第5章 建排-雨水課件

第5章建筑雨水系統(tǒng)1§5-1建筑物雨水系統(tǒng)分類與排除方式一、系統(tǒng)分類

1.按雨水在管道內(nèi)的流態(tài)分為：⑴重力無壓流（附壁膜流）（堰流斗系統(tǒng)）⑵重力半有壓流（氣水混合流）（過渡流態(tài)）（87雨水斗系統(tǒng)）⑶壓力流（水一相流）（虹吸式系統(tǒng)）2.按屋面的排水條件分為：⑴檐溝排水（屋面面積較小，檐下設(shè)溝槽）⑵天溝排水（面積大且曲折，屋面設(shè)天溝）⑶無溝排水3.按出戶橫管是否有自由水面分為：⑴密閉系統(tǒng)（壓力流，密閉的管道連接）⑵敞開系統(tǒng)（非滿流的重力流，可與生產(chǎn)廢水合用，暴雨時(shí)會(huì)冒水）2

4.按管道的設(shè)置位置分為：⑴外排水系統(tǒng)：屋面不設(shè)雨水斗，建筑物內(nèi)部沒有雨水管道⑵內(nèi)排水系統(tǒng)：屋面設(shè)雨水斗，建筑物內(nèi)部有雨水管道5.按一根立管連接的雨水斗數(shù)量分為：⑴單斗系統(tǒng)⑵多斗系統(tǒng)二、系統(tǒng)組成

1.雨水斗⑴作用一種雨水由此進(jìn)入排水管道的專用裝置，使天溝水位穩(wěn)定、水面旋渦較小，水位波動(dòng)幅度約l～2mm，摻氣量較?、圃O(shè)置天溝或屋面的最低處3⑶類型Ⅰ重力式雨水斗

由頂蓋、進(jìn)水格柵（導(dǎo)流罩）、短管等構(gòu)成，有65式、79式和87式3種，其中87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，斗前水位最深，摻氣量少，水力性能穩(wěn)定，能迅速排除屋面雨水。

4567Ⅱ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。為下沉式，進(jìn)入擴(kuò)容進(jìn)水室的雨水經(jīng)整流罩進(jìn)入排出管，空氣被整流罩阻擋，不能進(jìn)入排水管。所以，排水管道中是全充滿的虹吸式排水。892.管道系統(tǒng)⑴普通外排水①組成：檐溝（墻外或屋面）和水落管②落管間距民用8～12米工業(yè)18～24米③特點(diǎn)Ⅰ簡(jiǎn)單、價(jià)低Ⅱ安全、不冒水、不漏水④適用場(chǎng)所Ⅰ普通住宅Ⅱ一般公共建筑Ⅲ小型工業(yè)廠房雨水斗承雨斗檐溝立管10⑵天溝外排水

①組成；天溝、雨水斗、水落管②特點(diǎn)：

Ⅰ較安全（管道不穿過屋面）Ⅱ價(jià)低Ⅲ增加結(jié)構(gòu)負(fù)荷（天溝坡度、墊層）Ⅳ天溝積灰、水落管凍裂③適用場(chǎng)所屋面曲折的長(zhǎng)度小于100米的多跨廠房11天溝布置圖天溝消能池檢查井雨水斗沉降縫1213⑶內(nèi)排水①組成：雨水斗、連接管、懸吊管、立管、排出管、埋地干管、附屬構(gòu)筑物。（不一定都有）②適用場(chǎng)所

Ⅰ跨度大、特別長(zhǎng)、屋面曲折的多跨工業(yè)廠房Ⅱ屋面設(shè)天溝困難的鋸齒形、薄殼形、有天窗的建筑物Ⅲ建筑立面要求高的大屋面建筑物Ⅳ寒冷地區(qū)墻外設(shè)立管有困難的建筑物1415三、建筑物雨水系統(tǒng)的選用

1.雨水系統(tǒng)優(yōu)劣排序⑴按安全可靠性：（包括：室內(nèi)地面不冒水、屋面溢水頻率低、管道不漏水不冒水）①密閉式系統(tǒng)→敞開式系統(tǒng)②外排水系統(tǒng)→內(nèi)排水系統(tǒng)③87斗重力流系統(tǒng)→虹吸式系統(tǒng)→堰流斗重力流系統(tǒng)⑵按經(jīng)濟(jì)性：（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)。）虹吸式系統(tǒng)→87斗半壓力流系統(tǒng)→堰流斗重力流系統(tǒng)162.雨水系統(tǒng)的選用⑴檐溝外排水宜按重力流設(shè)計(jì)⑵長(zhǎng)天溝外排水宜按滿管壓力流設(shè)計(jì)⑶高層建筑屋面宜按重力流設(shè)計(jì)⑷工業(yè)廠房、庫房、公共建筑的大型屋面宜按壓力流設(shè)計(jì)

