鐵路站場建筑屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)應(yīng)用研究

本的選題與撰寫是在導(dǎo)師副教授的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師對待工在我的生活中給予無盡的教誨與幫助，這將在我的生活工作中時(shí)時(shí)激勵(lì)著福！也感謝共同學(xué)習(xí)的師兄弟姐妹們，在我撰寫期間不斷互相交流討論，使在撰寫期間，戰(zhàn)家旺老師對我中的相關(guān)問題的研究工作給予了熱情最后，誠地感謝我的家人在我攻讀期間給予的極大理解和支持，使我能夠在學(xué)校專心完成我的學(xué)業(yè)。最后感謝抽出時(shí)間審閱我和參畢業(yè)答辯的各位老師，祝工作順利、身體健康!統(tǒng)也由傳統(tǒng)的重力式雨水排水系統(tǒng)開始由虹吸式雨水排水系統(tǒng)所代替。由于重力需求。虹吸雨水系統(tǒng)因?yàn)槠湓谂潘Ч徒ㄖ臻g等方面的優(yōu)越性受到空前的重：屋面虹吸雨水排水；水力計(jì)算；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用研究。WiththedevelopmentofChina'shigh-speedrailwayconstruction,drainagesystemsoftallbuildingsinrailwaystationisgraduallydominatedbythesiphonrainwaterdrainagesysteminsteadofthetraditionalgravitydrainagesystemsusedbefore.Thehydrauliccharacteristicsofgravityrainwaterdrainagesystemcannotmeettheneedsofthestationroofdrainagesystemsoftallbuildings.However,thesiphonrainwatersystemisverysuitableforroofdrainagesystemsoftallbuildingsbecauseofitsadvantagesinmaterialsandarchitecturalspace.Siphonroofrainwaterdrainagesystemisacreativerainwaterdrainagesystem,whosedesignmainlydependsonspecializedsiphonwatermanufacturerstocomplete.Designprinciplesandcalculationmethodsofthesiphonroofdrainagesystemareexploredinordertotestitseffectivenessandavailability.Themainworksareasfollows:firstly,bytechnicalandeconomiccomparisonsofthedifferenttypesofroofsiphonrainwaterdrainagesystemandgravityflowdrainagesystems,Siphonroofdrainagesystemisproposed.Secondly,hydrauliccalculationmethodsofsiphonroofdrainagesystemarefocusedonbytheuseofthesoftwareprogram.Finally,thedesignofsiphonroofrainwaterdrainagesystemonanewestablishedrailwaystationisperformedtosolveengineeringproblems.:SiphonRoofRainwaterDrainageSystem，HydraulicCalculation，SystemDesign，ApplicationStudy目摘 緒 研究背景及意 建筑雨水排水系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn) 我國雨水排水系統(tǒng)發(fā)展 國外虹吸雨水排放系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn) 我國虹吸雨水排放系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn) 主要研究內(nèi) 課題目的及意 主要內(nèi) 屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)組成及工作原 虹吸雨水系統(tǒng)組 虹吸形成過程及工作原 虹吸形成過 工作原 管道內(nèi)的水流狀況分 虹吸雨水系統(tǒng)運(yùn)行性能分 對管道系統(tǒng)的要 對管道系統(tǒng)的一般性要 管材選 系統(tǒng)安 虹吸式雨水斗安 立管和懸吊管的安 排出管的安 屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)在鐵路站場建筑中的適用性分 鐵路站場建筑屋面雨水排水系統(tǒng)選擇的一般要 虹吸式與重力式雨水排水系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢比較分 工作原理的比 雨水斗的比 懸吊管的比 立管和排出管的比 在鐵路站場內(nèi)為鐵路服務(wù)的建筑物被稱為鐵路站場建筑物，包括鐵路站雨水不排走，積水會(huì)滲到室內(nèi)，影響候車乘客的出行或者人身安全，嚴(yán)重排到室外排水。