜保持不變。計算立管連接的雨水斗泄流量之和，查立管最大允許泄流量表，確定立管管徑，當立管只連接一根懸吊管時，因立管管徑不得小于懸吊管管徑，所以立管管徑與懸吊管管徑相同。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設計計算步驟內排水系統(tǒng)設計步驟：排出管管徑一般與立管管徑相同；如果為了