⑸居住小區(qū)按重力流17§5～2雨水排水系統(tǒng)中的水氣流動(dòng)物理現(xiàn)象1.沒有能量輸入雨水從屋面流到室外的雨水井或地面，其間沒有能量輸入2.管內(nèi)水流狀態(tài)隨著雨水斗斗前水深h的不斷增加，會(huì)出現(xiàn)三種流態(tài)⑴重力無壓流；⑵重力半有壓流；⑶壓力流（虹吸流）3.造成管內(nèi)水流狀態(tài)和壓力波動(dòng)的原因摻氣量，即進(jìn)入雨水管道的空氣量的多少4.影響管內(nèi)流態(tài)的因素：⑴天溝距埋地管的位置高度H⑵斗前水深h與降雨歷時(shí)、匯水面積和天溝水深有關(guān)⑶懸吊管⑷管徑、長(zhǎng)度、坡度⑸立管管徑等18一、單斗系統(tǒng)

①降雨開始降落屋面、屋面徑流、天溝、雨水斗②降雨歷時(shí)延長(zhǎng)斗前水深不斷增加進(jìn)氣口不斷減小泄流量、壓力、和摻氣比隨之發(fā)生變化③按降雨歷時(shí)t，系統(tǒng)的泄流狀態(tài)可分為三個(gè)階段：Ⅰ降雨開始到摻氣比最大的初始階段（0≤t＜ta）Ⅱ摻氣比最大到摻氣比為零的過渡階段(ta≤t＜tb）Ⅲ不摻氣的飽和階段(t≥tb)。19①天溝水深Ⅰ降雨初期較淺Ⅱ隨著匯水面積的增加，天溝水深增加較快Ⅲ暴雨強(qiáng)度的減小，增長(zhǎng)速度變緩1.初始階段（0≤t＜ta，α＜1/3)⑴雨水斗和連接管tQaQbhhahb20②雨水斗泄流量Ⅰ增加較快，Ⅱ增長(zhǎng)速度變緩ttatbQaQb21③摻氣比Ⅰ水深較淺，斗前水面穩(wěn)定，進(jìn)氣面積大，進(jìn)氣量大Ⅱ因泄水量較小，所以摻氣比急劇上升，到ta時(shí)達(dá)到最大。KaK=Q氣/Q水KbQaQb22④壓力因泄水量較小，充水率α＜1/3，雨水在連接管內(nèi)呈附壁流或膜流，管中心空氣暢通，管內(nèi)壓力很小且變化緩慢，約等于大氣壓力PpapbQaQb23⑵懸吊管與立管①懸吊管Ⅰ泄水量較小，充滿度很小，呈現(xiàn)有自由水面的波浪流、脈動(dòng)流、拉撥流,Ⅱ水面上的空氣與大氣自由流通，管內(nèi)壓力變化很小

24②立管Ⅰ管徑與連接管相同，立管內(nèi)是附壁水膜流Ⅱ管徑與連接管相同，流速大，挾帶一部分空氣向下流動(dòng)Ⅲ其空間由空氣來補(bǔ)充，立管內(nèi)壓力變化也很小⑶埋地干管因管徑、泄水量與懸吊管相同，管內(nèi)的流態(tài)和壓力與懸吊管相似是充滿度很小有自由水面的波浪流、脈動(dòng)流，系統(tǒng)內(nèi)壓力變化很小25結(jié)論：由以上分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)的初始階段Ⅰ雨水排水系統(tǒng)的泄流量?、蚬軆?nèi)氣流暢通，壓力穩(wěn)定，雨水靠重力流動(dòng)Ⅲ是水氣兩相重力無壓流

