屋面雨水排水系統(tǒng)教學(xué)講座PPT.ppt

,課題：雨水系統(tǒng) -葛明亮,概述： 1.1 屋面雨水系統(tǒng)的分類與組成 1.2 雨水內(nèi)排水系統(tǒng)中水氣流動(dòng)的物理現(xiàn)象 1.3 雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算 1.4 壓力流（虹吸式）雨水排水系統(tǒng),建筑屋面雨水排水系統(tǒng),屋面雨水系統(tǒng)按照管道的設(shè)置位置不同可分為外排水系統(tǒng)、內(nèi)排水系統(tǒng)。,屋面雨水系統(tǒng),外排水 系統(tǒng),內(nèi)排水 系統(tǒng),1.1 屋面雨水排水系統(tǒng)的分類與組成,按照雨水在管道內(nèi)的流態(tài)不同可分為：,屋面雨水系統(tǒng),壓力流,重力 無壓流,重力 有壓流,1.1.1 屋面雨水排水系統(tǒng)分類,按屋面的排水條件分檐溝、天溝和無溝排水。,屋面 雨水系統(tǒng),外排水 系統(tǒng),無溝外排水,檐溝外排水,天溝 外排水,按出戶埋地橫干管是否有自由水面分為敞開式和密閉式排水系統(tǒng)。,屋面雨水系統(tǒng),密閉式排水 系統(tǒng),敞開式 排水系統(tǒng),按一根立管連接的雨水斗數(shù)量分為單斗系統(tǒng)和多斗排水系統(tǒng)。,屋面雨水系統(tǒng),多斗 系統(tǒng),單斗系統(tǒng),1.檐溝外排水,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)拈軠侠铮?然后流入雨落管，沿雨落 管排泄到地下管溝或排到 地面。,檐溝外排水,雨水斗,承雨斗,檐溝,立管,1.1.2 建筑雨水排水系統(tǒng)的組成,天溝,一般用于排除大型屋 面的雨、雪水。特別是多 跨度的廠房屋面，多采用 天溝外排水。,溢流口,山墻,泄壓管,消能池,檢查井,2.天溝外排水,所謂天溝，是指屋面上在構(gòu)造上形成的排水溝，接受屋面的雨雪水。 雨雪水沿天溝流向建筑物的兩端，經(jīng)墻外的立管排到地面或排到雨水道。,天溝,消能池,檢 查 井,雨水斗,沉降縫,2.天溝外排水,雨水內(nèi)排水系統(tǒng) 內(nèi)排水是指屋面設(shè)雨水斗，雨水管道設(shè)置在建筑內(nèi)部的雨水排水系統(tǒng)。 雨水內(nèi)排水系統(tǒng)適用于屋面跨度大、屋面曲折（殼形、鋸齒形）、屋面有天窗等設(shè)置天溝有困難的情況，以及高層建筑、建筑立面要求比較高的建筑、大屋頂建筑、寒冷地區(qū)的建筑等不宜在室外設(shè)置雨水立管的情況，多采用內(nèi)排水。,3 雨水內(nèi)排水系統(tǒng),單斗雨水排水系統(tǒng)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， 以充分發(fā)揮管道系統(tǒng)的排水能力，單斗系統(tǒng)的排水 能力大于多斗系統(tǒng)。多斗系統(tǒng)的排水量大約為單斗 的80% 。,內(nèi)排水系統(tǒng)由天溝、雨水斗、連接管、懸吊管、 立管、排出管等部分組成。 1.雨水斗 雨水斗是整個(gè)雨水管道系統(tǒng)的進(jìn)水口，主要作 用是最大限度的排泄雨、雪水；對進(jìn)水具有整流、 導(dǎo)流作用，使水流平穩(wěn)，以減少系統(tǒng)的摻氣；同時(shí) 具有攔截粗大雜質(zhì)的作用。 目前國內(nèi)常用的雨水斗為65型、79型、87型雨 水斗、平蓖雨水斗、虹吸式雨水斗等.,整流罩,下沉式雨水斗,進(jìn)水格柵,排出管,虹吸式雨水斗,內(nèi)排水系統(tǒng)組成,2.連接管 連接雨水斗與懸吊管的短管。 3.懸吊管 懸吊管與連接管和雨水立管連接，見雨水內(nèi)排 水系統(tǒng)圖，對于一些重要的廠房，不允許室內(nèi)檢查 井冒水，不能設(shè)置埋地橫管時(shí)，必須設(shè)置懸吊管。,4.