虹吸式與重力式排水系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)性比較論文

1、虹吸式與重力式排水系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)性比較論文關(guān)鍵詞：虹吸式排水；重力式排水；廣州焙樂道虹吸式排水系統(tǒng)目前在國(guó)際上已經(jīng)具有30 多年的應(yīng)用歷史，但在我國(guó)還是一種全新的建筑排水新技術(shù)，其應(yīng)用主要分布在華東、 華南及北京地區(qū)等部分較發(fā)達(dá)地區(qū)的大型工業(yè)廠房、會(huì)展中心、體育場(chǎng)館、商業(yè)中心及高層裙房等跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的屋面。有了這些非常成功的工程案例，從此改變了人們對(duì)傳統(tǒng)的屋頂雨水排水僅限于那些懸掛在房屋外深褐色的鑄鐵管， 而對(duì)建筑技術(shù)的迅猛發(fā)展給傳統(tǒng)的重力式排水技術(shù)越來(lái)越難以解決的復(fù)雜結(jié)構(gòu)或大面積屋面的排水難題，找到了一個(gè)更行之有效更先進(jìn)的工藝系統(tǒng)虹吸式排水系統(tǒng)。以下根據(jù)在廣州焙樂道項(xiàng)目大面積輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)

2、廠房屋面虹吸式排水設(shè)計(jì)中的體會(huì)，淺析虹吸式排水系統(tǒng)的適用性和先進(jìn)性， 認(rèn)為其具有廣闊的推廣前景。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)的最大改進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步是具有良好整流功能的“虹吸式雨水斗” 。在其額定設(shè)計(jì)流量時(shí)處于淹沒泄流排水狀態(tài)，不滲氣；設(shè)計(jì)排水量大；雨水斗淹沒泄流的斗前水深小。采用了虹吸式雨水斗的屋面雨水排水系統(tǒng)， 相當(dāng)于從屋面上的一個(gè)穩(wěn)定水面的水池中泄水，排水管道處于全充滿的壓力流狀態(tài)，充滿度達(dá)到 1.0 ，大大提高了流量；虹吸式屋面排水系統(tǒng)的管道在設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度下呈負(fù)壓，形成虹吸排水過程，達(dá)到最大限度提高流速的目的。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)管道內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)下的壓力分布與一般的重力式屋面雨水排水系統(tǒng)有明顯的

3、區(qū)別。 虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)自雨水斗連接管以下， 管道內(nèi)呈負(fù)壓， 在懸吊管與立管的交叉點(diǎn)處負(fù)壓最大，其后立管上的負(fù)壓減小，至臨界點(diǎn)負(fù)壓消失，管道內(nèi)的壓力為零，水流狀態(tài)轉(zhuǎn)為重力流。因此，雨水斗的進(jìn)水水面至臨界點(diǎn)總高度是有效作用高度， 在設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)充分利用； 另一方面對(duì)雨水斗至懸吊管的末端的總水頭損失應(yīng)有所限制， 以控制懸吊管末端的最大負(fù)壓值。虹吸式屋面雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況是用足系統(tǒng)的排水能力，所以設(shè)計(jì)排水能力大。其組成部分設(shè)有溢流口、天溝、雨水斗、連接管、懸吊管、立管、過渡段及排出管。虹吸式排水不同于重力式排水的主要特點(diǎn)在于必須采用虹吸式專用雨水斗，其規(guī)格有DN56DN150等，能夠滿足工程的

4、實(shí)際要求，全不銹鋼材質(zhì)，底盤置于屋面結(jié)構(gòu)中， 上部設(shè)有進(jìn)水格柵，整流罩等。在降雨過程中， 通過格柵蓋進(jìn)入雨水斗的屋面雨水落入深斗內(nèi)，斗內(nèi)帶孔隙的整流罩，使處于渦流狀態(tài)的雨水平穩(wěn)地以淹沒泄流流出進(jìn)入排水管虹吸式專用雨水斗最大限度的減小了天溝的進(jìn)水深度，使屋面承受的雨水荷載降至最小， 同時(shí)又使雨水斗的出口獲得較大的淹沒水深，消除了在設(shè)計(jì)流量下工作時(shí)的滲氣現(xiàn)象，提高了雨水斗的額定流量。虹吸式雨水斗的額定流量是以不滲入空氣為確定原則，提出相應(yīng)的斗前水深，以 DN50雨水斗為例，當(dāng)泄流量為6L/s 時(shí)，斗前水深降至 45mm，水流出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，數(shù)量降至 40mm，滲氣量為 0.2L/s 。虹吸式雨水斗的