26①天溝水深水深增加近似呈線性關(guān)系（隨著匯水面積增加，泄流量隨斗前水深的逐漸增加而加大）2.過渡階段（ta≤t＜tb，1/3≤α＜1）⑴雨水斗和連接管tQaQbhhahb27②雨水斗泄流量泄流量的增長(zhǎng)速率越來越?。ㄒ蛐沽髁恐饾u增加，而管道斷面積固定不變）ttatbQaQb28③摻氣比急劇下降Ⅰ雨水斗上方生成漏斗狀的立軸旋渦（因大氣壓力、地球引力和地球自轉(zhuǎn)切力的共同作用）Ⅱ斗前水面波動(dòng)大Ⅲ旋渦逐漸收縮（隨著雨水斗前水位的上升，漏斗逐漸變淺）Ⅳ摻氣比急劇下降(進(jìn)氣面積和摻氣量逐漸減小，泄流量增加，到tB時(shí)摻氣比為零。)KaK=Q氣/Q水KbQaQb29④壓力壓力增加較快（泄水量增加和摻氣量減少，管內(nèi)頻繁形成水塞，出現(xiàn)負(fù)壓抽力）PpapbQaQb30⑵懸吊管與立管①懸吊管Ⅰ.流態(tài)進(jìn)入懸吊管后流速減小，空氣充分混合，形成沒有自由水面的滿管氣泡流、滿管氣水乳化流，管內(nèi)壓力波動(dòng)大Ⅱ.負(fù)壓不斷增大（懸吊管的水頭損失迅速增加，因可利用的水頭幾乎不變）Ⅲ.管內(nèi)壓力分布起端呈正壓，末端和立管的上部呈負(fù)壓，懸吊管與立管連接處負(fù)壓最大31②立管Ⅰ.氣水混合物流入立管后流速增加，但不足部分不能由空氣來補(bǔ)充Ⅱ.為達(dá)到平衡，抽吸懸吊管內(nèi)的水流，水氣紊流混合。形成水塞流、氣泡流、氣水乳化流Ⅲ.管內(nèi)壓力分布上負(fù)下正近似呈線性關(guān)系可利用的水頭迅速增加速度遠(yuǎn)大于管道水頭損失的增加速度）Ⅳ.立管底部正壓力最大橫干管內(nèi)的流速比立管小，水氣在立管下部進(jìn)行劇烈的能量交換，水氣完全混合32⑶埋地干管

①起端形成水躍高速挾氣水流進(jìn)入密閉系統(tǒng)的埋地管后，流速急驟減小，其動(dòng)能的絕大部用于克服水流沿程阻力、轉(zhuǎn)變?yōu)樗眨纬伤S②水流摻氣現(xiàn)象激烈水中挾帶的氣體隨水流向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，受浮力作用作垂直運(yùn)動(dòng)擾動(dòng)水流，使水流摻氣現(xiàn)象激烈，形成滿管的氣水乳化流，導(dǎo)致水流阻力和能量損失增加③中后段水流在在液面上形成有壓氣室向前流動(dòng)過程中，水中氣泡的能量減小，逐漸從水中分離出來，聚積在管道斷面上部形成有壓氣室，產(chǎn)生的水力坡度，增加了埋地管的排水能力④敞開式內(nèi)排水系統(tǒng)埋地管的起端，因管徑小，檢查井內(nèi)的雨水極易從井口冒出，造成危害33結(jié)論:由以上分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)的過渡階段Ⅰ泄流量較大，Ⅱ管內(nèi)氣流不暢通，管內(nèi)壓力不穩(wěn)定，變化大Ⅲ雨水靠重力和負(fù)壓抽吸流動(dòng)，Ⅳ是水氣兩相重力半有壓流34①天溝水深天溝水深淹沒雨水斗，管內(nèi)滿流,天溝水深急劇上升3.飽和階段（t≥tb，α＝1）⑴雨水斗和連接管tQaQbhhahb35②雨水斗泄流量

Ⅰ.泄流量達(dá)到最大，基本不再增加Ⅱ.雨水斗安裝高度不變，天溝水深增加所產(chǎn)生的水頭不足以克服因流量增加在管壁上產(chǎn)生的摩擦阻ttatbQaQb36③摻氣比天溝水深淹沒雨水斗，雨水斗上的漏斗和旋渦消失，不摻氣，管內(nèi)滿流KaK=Q氣/Q水KbQaQb37④壓力泄水主要由負(fù)壓抽力進(jìn)行，所以雨水斗和連接管內(nèi)為負(fù)壓。PpapbQaQb38⑵懸吊管與立管①水一相流雨水斗完全淹沒不進(jìn)氣②管內(nèi)壓力Ⅰ懸吊管起端管內(nèi)壓力可能是負(fù)壓也可能是正壓。隨懸吊管的延伸,管內(nèi)壓力逐漸減小，負(fù)壓值增大，至懸吊管與立管的連接處負(fù)壓值最大，形成虹吸Ⅱ立管與過渡階段后期相似，由負(fù)壓逐漸增加到正壓。在立管與埋地管連接處達(dá)到最大正壓。39⑶埋地干管①正壓值逐漸減少：埋地干管向前流動(dòng)過程中，水頭損失不斷增加，而可利用水頭H不變，所以，埋地干管正壓值逐漸減少，至室外雨水檢查井處壓力減為零②從屋面雨水斗斗前的進(jìn)水水面至埋地干管排出口的總高度差，即有效作用水頭H，全部用盡40結(jié)論：由以上分析可以看出，單斗雨水系統(tǒng)飽和階段Ⅰ的雨水斗完全淹沒，不摻氣Ⅱ管內(nèi)滿流不摻氣Ⅲ雨水排水系統(tǒng)的泄流量達(dá)到最大Ⅳ雨水主要靠負(fù)壓抽吸流動(dòng)，是水一相壓力流41