重力流雨水排水系統(tǒng)采用的都是單雨水斗系統(tǒng)，其原理就是水效率較低，甚至無法及時(shí)將屋面的雨水排出，對站場設(shè)備形成安全隱患。屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)主要針對各種大面積屋面或復(fù)雜屋面的雨水排放，其排水性能較重力流雨排水系統(tǒng)得到了極大的改善[2]系統(tǒng)因其設(shè)計(jì)理論與運(yùn)行技術(shù)尚不成熟，系統(tǒng)雖然是按照滿管流設(shè)計(jì)，但在實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)中受到降雨量變化等影響，還可能在多數(shù)情況下處于氣水混合的兩相流狀態(tài)。因?yàn)楫?dāng)前各研究機(jī)構(gòu)對于虹吸雨水管道內(nèi)兩相流的復(fù)雜狀態(tài)研究尚需深入，所以在進(jìn)屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)偏差，可能會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)失效，使屋面上的雨水無法及時(shí)排走，進(jìn)而增加屋面荷載，損壞室內(nèi)設(shè)備，甚至形成嚴(yán)重的安全事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對鐵路站場高大建筑屋面的虹吸雨水排水系統(tǒng)需要有更深入細(xì)致的研究，使其更好地服務(wù)于鐵路 生產(chǎn)。我國雨水排水系統(tǒng)發(fā)展大規(guī)模的降雨時(shí)，雨水排水管道會(huì)由于排水能力不足，使雨水在屋面上快速，甚至由天窗溢流到建筑物內(nèi)部，同時(shí)，室外雨水檢查井冒水等問題也時(shí)有出現(xiàn)，嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)生活活動(dòng)[3]。不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)約70%以上的廠房存在著水患，經(jīng)濟(jì)損失很大，這也促使人們開始研究大型屋面排水的相關(guān)問題[4]。60年代初期，國內(nèi)有的高校和研究機(jī)構(gòu)便就開始研究屋面雨水排放問題。人雨水的檢查井為什么有的運(yùn)行良好，而有的檢查井卻出現(xiàn)冒水的問題。為了解決上述問題，等科研單位進(jìn)行了三年多的雨水排水試驗(yàn)。這次試驗(yàn)主要是研究了壓力狀態(tài)下雨排水的計(jì)算方法并開發(fā)了新型的65 型的雨水斗。在相同時(shí)期，另外一些學(xué)者也開展了很多的試驗(yàn)研究，總結(jié)出了很多的寶貴經(jīng)驗(yàn)。在1964年的國家《室內(nèi)給水排水熱水設(shè)計(jì)規(guī)范》中就采納了當(dāng)年等70年代，建設(shè)部組織等單位開始新的雨水排水實(shí)驗(yàn)研究，這次試驗(yàn)研究的主要內(nèi)容是雨水系統(tǒng)計(jì)算的有關(guān)公式，其中包括雨水斗的排水量和摻氣量計(jì)算公式、雨水連接管、懸吊管、立管、排出管以及埋地干管等管段的計(jì)算公式，總結(jié)提出了在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的技術(shù)改進(jìn)措施[5]其最終試驗(yàn)成果得到了認(rèn)可，并且納入了后來的《建筑給水排水》（GBJ15－88在90年代后期，由山東建筑與《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)范管理組聯(lián)合進(jìn)行的屋面雨水排水系統(tǒng)研究，提出了把屋面雨水劃分為兩種流態(tài)：重力流和壓力流，這些內(nèi)容被納入了2003（GB50015－2003國外虹吸雨水排放系統(tǒng)的發(fā)展和1968年，歐洲學(xué)者首次提出屋面虹吸雨水系統(tǒng)這一概念。瑞典在19721996對屋面虹吸雨水排水進(jìn)行了深入的研究，對屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)有了更加深入的理解和認(rèn)識。英國工程物理研究（EPSCR）對虹吸形成過程進(jìn)行了試驗(yàn)研究，全面說明了系統(tǒng)在理想狀態(tài)下的排水過程，另外其開展了在懸吊管上連接三個(gè)虹吸式雨水斗的試驗(yàn)，對虹吸排水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中多個(gè)雨水斗之間是否相互影響進(jìn)行了探索。2000年前后，Dr.GrantWrightProfessorJohnSwaffield,DrScottArthurDr.DavidCampbell對屋面虹吸雨排水系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)平衡模擬的相關(guān)評價(jià)研究，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，管道系統(tǒng)內(nèi)的水流很多時(shí)候是在水氣兩相流和滿管流之間變動(dòng)的。