立管 接納雨水斗或懸吊管的雨水，與排出管連接。 5.排出管 將立管的水輸送到地下管道中，雨水排出管設(shè) 計(jì)時(shí)，要留有一定的余地。 6.埋地橫管 密閉系統(tǒng)一般采用懸吊管架空排至室外的，不 設(shè)埋地橫管；敞開系統(tǒng)，室內(nèi)設(shè)有檢查井，檢查井 之間的管為埋地敷設(shè)。,7.附屬構(gòu)筑物：檢查井、檢查口、排氣井 雨水常常把屋頂?shù)囊恍╇s物沖進(jìn)管道，為便于 清通，室內(nèi)雨水埋地管之間要設(shè)置檢查井。設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)注意，為防止檢查井冒水，檢查井深度不得小于 0.7m。檢查井內(nèi)接管應(yīng)采用管頂平接，而且平面上 水流轉(zhuǎn)角不得小于135。 具體方式見下頁示意圖所示,檢查井內(nèi)接管方式,135,屋面雨水排除必須按重力流或壓力流設(shè)計(jì)。檐溝外排水系統(tǒng)應(yīng)按重力流設(shè)計(jì)；工業(yè)廠房、庫房、公共建筑的大型屋面雨水排水、長天溝外排水系統(tǒng)宜按壓力流設(shè)計(jì)；內(nèi)排水系統(tǒng)可按重力流或壓力流設(shè)計(jì)；大屋面工業(yè)廠房和公共建筑宜按多斗壓力流設(shè)計(jì)，且同一壓力流系統(tǒng)的雨水斗宜設(shè)置在同一水平面上。 高層建筑屋面雨水排水宜按重力流設(shè)計(jì)。高層建筑裙房屋面的雨水應(yīng)單獨(dú)排放。陽臺(tái)排水系統(tǒng)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，陽臺(tái)雨水立管底部應(yīng)間接排水。,1.1.3 雨水排出系統(tǒng)的選用,單斗雨水排水系統(tǒng)： 懸吊管上連接單個(gè)雨水斗的雨水排水系統(tǒng)。 雨水斗水氣流動(dòng)狀態(tài)： 降雨過程中，隨著降雨歷時(shí)的延長，雨水斗泄流量qy與天溝水深h、摻氣量比k、雨水入口處壓力值p1、流量遞增時(shí)間t等諸參數(shù)的關(guān)系見下頁圖。,1.2 內(nèi)排水系統(tǒng)中的水氣流動(dòng)物理現(xiàn)象 1.2.1 單斗雨水系統(tǒng),qy,qy,k,p1,qlj,泄流量qy與各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系 k 滲氣量比。 p1 雨水入口處壓力值。,k,qy,qy,hl1,t,tb,ta,a,b,qlj,h,泄流量qy與各個(gè)參 數(shù)之間的關(guān)系 h 天溝水深 hl1 臨界水深 t 流量遞增時(shí)間,懸吊管系統(tǒng)水氣流狀態(tài) 懸吊管的泄流能力遠(yuǎn)小于立管，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)：,重力流狀態(tài),氣水混合 兩相流,壓力流狀態(tài),重力流狀態(tài)：天溝水深比較小時(shí)，雨水進(jìn)入雨水斗時(shí)呈自由堰流狀態(tài)，懸吊管內(nèi)空氣貫通，為不滿流的重力流狀態(tài)。 氣水混合兩相流：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，則會(huì)產(chǎn)生抽吸作用，利于雨水的排泄。 壓力流狀態(tài)：滿流時(shí)為壓力流。,多斗系統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)： 一根懸吊管上接幾個(gè)（一般不超過4個(gè)）雨水斗。 特點(diǎn)： 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。,1.2.2 多斗雨水排水系統(tǒng),1. 