單斗系統(tǒng)總的結(jié)論：①壓力流狀態(tài)下系統(tǒng)的泄流量最大，重力流時(shí)泄流量最小②天溝位置高度、天溝水深、管道摩阻及雨水斗的局部阻力是影響重力半有壓流和壓力流狀態(tài)雨水排水系統(tǒng)的泄水能力的因素③天溝位置高度是最主要的影響因素，垂直距離越大，產(chǎn)生的抽力越大，泄水能力也就越大④系統(tǒng)最大負(fù)壓在懸吊管與立管的連接處，最大正壓在立管與埋地橫干管的連接處42二.多斗雨水排水系統(tǒng)1.初始和過渡階段（重力流和重力半有壓流）⑴水流狀態(tài)①從連接管落入懸吊管的雨水，產(chǎn)生向下沖擊力，在連接管與懸吊管的連接處，水流呈八字形，向上游產(chǎn)生回水壅高，對(duì)上游雨水的排放產(chǎn)生阻隔和干擾作用②回水線長(zhǎng)度Ⅰ與泄流量、管內(nèi)壓力、管徑、坡度有關(guān)Ⅱ初始階段泄流量小，管內(nèi)空氣流通，氣壓穩(wěn)定，回水線長(zhǎng)Ⅲ隨泄流量的增加，管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓抽吸，回水線縮短③每個(gè)雨水斗的泄流量不同與懸吊管上雨水斗的個(gè)數(shù)、該雨水斗與排水立管的距離，以及與其他雨水斗的相互距離有關(guān)43⑵實(shí)驗(yàn)分析立管高度為4.2m，天溝水深為40mm時(shí)多斗雨水排水系統(tǒng)泄流量的實(shí)測(cè)資料，圖中數(shù)據(jù)為泄流量，單位為L(zhǎng)／s。

44由圖中的數(shù)據(jù)可以看出①雨水斗離立管近，則泄水能力大Ⅰ.負(fù)壓抽吸作用大Ⅱ.水頭損失?、?受其他雨水斗的阻擋和干擾少45②兩個(gè)雨水斗距離越遠(yuǎn)，離立管遠(yuǎn)的雨水斗泄流量越?。╞、c、d、e），但總泄流量基本相同46③兩個(gè)雨水斗間距相同(a和c)，距離立管不同時(shí)，兩個(gè)雨水斗泄流量的比值基本相同，總泄流量不同47④多個(gè)雨水斗時(shí)（f），第3個(gè)及其以后的雨水斗形同虛設(shè)。48重力半有壓流狀態(tài)結(jié)論

①一根懸吊管連接的雨水斗不宜過多②雨水斗之間的距離不宜過大③近立管雨水斗應(yīng)盡量靠近立管492.飽和階段（壓力流、虹吸流）壓力流狀態(tài)結(jié)論

⑴每個(gè)雨水斗都被淹沒，空氣不會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)為水一相流⑵懸吊管和立管上部負(fù)壓值達(dá)到最大，抽吸作用大，系統(tǒng)內(nèi)水流速度大⑶懸吊管下游雨水斗的泄流不會(huì)向上游回水，對(duì)上游雨水斗排水產(chǎn)生的阻隔和干擾很?、雀饔晁返眯沽髁肯嗖畈欢?/p>

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⑸系統(tǒng)內(nèi)水流速度大，泄流量遠(yuǎn)大于初始和過渡階段的重力流和重力半有壓流。⑹保持懸吊管上節(jié)點(diǎn)壓力平衡下游某雨水斗到懸吊管的距離小于上游雨水斗到這一點(diǎn)的距離，為，應(yīng)增加下游雨水斗到懸吊管的水頭損失⑺鑄鐵管或承壓塑料管因懸吊管和立管上部負(fù)壓值很大，為保證安全，防止管道損壞51

§5—3雨水排水系統(tǒng)布置與敷設(shè)一、原則

應(yīng)將雨水以最短距離就近排至室外二、一般規(guī)定

1.陽臺(tái)、高層建筑的裙房應(yīng)單獨(dú)排放；2.建筑屋面各匯水范圍內(nèi)，雨水排水立管不宜少于2根；3.屋面雨水排水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)雨水斗；4.系統(tǒng)以伸縮縫、沉降縫、天溝為分水線；雨水斗懸吊管宜對(duì)稱布置。單斗天溝長(zhǎng)度小于50m；

5.小區(qū)雨水口布置在道路交叉處（不過道路）、低洼處（不積水），排水量大處；6.立管在地面以上1m處及長(zhǎng)度大于15m的懸吊管和埋地管，應(yīng)設(shè)清掃或檢查口，懸吊管和埋地管上的清掃口間距不得大于20m7.高跨雨水流至低跨屋面，當(dāng)高差在一層及以上時(shí)，宜采用管道引流。防止對(duì)屋面產(chǎn)生沖刷；8.承壓雨水橫管和立管(金屬或塑料)當(dāng)其直線長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)設(shè)伸縮器52三、堰流斗（65式）系統(tǒng)