出于更加全面地對系統(tǒng)的水力特性研究，他們建立了一個(gè)名為“ST型驗(yàn)件型當(dāng)中，最后通過這個(gè)模型對模擬增加雨水斗的數(shù)量、改變彎頭形狀和立管高度以及管徑等條件來模擬實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行，結(jié)果證明模擬效果很好。然而他們提出，由于兩相流狀態(tài)的復(fù)雜性，這個(gè)模擬只是適合于恒定流，不能準(zhǔn)確模擬出當(dāng)兩相流時(shí)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能。2006S.rtgur和.B.rght對虹吸系統(tǒng)的整個(gè)啟動(dòng)過程進(jìn)行了全面介紹，使我們更進(jìn)一步的了解了雨水虹吸作用的形成過程。2010年，erryucke對于雨水斗數(shù)量對系統(tǒng)所產(chǎn)生負(fù)壓的影響關(guān)系進(jìn)行了測試。他：連接在系統(tǒng)懸吊管上雨水斗數(shù)量越少，在系統(tǒng)內(nèi)形成的負(fù)壓也就越大，就更容易使虹吸系統(tǒng)吸入雨水斗周圍的空氣，進(jìn)而增大了形成虹吸時(shí)對系統(tǒng)天溝水深的要求。他同時(shí)探討了系統(tǒng)安全性能的有關(guān)問題。201年前后，erryuke和Scotthur對虹吸系統(tǒng)使用的管材進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出了管材選擇對于系統(tǒng)穩(wěn)定的重要性。直到今天，空氣混入雨水斗后出現(xiàn)的非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)兩相流的研究還是一個(gè)難點(diǎn)，有待深入研究和探討。我國虹吸雨水排放系統(tǒng)的發(fā)展和90年代初期，我國在建設(shè)首都機(jī)場四機(jī)位飛機(jī)庫時(shí)，因?yàn)槠湮菝婷娣e巨的序幕。1995年開始，中國航空工業(yè)規(guī)劃進(jìn)行了虹吸式雨水斗試驗(yàn)研同時(shí)不少學(xué)者也開展了對屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)相關(guān)問題的研究。2002年，應(yīng)用，提出虹吸雨水系統(tǒng)水力計(jì)算的方法和驗(yàn)證的要點(diǎn)內(nèi)容。2004年，華東建筑高度和系統(tǒng)自清的流速等[6]。2011年，、歸談純運(yùn)用數(shù)值計(jì)算方法，模擬采用鋼結(jié)構(gòu)，以透明膜體材料作為，屋面總匯水面積達(dá)到31344m2。設(shè)時(shí)設(shè)計(jì)師把屋面分為三個(gè)大型的匯水區(qū)域如圖1.4所示由于R3區(qū)域跨度較大，R3-1、R3-2、R3-32643110年中，經(jīng)受了歷次暴雨圖1.4“水立方”屋面匯水區(qū)域Fig ThesketchmapofroofpardonofThewater此外，屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)在國內(nèi)的運(yùn)用比較著名的有國家體育 會(huì)議展覽中心、世博會(huì)館、南站站房及新建的大型鐵路客站的 課題目的及意在現(xiàn)代化鐵路站場建設(shè)過程中，解決其高大建筑屋面雨水排放問題成為了工程設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)之一，傳統(tǒng)的重力流雨水排水系統(tǒng)已很難滿足要求，而屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)成為這一問題的有效方案。但是，由于缺少完整、有效的設(shè)計(jì)方法，實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，往往要由專業(yè)虹吸雨水排水廠家來完成深化設(shè)計(jì)，不甚合理，所以需要將屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)進(jìn)行普及。屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)在我國僅有20余年的應(yīng)用歷史，盡管有的項(xiàng)目在實(shí)際工程中運(yùn)行良好，但同時(shí)我們也應(yīng)認(rèn)識到屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)的復(fù)雜性，包括對虹吸雨水的斗前水深問題，經(jīng)歷特大暴雨時(shí)的溢流問題，雨水管道內(nèi)水流狀況等還需要進(jìn)行深入研究。2014年7月，石家莊火車站站房暴雨時(shí)因虹吸系統(tǒng)故障導(dǎo)致候車大廳內(nèi)大面積漏水，出屋面雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工中的諸多缺陷，引起了人們對屋面雨水排放安全的深入思考。