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)6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算1．雨水量計(jì)算公式雨水設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算：式中

Q——雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；

qj——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/s·ha；

Ψ——徑流系數(shù)

F——匯水面積，㎡。

注：當(dāng)采用天溝集水且溝檐溢水會(huì)流入室內(nèi)，設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度應(yīng)乘以1.5的系數(shù)。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算

式中Q——雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；

Ψ——徑流系數(shù)；

F——匯水面積，㎡；

h5——當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)為5min時(shí)的小時(shí)降雨厚度，mm/h。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算2．設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度雨水設(shè)計(jì)流量是雨水排水系統(tǒng)最基本的參數(shù)，按降雨強(qiáng)度計(jì)算，各地區(qū)的氣候條件不同，降雨強(qiáng)度計(jì)算公式不同：式中

q——設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度，L/s·ha；

P

——設(shè)計(jì)重現(xiàn)期，a；

t——降雨歷時(shí)，min；

A、c、n、b——當(dāng)?shù)氐慕涤陞?shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法確定。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算各地的降雨強(qiáng)度公式可以在室外排水設(shè)計(jì)手冊(cè)中查出。如當(dāng)?shù)責(zé)o降雨強(qiáng)度公式時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)赜炅坑涗涍M(jìn)行推算，或借用鄰近地區(qū)的降雨強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算。

北京地區(qū)的設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度可按下式計(jì)算：6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算屋面雨水排水管道的設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)可按5min計(jì)算，居住小區(qū)的雨水管道設(shè)計(jì)降雨歷時(shí)應(yīng)按下式計(jì)算：式中

t——降雨歷時(shí)，min；t1

——地面集水時(shí)間，min，視距離長(zhǎng)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(shù)，小區(qū)支管和接戶(hù)管：M=1，小區(qū)干管、暗管：M=2，明溝M=1.2；t2

——排水管道內(nèi)的雨水流行時(shí)間，min。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算3．設(shè)計(jì)重現(xiàn)期設(shè)計(jì)重現(xiàn)期根據(jù)建筑物的重要程度、匯水區(qū)域的性質(zhì)、地形特點(diǎn)、氣象特點(diǎn)等因素確定。近年來(lái)，由于建筑標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，P值也有增大的趨勢(shì)，各種匯水區(qū)域的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不宜小于下表中的數(shù)值。

6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算各種匯水區(qū)域的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期

匯水區(qū)域名稱(chēng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）屋面一般性建筑2～5重要公共建筑≥10室外場(chǎng)地小區(qū)1～3車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)的基地2～5下沉式廣場(chǎng)、地下車(chē)庫(kù)坡道出入口5～506.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.1屋面雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算4．匯水面積F（3）坡度大的屋面，當(dāng)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(chē)庫(kù)出入口坡道和高層建筑裙房屋面的雨水匯水面積，還應(yīng)附加其高出部分側(cè)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(shí)，應(yīng)分區(qū)計(jì)算集雨面積。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

5．徑流系數(shù)6.3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)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(guò)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：半有壓流和壓力流狀態(tài)下，排水管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓抽吸，通過(guò)雨水斗的泄流量為：

6.3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(lèi)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(jì)算

6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)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(jì)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(shù)，與天溝材料及施工情況有關(guān)，見(jiàn)各種抹面天溝n值表；

i——天溝坡度，不小于0.003；

ω——天溝過(guò)水?dāng)嗝娣e，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(hù)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(wú)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(jì)算

6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)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(hù)管，橫管可以近似地按圓管均勻流計(jì)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(jù)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(jì)算

6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)I—水力坡度，重力流的水力坡度按照管道敷設(shè)坡度計(jì)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(nèi)的壓力差有關(guān)，按下式計(jì)算。(手冊(cè)均按公式計(jì)算)：式中

h——橫管兩端管內(nèi)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(fù)壓值計(jì)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(jì)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(jì)算

6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)４．立管重力流狀態(tài)下雨水排水立管按水膜流計(jì)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(jì)算內(nèi)徑，m。6.3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)重力半有壓流狀態(tài)雨水排水立管按水塞流計(jì)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(fù)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(jù)立管設(shè)計(jì)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(cè)]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(jì)算