1.采用自由堰流式雨水斗，材質(zhì)宜為金屬?？沙薪硬煌叨鹊挠晁?.管道最小坡度應(yīng)滿足自凈(最小)流速的要求3.下游管段管徑不得小于上游管段管徑4.必須設(shè)溢流口等溢流設(shè)施，確保超設(shè)計(jì)重現(xiàn)期雨水不會(huì)進(jìn)入雨水斗。溢流設(shè)施的排水能力應(yīng)滿足事故(比如雨水口或管道堵塞)排水和50年重現(xiàn)期的降雨量。溢流口底面不得高于(應(yīng)低于)斗前設(shè)計(jì)水位5.屋面天溝排水時(shí)溢流口宜設(shè)于天溝末端，屋面坡底排水時(shí)溢流口設(shè)于坡底一側(cè)。設(shè)在女兒墻用以控制斗前水位的溢流口距雨水斗不超過2m53四、87雨水斗系統(tǒng)

1.采用87型和65型雨水斗，材質(zhì)宜為金屬2.一根懸吊管上設(shè)置的雨水斗不得多于4個(gè)3.立管承接的雨水斗宜在同一樓層位上。當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量小于立管的負(fù)荷能力時(shí)，可將不同高度的雨水斗接入同一立管，但最低雨水斗距立管底端的高度，應(yīng)大于最高雨水斗距立管底端高度的2／34.懸吊管及其他橫管的坡度不小于0.005

5.下游管段管徑不得小于上游管段管徑6.采用承壓管道（金屬管、塑料管、鋼塑復(fù)合管）、管配件(包括伸縮器)和接口，額定壓力不小于建筑高度靜水壓，并能承受0.5個(gè)大氣壓力的真空負(fù)壓7.應(yīng)在立管與埋地干管之間設(shè)排氣井，用于消能、整流、汽水分離、排氣。埋地橫干管上設(shè)檢查口井，防止冒水54五、虹吸式排水系統(tǒng)1.采用淹沒式（虹吸式）雨水斗，材質(zhì)宜為金屬。雨水斗應(yīng)設(shè)于天溝內(nèi)或直接埋設(shè)于屋面2.雨水斗宜在同一水平面上。各雨水立管宜單獨(dú)排出室外3.必須設(shè)溢流口，溢流設(shè)施的排水能力應(yīng)滿足事故(比如雨水口或管道堵塞)排水和50年重現(xiàn)期的降雨量4.采用承壓管道（金屬管、塑料管、鋼塑復(fù)合管）、管配件(包括伸縮器)和接口，額定壓力不小于建筑高度靜水壓，并能承受0.9個(gè)大氣壓力的真空負(fù)壓55六、虹吸式排水系統(tǒng)的特點(diǎn)1.可充分利用屋面至地面排出管的位能，提高管內(nèi)流速，減小管徑，比重力排水系統(tǒng)的管徑小2.懸吊管可水平敷設(shè)，占用空間小，設(shè)計(jì)和施工方便3.懸吊管沒有坡度，為管道安裝提供方便和靈活性，節(jié)約了寶貴的建筑空間4.減少與室外管道的連接管和室內(nèi)埋地管，地下部分工作量少

5.由于高的流速，系統(tǒng)保持較好的自清作用6.采用同樣的排水管材，比重力排水系統(tǒng)節(jié)約工程造價(jià)。7.一根懸吊管可以接入的雨水斗數(shù)量不受限制（懸吊管的長(zhǎng)度可達(dá)150m），立管的數(shù)量少。適合于面積大、跨度大的建筑物。56§5—4雨水排水系統(tǒng)的水力計(jì)算一、雨水量計(jì)算

與三個(gè)因素有關(guān)：

Q=f（q、F、ψ）1.暴雨強(qiáng)度q

（或h）⑴降雨歷時(shí)t=5分鐘57⑵設(shè)計(jì)重現(xiàn)期T（a）①87斗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期宜取表中的低限值②虹吸式系統(tǒng)、堰流斗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期應(yīng)不低于表中的上限值③敞開式內(nèi)排水雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期視室內(nèi)地面冒雨水產(chǎn)生的損害程度而定匯水區(qū)域名稱設(shè)計(jì)重現(xiàn)（a）屋面一般性建筑2～5重要公共建筑≥10室外場(chǎng)地居住小區(qū)1～3車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)的基地2～5下沉式廣場(chǎng)、地下車庫坡道出入口5～50582.匯水面積（F）