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度q 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式中應(yīng)有重現(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)生產(chǎn)工藝及建筑物的性質(zhì)確定，一般采用一年，工業(yè)建筑可參考下頁表各種數(shù)據(jù)確定。,1.3 雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算 1.3.1 雨水量計(jì)算,2. 匯水面積f(m2) 屋面匯水面積一般較小，一般以m2計(jì)算。屋面有一定的坡度，匯水面積應(yīng)按照水平投影面積計(jì)算。 3. 渲泄能力系數(shù)k1 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為一年，屋面坡度小于2.5%時(shí)，k1取1.0；屋面坡度大于2.5%時(shí)，k1取1.52.0。,1.3 雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算 1.3.1 雨水量計(jì)算,4. 雨水量計(jì)算公式, 屋面雨水設(shè)計(jì)流量，l/s; 屋面設(shè)計(jì)匯水面積，m2； 當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)5min時(shí)的暴雨強(qiáng)度,l/（s104 m2）； 當(dāng)?shù)亟涤隁v時(shí)5min時(shí)的小時(shí)降雨厚度,mm/h; 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為一年時(shí)的屋面渲泄能力系數(shù)。,q f q5 h5 k1,根據(jù)屋面坡度和建筑無立面要求等情況，按經(jīng)驗(yàn)布置立管，劃分并計(jì)算每根立管的匯水面積，計(jì)算每根立管需排泄的雨水量q 。查下表使設(shè)計(jì)雨水量不大于表中最大設(shè)計(jì)泄流量，確定雨水立管管徑。,雨水立管最大設(shè)計(jì)泄流量,普通外排水設(shè)計(jì)計(jì)算,1. 雨水斗 渲泄流量與雨水斗前水深有關(guān)，隨水深增大而增大，斗前水深一般不超過100mm。 下表是雨水斗前水深83.7mm時(shí)，一個(gè)雨水斗最大允許泄流量。,天溝外排水設(shè)計(jì)計(jì)算,2. 連接管：管徑一般和雨水斗相同，直接選用。 3. 懸吊管 懸吊管的泄流量與連接的雨水斗個(gè)數(shù)、管道坡度、管道長度等因素有關(guān)。 當(dāng)建筑屋面渲泄能力系數(shù)k1=1，5min小時(shí)降雨厚度h5=100mm/h時(shí)，多斗系統(tǒng)懸吊管最大允許匯水面積見附錄。當(dāng)建筑屋面坡度大于2.5%，渲泄能力系數(shù)k1不等于1時(shí)，應(yīng)按匯水面積折算成相當(dāng)于k1=1時(shí)的匯水面積f。,4. 立管 立管連接一根懸吊管時(shí)，立管管徑與懸吊管管徑相同。若一根立管連接兩根懸吊管時(shí)，應(yīng)計(jì)算立管的匯水面積，再根據(jù)5min小時(shí)降雨厚度h5、“k1=1時(shí)立管最大允許匯水面積表”確定管徑。 5. 排出管 管徑一般與立管相同，為改善排水系統(tǒng)的泄水能力，也可以比立管大一級。,6. 埋地管 為排水通暢，坡度應(yīng)不小于0.003。敞開式排水系統(tǒng)按非滿流設(shè)計(jì)，最大允許充滿度在管徑小于或等于300mm時(shí)為0.50；管徑350450mm時(shí)為0.65； 管徑大于500mm時(shí)為0.80。密閉式內(nèi)排水系統(tǒng)按滿流計(jì)算。 埋地管計(jì)算方法和步驟與懸吊管相同。