6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)５．溢流口功能：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：式中

Q——溢流口服務(wù)面積內(nèi)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(shù)，取385；

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

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

５．溢流口H6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

５．溢流口6.3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)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(shè)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(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟１．普通外排水系統(tǒng)(宜按重力無(wú)壓流系統(tǒng)設(shè)計(jì))根據(jù)屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，確定立管間距；計(jì)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(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)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(gòu)造一般應(yīng)在伸縮縫或沉降縫作為天溝分水線，單坡的排泄長(zhǎng)度不宜大于50m。天溝較長(zhǎng)時(shí)，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(jù)排水量、天溝匯水面積計(jì)算，根據(jù)每一條天溝應(yīng)該排泄的雨水量計(jì)算天溝斷面面積ω。設(shè)計(jì)時(shí)：常采用斷面凈尺寸為400mm×400mm，保護(hù)高度不小于

100mm。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟天溝布置圖天溝消能池檢查井雨水斗沉降縫計(jì)算水流速度根據(jù)天溝的斷面尺寸，應(yīng)用明渠均勻流公式計(jì)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(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟式中Q

——雨水的允許泄流量，L/s；

ω——天溝的迂水?dāng)嗝婷娣e，m2；

v——天溝內(nèi)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(shù)，與天溝材料及施工情況有關(guān)，見(jiàn)各種抹面天溝n值表。各種抹面天溝n值表點(diǎn)擊查看6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟計(jì)算需要排除的雨水量根據(jù)建筑物的性質(zhì)選定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P，根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式計(jì)算q5

或h5

，則需要排除的雨水量按式計(jì)算為：

K——校正系數(shù)，一般取1。當(dāng)屋面坡度較大時(shí)且短時(shí)積水會(huì)造成危害時(shí)（例如有的天溝溢水會(huì)流入室內(nèi)），取1.5。比較qy、Q，應(yīng)滿(mǎn)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(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟溢流口為防止降雨量過(guò)大時(shí)，天溝翻水危害建筑物安全，在女兒墻上，山墻上設(shè)置溢流口。溢流口的排水量按堰流的流量公式計(jì)算：式中

Q——溢流口流量，L/s；

m——流量系數(shù)；

b——溢流口寬度，m；

H——溢流口前的水頭，m。

其中的流量應(yīng)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)重現(xiàn)期對(duì)應(yīng)的暴雨流量。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟天溝的設(shè)計(jì)計(jì)算有兩種情況：

已知：天溝的長(zhǎng)度、形狀、幾何尺寸、坡度、材料和匯水面積求解：校核重現(xiàn)期是否滿(mǎn)足要求

已知：天溝的長(zhǎng)度、坡度、材料、匯水面積和設(shè)計(jì)重現(xiàn)期求解：天溝的形狀和幾何尺寸點(diǎn)擊查看具體步驟點(diǎn)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(jì)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(nèi)排水系統(tǒng)計(jì)算的內(nèi)容：為了簡(jiǎn)化計(jì)算，迅速確定雨水斗的規(guī)格和數(shù)量，將雨水斗的最大允許泄流量換算成小時(shí)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(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟３．內(nèi)排水系統(tǒng)小時(shí)降雨厚度h5情況下最大允許匯水面積。

徑流系數(shù)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(jiàn)雨水斗最大允許匯水面積表。雨水斗最大泄流量表點(diǎn)擊查看內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：根據(jù)建筑物內(nèi)部墻、梁、柱的位置，屋面的構(gòu)造和坡度劃分為幾個(gè)系統(tǒng)，確定立管的數(shù)量和位置；根據(jù)各個(gè)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(shù)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(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：計(jì)算懸吊管連接的各雨水斗流量之和，確定（重力流）或計(jì)算（重力有壓流）水力坡度，查懸吊管（鑄鐵管、鋼管）

水力計(jì)算表或懸吊管（塑料管）水力計(jì)算表，確定懸吊管的管徑，懸吊管的管徑宜保持不變。計(jì)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(dāng)立管只連接一根懸吊管時(shí)，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(jì)算

6.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算步驟內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟：排出管管徑一般與立管管徑相同；如果為了