⑴以m2計(jì)；⑵一般坡度的屋面雨水的匯水面積按屋面水平投影面積計(jì)算

59⑶高出匯水面的側(cè)墻，應(yīng)將側(cè)墻面積的1／2折算為匯水面積F1F2F=F1+0.5F260⑷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61⑸半球形屋面或斜坡較大的屋面，其匯水面積等于屋面的水平投影面積與豎向投影面積的一半之和623.徑流系數(shù)：屋面取0.9～1.04.雨水設(shè)計(jì)流量計(jì)算（l/s）（l/s）63二、系統(tǒng)計(jì)算原理與參數(shù)

1、雨水斗⑴自由堰流重力流狀態(tài)雨水斗泄流量與

①雨水斗進(jìn)水口直徑有關(guān)②斗前水位有關(guān)可按環(huán)形溢流堰公式計(jì)算式中：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)水口前水位(簡(jiǎn)稱斗前水位)，m.Dh64⑵壓力流狀態(tài)雨水斗泄流量

式中Q——雨水斗出水口泄流量，m3／s；μ——雨水斗出水口的流量系數(shù)，取0.95；d——雨水斗出水口內(nèi)徑，m；H——雨水斗前水面至雨水斗出水口處的高度，mP——雨水斗排水管中的負(fù)壓，m。PdH652.天溝明渠均勻流，曼寧公式：

Q=vω式中：n——粗糙度I——天溝坡度，不小于0.003ω——天溝過水?dāng)嗝娣e，663.堰流式斗式（重力無壓流）1）懸吊管和橫向管Q=vω

式中：Q——排水流量(m3／s)；v——流速(m／s)；ω——水流斷面積(m2)；n——粗糙系數(shù)；塑料管取0.01，鑄鐵管取0.014R——水力半徑(m)，按充滿度0.8計(jì)算；I——水力坡度，按管道敷設(shè)坡度計(jì)算：金屬管不小于0.01；塑料管不小于0.005。672）立管按水膜流，通水能力：（l/s）其中：KP——粗糙高度，m：塑料管取15×10－6；鑄鐵管取25×10－5。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）684、87斗式（重力半有壓流）⑴懸吊管Q=vω

式中；i——水力坡度h——立管頂部即懸吊管末端的最大負(fù)壓(m水柱)，取0.5m△h——雨水斗和懸吊管末端的幾何高差(m)L——懸吊管的長(zhǎng)度(m)注：懸吊管的管徑根據(jù)各雨水斗流量之和確定，并宜保持管徑不變。

69⑵立管①單斗系統(tǒng)立管管徑與雨水斗口徑、懸吊管管徑相同②多斗系統(tǒng)立管的最大排水流量按下表確定，其中多層建筑不應(yīng)超過低限值，高層建筑不應(yīng)超過上限值。立管的最大排水流量管徑mm75100150200250300排水流量（L／s）多層10194275135220高層1225559015524070⑶埋地管與橫干管①近似按懸吊管的方法計(jì)算，但△h取橫管起點(diǎn)和末點(diǎn)的高差，h為橫管起點(diǎn)壓力，可取1m②管徑根據(jù)系統(tǒng)的總流量確定，不宜變徑③排出管在出建筑外墻時(shí)流速應(yīng)小于1.8m／s715.虹吸式（壓力流系統(tǒng)）⑴流速

①懸吊管的設(shè)計(jì)流速不宜小于1m／s

②立管的設(shè)計(jì)流速不宜小于2.2m／s，使管道有良好的自凈能力，宜小于6m／s，以減小水流動(dòng)時(shí)的噪音，最大不大于10m／s③系統(tǒng)底部的排出管的流速小于1.8m／s，減少水流對(duì)雨水井的沖擊