5、斗前水深不宜大于 55mm。兩個(gè)雨水斗之間的間距不應(yīng)超過 20m。虹吸式排水系統(tǒng)需選用承壓金屬管材和接口，用承壓塑料管時(shí)應(yīng)能承受 0.09Mpa 以上的負(fù)壓。若采用鋼管還需有防腐措施。系統(tǒng)設(shè)置有一定要求，對(duì)匯水面積大于5000m2的大型屋面，宜設(shè)2 組及以上獨(dú)立的系統(tǒng)單獨(dú)排出。不同高度的屋面、不同形式的屋面，宜采用獨(dú)立的系統(tǒng)單獨(dú)排出。 塔樓側(cè)墻雨水和裙房雨水應(yīng)各自獨(dú)立排出。虹吸式屋面雨水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就是管道敷設(shè)坡度小或無(wú)坡度，在大型屋面建筑中節(jié)省建筑空間。且管徑小，節(jié)省管材。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)，通過專用的雨水斗（虹吸式雨水斗又稱為壓力流雨水斗） 和管道系統(tǒng)將雨水充分匯集到排水管中， 排水管中

6、的空氣被完全排空， 雨水自由下落時(shí)管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓， 使雨水的下落達(dá)到最大的流速和流量。它廣泛被應(yīng)用于大型廠房、展覽館、機(jī)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、高層裙房等跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的屋面。不僅解決了一些傳統(tǒng)重力式雨水系統(tǒng)無(wú)法做到的設(shè)計(jì)難點(diǎn)， 而且在節(jié)省管材和施工量上，有著傳統(tǒng)重力流無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。 雨水的集中排放也為收集利用雨水資源創(chuàng)造了有利的條件。傳統(tǒng)的雨水排放是將天溝中或屋面上匯集的雨水通過雨水斗、雨水立管、排出管排至雨水井。 按重力流設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用重力式的雨水斗，雨水斗排水狀況是自由堰流，流入雨水斗的雨水會(huì)混入空氣，形成水、氣混合流，雨水斗的設(shè)計(jì)流量偏小，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，重力流屋面雨水排水管系的懸吊管應(yīng)按非滿流

7、設(shè)計(jì)， 其充滿度不宜大于 0.8 ，管內(nèi)流速不宜小于 0.75m/s ，且坡度不宜小于 0.5 ，在遇到大屋面排雨水時(shí)需要較大的懸吊管管徑和坡降。 同時(shí)為了在同一根雨水管上的各個(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，同時(shí)增加了屋面荷載， 也增加了工程的造價(jià)。重力流屋面排水系統(tǒng)受其水力特性的限制， 造成排水立管多，管徑偏大，排水能力偏小，對(duì)于大面積工業(yè)廠房及公共建筑屋面排水系統(tǒng)則此種弊端更顯突出。而虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)， 能提高屋面雨水排水的能力： 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； 懸

8、吊管不需做坡度，安裝方便、 美觀；系統(tǒng)按虹吸式壓力流計(jì)算可以減小選用管道的管徑；工程實(shí)踐證明可大量減少工程造價(jià)。對(duì)于大型、復(fù)雜屋面，虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)與重力式屋面雨水排水系統(tǒng)相比有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。虹吸式屋面雨水系統(tǒng)在大屋面雨水排水系統(tǒng)中，有其顯著的優(yōu)勢(shì)。但是也有其適用條件。 因虹吸排水系統(tǒng)在形成虹吸之前要形成淹沒出流，雨水排水溝需要積累一定高度的水深。用于實(shí)際集水時(shí)間小于 5min 的屋面時(shí)會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間屋面積水。這就有可能造成屋面泛水溢水，對(duì)溢流的依賴性也極高，系統(tǒng)必須設(shè)置溢流口。所以虹吸式雨水排水系統(tǒng)適用于短時(shí)間積水不會(huì)產(chǎn)生危害的大型、 復(fù)雜屋面。對(duì)于屋面的天溝壁與屋面板之間的搭接縫無(wú)防

9、水功能時(shí)也不適用， 若需采用則需要論證。對(duì)于非大型、復(fù)雜的屋面不宜采用，因其經(jīng)濟(jì)性和安全性均無(wú)優(yōu)勢(shì)。因?yàn)橄到y(tǒng)特有的精確計(jì)算和管材節(jié)省反而造成了系統(tǒng)的高造價(jià)，使工程投資顯著增加，所以用于普通屋面的經(jīng)濟(jì)性差。且水力計(jì)算復(fù)雜， 設(shè)計(jì)人員尚無(wú)法掌握計(jì)算手段。 這也是虹吸式屋面雨水系統(tǒng)難以推廣的重要原因。通過在雨水排水設(shè)計(jì)中對(duì)虹吸式排水和重力式排水的比較分析，總結(jié)出對(duì)于大型、復(fù)雜的屋面雨水排水系統(tǒng)，虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的重力式雨水排水系統(tǒng)具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)，認(rèn)為其將是未來(lái)大屋面雨水排水的發(fā)展方向： （1）比重力系統(tǒng)管徑小1/2 至 2/3 ；（2）減少立管和雨水斗數(shù)量；（3）橫管不需要坡度、管道走向靈活可根據(jù)各種設(shè)計(jì)要求設(shè)置， 雨水斗布點(diǎn)靈活；（4）最小的地面開挖工作，雨水井少，施工簡(jiǎn)單快捷；（5）最大限度地減小天溝的進(jìn)水深度、系統(tǒng)壽命長(zhǎng)；（ 6）水流