,內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算包括選擇布置雨水斗，布置并確定連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管。 根據(jù)最大允許泄流量換算成最大允許匯水面積：,內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算,（接下頁）,n=3600/ h5 f q k1 n,降雨強(qiáng)度h5與系數(shù)n的關(guān)系表, 最大允許匯水面積,m2； 最大允許泄流量； 渲泄能力系數(shù)； 取決于5min小時(shí)降雨厚的系數(shù)度，取值見下表,（接上頁）,壓力流排水系統(tǒng)，同一系統(tǒng)的雨水斗應(yīng)在同一水平面上，長天溝外排水系統(tǒng)宜按單斗壓力流設(shè)計(jì)；密閉式內(nèi)排水系統(tǒng)，宜按壓力流排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)；單斗壓力流排水系統(tǒng)應(yīng)采用65型和79型雨水斗；多斗壓力流排水系統(tǒng)應(yīng)采用多斗壓力流排水型雨水斗，其排水負(fù)荷和狀態(tài)應(yīng)符合下表的要求。,1.4 壓力流（虹吸式）雨水派水系統(tǒng),虹吸雨水的特點(diǎn),虹吸排水水力分析,壓力流屋面雨水排水管道總水頭損失與流出水頭之和不得大于雨水管進(jìn)、出口的幾何高差；懸吊管的水頭損失不得80 kpa。 懸吊管設(shè)計(jì)流速不宜1 m/s，立管設(shè)計(jì)流速不宜10 m/s。 壓力流排水管系出口應(yīng)放大管徑，其出口水流速度不宜1.8 m/s，如其出口水流速度1.8 m/s時(shí)，應(yīng)采取消能措施。 壓力流排水系統(tǒng)宜采用內(nèi)壁較光滑的帶內(nèi)襯的承壓排水鑄鐵管、承壓塑料管和鋼塑復(fù)合管等，其管材工作壓力應(yīng)大于建筑物凈高度產(chǎn)生的靜水壓。用于壓力流的塑料管，其管材抗環(huán)變形外力應(yīng)0.15 mpa。,單斗壓力流排水系統(tǒng)計(jì)算,(1)單斗壓力流排水管系設(shè)計(jì)負(fù)荷按公式 式中 q壓力流管道負(fù)荷，ls； d管道計(jì)算內(nèi)徑，m； h雨水管系進(jìn)、出口幾何高差，m； l計(jì)算管道長度，m； g重力加速度，9.81 ms2； 局部阻力系數(shù)，65型、79型雨水斗=1.00； 沿程阻力系數(shù)，按下式計(jì)算。,式中 沿程阻力系數(shù)； d管道計(jì)算內(nèi)徑，m； g重力加速度，9.81 m/s2； n管道內(nèi)壁粗糙系數(shù)。,.多斗壓力流排水系統(tǒng)計(jì)算,多斗壓力流排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的基本要求與單斗壓力流排水系統(tǒng)相同，但多斗壓力流排水管系各節(jié)點(diǎn)的上游不同支路的計(jì)算水頭損失之差，在管徑dn75時(shí)，不應(yīng)10 kpa；在管徑dn100時(shí)，不應(yīng)5 kpa。,式中 hy管道沿程水頭損失，kpa； qy設(shè)計(jì)流量，m3s； l計(jì)算管段長度，m； d管徑，m； c海曾威廉公式的流速系數(shù)，塑料管c=130，水泥內(nèi)襯鑄鐵管c=110，鑄鐵管、焊接鋼管c=100。,多斗壓力流排水管道沿程水頭損失計(jì)算,式中 hj管道局部水頭損失，kpa； v管道內(nèi)的平均水流速度，一般指局部阻力后的流速，m/s； g重力加速度，9.81 m/s2； 局部阻力系數(shù)。,多斗壓力流排水管道局部水頭損失計(jì)算 (,局部水頭損失系數(shù),建筑屋面雨水排水工程應(yīng)設(shè)置溢流口、溢流堰、溢流管