72∑hnViV1≥1m／sHiV3≤1.8m／sV2≤6m／siHi∑hn∑hiVi73⑵壓力余量ΔP排水管系統(tǒng)的總水頭損失與排水管出口速度水頭之和應(yīng)小于雨水斗天溝底面與排水管出口的幾何高差，其壓力余量宜稍大于10KPa。系統(tǒng)壓力余量：ΔP=9.8H－(vn2/2+∑hn)式中:ΔP——壓力余量，KPa；稍大于10KPa。vn——排水管出口的管道流速，m／s；H——雨水斗頂面與排水管出口的高差，m；∑hn——雨水斗頂面到排水管出口處系統(tǒng)的總阻力損失，KPa。74⑶系統(tǒng)某斷面處的壓力Pi＝9.8Hi－(vi2/2+∑hi)式中:Pi——i斷面處管內(nèi)的壓力，KPa；Hi——雨水斗頂面至i斷面的高度差，m；Vi——i斷面處管內(nèi)流速，m／s；∑hi——雨水斗頂面至i斷面的總阻力損失，KPa.75⑷最大負(fù)壓值在懸吊管與總立管的連接處。為防止管道受壓損壞，壓力流(虹吸式)屋面雨水排水系統(tǒng)的最大負(fù)壓值(Pmax)見下表。管材鑄鐵管和鋼管塑料管管徑（mm）50～160200～300最大允許負(fù)壓Pmax（KPa)－90－80－7076⑸不同支路計(jì)算到某一節(jié)點(diǎn)的壓力差ΔP①管徑小于等于DN75時(shí)，ΔP不應(yīng)大于10kPa②管徑大于等于DN100時(shí)，ΔP不應(yīng)大于5kPaP1P2X77⑹沿程阻力損失按海森－威廉公式計(jì)算：式中:R——單位長(zhǎng)度的阻力損失，KPa／m；Q——流量，L／min；DJ——管道的計(jì)算內(nèi)徑，m,內(nèi)壁噴塑鑄鐵管塑膜厚度為0.005m。C——系數(shù)，鑄鐵管C＝100，鋼管C＝12078⑺管道的局部阻力損失計(jì)算管件的局部阻力損失可以折算成等效長(zhǎng)度，按沿程水頭損失估算式中：L0——等效長(zhǎng)度，mL——設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，mk——考慮管件阻力引入的系數(shù)鋼管、鑄鐵管k＝1.2～1.4塑料管k＝1.4～1.6注：詳細(xì)計(jì)算時(shí)應(yīng)按下式計(jì)算：(KPa)79管件局部系數(shù)見下表

管件名稱內(nèi)壁徐塑鑄鐵或鋼管塑料管90°彎頭45°彎頭干管上斜三通支管上斜三通轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓α魈幊隹?.65～0.800.30～0.450.25～0.500.80～1.001.801.000.400.351.201.8050mm雨水斗1.30,或由廠商提供75mm雨水斗2.40，或由廠商提供100mm雨水斗5.60，或由廠商提供806.溢流口計(jì)算溢流口的功能：主要是(雨水系統(tǒng))事故排水和超量雨水排除溢流口的孔口尺寸可按下式近似計(jì)算：

(L/s)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9.8181三、重力流系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1.普通外排水系統(tǒng)(宜按重力無壓流系統(tǒng)設(shè)計(jì))

⑴根據(jù)屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管（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)查表確定立管管徑2.天溝外排水(宜按重力半有壓流系統(tǒng)設(shè)計(jì))

⑴天溝選用水力半徑大的寬淺矩形和梯形⑵天溝保護(hù)高度100毫米，起端水深80毫米⑶計(jì)算方法82①思路：已定天溝幾何尺寸、坡度、材料、匯水面積，校核重現(xiàn)期PⅠ計(jì)算天溝的過水?dāng)嗝娣eω和水力半徑RⅡ根據(jù)天溝坡度i和水力半徑R，求流速v

Ⅲ求天溝允許通過的流量Q允Ⅳ計(jì)算匯水面積F，并確定徑流系數(shù)ψ

Ⅴ由

求5分鐘的暴雨強(qiáng)度q5Ⅵ求重現(xiàn)期P:若P＞P規(guī)，確定立管管徑若P≤P規(guī)，改變天溝幾何尺寸，增大天溝的過水?dāng)嗝娣e83

②思路：已知天溝坡度、天溝材料、重現(xiàn)期、匯水面積，確定天溝幾何尺寸Ⅰ確定分水線，求每條天溝的匯水面積FⅡ求5分鐘的暴雨強(qiáng)度q5Ⅲ求匯水面積內(nèi)的雨水設(shè)計(jì)流量Q設(shè)Ⅳ初步確定天溝的幾何尺寸Ⅴ求天溝過水?dāng)嗨娣eωⅥ求流速vⅦ求天溝允許通過的流量Q允Ⅷ若Q設(shè)≤

Q允，確定立管管徑若Q設(shè)＞Q允，增加天溝幾何尺寸，重新計(jì)算⑷立管管徑按下表確定管徑（mm）75100150200排水能力（L/s）816325284【例5.1】某一般性公共建筑全長(zhǎng)90m，寬72m。利用拱型屋架及大型屋面板構(gòu)成的矩形凹槽作為天溝，向兩端排水。每條天溝長(zhǎng)45m，寬B＝0.35m，積水深度H＝0.15m，天溝坡度i＝0.006，天溝表面鋪設(shè)豆石，粗糙度系數(shù)n＝0.025。屋面徑流系數(shù)ψ＝0.9，天溝平面布置見下圖。根據(jù)該地的氣象特征和建筑物的重要程度，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取4年，重現(xiàn)期4年時(shí)，其5min的暴雨強(qiáng)度為243(L／s·104m2)，重現(xiàn)期10年時(shí)，5min的暴雨強(qiáng)度為316(L／s·104m2)，驗(yàn)證天溝設(shè)計(jì)是否合理，選用雨水斗，確定立管管徑和溢流口的泄流量。[解]⑴天溝過水?dāng)嗝娣e

ω＝B·H=0.35×0.15＝0.0525（m2）850.35m45m18m0.15m86⑵天溝的水力半徑(m)⑶天溝的水流速度（m/s）⑷天溝允許泄流量⑸每條天溝的匯水面積87⑹天溝的雨水設(shè)計(jì)流量（L/s）天溝允許泄流量大于雨水設(shè)計(jì)流量，滿足要求。⑺雨水斗的選用按重力半有壓流設(shè)計(jì)，選用150mm87式雨水斗，最大允許泄流量26（L/s），滿足要求。⑻立管選用按每根立管的雨水設(shè)計(jì)流量17.71L/s，查附錄6-4，立管可選用125mm塑料管。但單斗系統(tǒng)雨水落水管管徑不得小于雨水斗口徑，所以，雨水落水管選用150mm。88⑼重現(xiàn)期10年的雨水設(shè)計(jì)流量

⑽溢流口設(shè)計(jì)計(jì)算在天溝末端山墻上設(shè)溢流口，溢流口寬取0.30m，堰上水頭取0.15m,溢流口排水量

溢流口排水量大于重現(xiàn)期10年的雨水設(shè)計(jì)流量，即使雨水斗和雨落水管被全部堵塞，也能滿足溢流要求，不會(huì)造成屋面水淹現(xiàn)象

893.重力內(nèi)排水系統(tǒng)⑴根據(jù)屋面構(gòu)造，確定雨水斗個(gè)數(shù)和位置⑵布置懸吊管、立管、排出管、橫干管⑶計(jì)算每個(gè)雨水斗的匯水面積⑷計(jì)算該地區(qū)5min的小時(shí)降雨深度h5⑸確定雨水斗的口徑D0

根據(jù)每個(gè)雨水斗的匯水面積和該地區(qū)5min的小時(shí)降雨深度h5，查附錄6-6確定雨水斗的口徑D0⑹確定連接管管徑D1，連接管管徑與雨水斗出水管管徑相同⑺計(jì)算懸吊管連接的各雨水斗流量之和⑻確定（重力流）或計(jì)算（重力有壓流）水力坡度90⑼確定懸吊管的管徑D3查附錄6-1或附錄6-2，確定懸吊管的管徑D3，懸吊管的管徑宜保持不變⑽確定立管管徑D4計(jì)算立管連接的雨水斗泄流量之和，查附錄6-4，確定立管管徑D4，立管管徑不得小于懸吊管的管徑⑾確定排出管的管徑D5

排出管管徑一般與立管管徑相同，如果為了改善整個(gè)雨水排水系統(tǒng)的泄水能力，排出管也可以比立管放大1級(jí)管徑⑿計(jì)算埋地干管的設(shè)計(jì)排水量，確定（重力流）或計(jì)算（重力有壓流）水力坡度，為保障排水通暢，埋地管坡度應(yīng)不小于0.003⒀確定埋地橫干管的管徑D6查附錄6-3，逐段確定埋地橫干管的管徑D691【例5.2】某多層建筑雨水內(nèi)排水系統(tǒng)見下圖，每根懸吊管連接3個(gè)雨水斗，雨水斗頂面至懸吊管末端的幾何高差為0.6m。每個(gè)雨水斗的實(shí)際匯水面積為278m2。設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為2年，該地區(qū)重現(xiàn)期為2年時(shí)，5min的降雨強(qiáng)度為401L/s·104m2。選用87式雨水斗，采用鑄鐵管密閉式排水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)該建筑雨水內(nèi)排水系統(tǒng)。0.6m18m18m18m11m92[解]⑴計(jì)算該地區(qū)5min的小時(shí)降雨深度h5=401×0.36＝144.36mm／h⑵查附錄6-6的87式雨水斗多斗系統(tǒng)，雨水斗口徑為D0=100mm⑶計(jì)算每個(gè)雨水斗的設(shè)計(jì)流量93

⑷連接管管徑D2與雨水斗口徑相同，D2=D1=100mm⑸懸吊管設(shè)計(jì)每根懸吊管設(shè)計(jì)排水量：

懸吊管的水力坡度：

h為橫管兩端內(nèi)的壓力差，按末端最大負(fù)壓值計(jì)算，取0.5m。（見P210)查鑄鐵懸吊管水力計(jì)算表（附錄6-1），懸吊管管徑D3=200mm，懸吊管不變徑94

⑹立管只連接一根懸吊管，立管管徑D4與懸吊管管徑相同，D4=D3=200mm⑺排出管管徑D5與立管相同,D5=D4⑻埋地干管按最小坡度0.003鋪設(shè)，埋地干管總長(zhǎng)