因此，研究鐵路站場高大建筑屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，不僅能推進(jìn)完善屋面虹吸雨水排水的技術(shù)優(yōu)勢，而且可以解決工程實(shí)際問題，保證鐵路生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定。1.3.2主要內(nèi)干管及排出管、雨水檢查井組成。圖2.1所示。2.1Fig Thesketapofsiphonicdrainagesystemof虹吸式雨圖2.2虹吸式雨水Fig Thesketapofsiphonicroofoutlet's圖2.2所示為一款廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)的虹吸式雨水斗，主要部分由格柵罩、反渦流（斗體和出水短管（尾管等組成，材質(zhì)一般采用HDP（高密度聚乙烯、不銹鋼或鑄鐵。虹吸式雨水斗的各個(gè)組成部分有不同的功能劃分：格柵罩能夠起到阻截樹枝樹葉等固體雜物進(jìn)入雨水斗的作用，同時(shí)對進(jìn)入斗體的雨水進(jìn)行整流；反渦流裝置具有防止空氣進(jìn)入、消除并減少漩渦和疏導(dǎo)水流等功能，是虹吸式雨水斗比較關(guān)鍵的部件。出水短管是雨水斗與管道系統(tǒng)連接的部件，斗內(nèi)雨水從出水短管進(jìn)入到管道系統(tǒng)。屋面雨水從雨水斗底部尾管進(jìn)入管道系統(tǒng)，通常情況下會(huì)在斗內(nèi)排水口上方的水體產(chǎn)生立軸漩渦。從力學(xué)分析，它是由地球自轉(zhuǎn)、地球引力和大氣壓力所產(chǎn)生的切力共同作用的結(jié)果。從水力學(xué)分析，當(dāng)斗內(nèi)流態(tài)的旋轉(zhuǎn)角速度不等于零時(shí)，及流態(tài)微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)的過程中圍繞自身旋轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生漩渦。為了防止產(chǎn)生漩渦，通常在雨水斗內(nèi)設(shè)置防渦板，防渦板與渦流旋轉(zhuǎn)方向垂直，能夠防止和減少漩渦的形成。虹吸式雨水斗中的反渦流裝置就是依據(jù)這樣的原理當(dāng)雨水斗的斗前水深未達(dá)到設(shè)計(jì)水深時(shí)，空氣會(huì)隨著雨水進(jìn)入雨水斗，雨水斗的實(shí)際泄流量小于設(shè)計(jì)泄流量[7]也就在于此，當(dāng)雨水斗的斗前水深增大到盡可能滿足雨水斗泄流量的條件下，從雨水斗的排水短管進(jìn)入連接管的水流依然保持滿管流狀態(tài)，保證了虹吸系統(tǒng)一直處在一相流的工況下平穩(wěn)運(yùn)行，最大程度地發(fā)揮虹吸雨水排水的技術(shù)優(yōu)勢。計(jì)算雨水斗的泄流量采用環(huán)形溢流堰公式：Q公式中，Q—μ—指雨水斗的進(jìn)水口流量系數(shù)，取值為

雨水斗的泄流量稱為臨界流量Q[8]。當(dāng) 且Q>Q時(shí)，雨水斗排水口的泄流 按照公式2.2計(jì)算

πdj4Qd 2g(HHπdj4公式中，Qd—μd—指雨水斗的進(jìn)水口流量系數(shù)，取值為dj—指雨水斗的排水口圖2.3虹吸雨水斗的水力幾何Fig Thedraulicgeometryofsiphonic雨水斗詳細(xì)參數(shù)，如表2.1表2.1虹吸雨水斗詳細(xì)參數(shù) TheparametersoftherainwaterQe/D=dj時(shí)的把上表中djhehe和雨水斗出水口內(nèi)徑dj存性關(guān)系，并且he=0.36dj，如圖2.4所示。圖2.4臨界水深he與雨水斗口內(nèi)徑dj線性關(guān)系Fig Therelationshipgraphoftherainwaterhopperoutlerandcritical雨水斗滿流的泄流量與雨水斗斗前水深的關(guān)系，如圖2.5所示流量圖2.5雨水斗滿流泄流量與雨水斗斗前水Fig2.5Thecurveofthefullflowofsiphonicroofoutletandheadof2.42.5可以得出，無論是提高斗前水位的深度還是增加雨水斗的出水口短管內(nèi)徑dj，都可以達(dá)到使雨水斗泄流量明顯增大的效果。因此在虹吸式雨一般情況下把雨水斗安裝在屋面層，在降雨初期，雨水通過格柵罩開始進(jìn)入雨水斗內(nèi)部。當(dāng)屋面上的雨水在天溝內(nèi)累積至一定深度時(shí)，雨水斗的反渦流裝置開始發(fā)揮作用，它能有效空氣進(jìn)入雨水斗并防止產(chǎn)生渦流，使雨水平穩(wěn)地進(jìn)入系統(tǒng)管道。下沉設(shè)置的虹吸式雨水斗最大程度地降低了天溝內(nèi)的積水深度，減少了大量雨水帶給屋面結(jié)構(gòu)帶來的附加荷載，雨水斗的實(shí)際泄流量也因此得到提高。連接懸吊舊為重力流。懸吊管長度越長，需要的填充時(shí)間也就越長，包括天溝在內(nèi)的總的蓄水能力得以提高。懸吊管長度也是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要因素。立排出虹吸形成虹吸現(xiàn)象是一種流體力學(xué)現(xiàn)象，它可以不借助泵的抽吸里而抽出液體。圖2.6所示為虹吸現(xiàn)象示意圖。在管道內(nèi)充滿液體的情況下，由于管兩端的液體存在勢能差，推動(dòng)液體在管內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，高處的液體在重力作用下向低位管口處移動(dòng)，從而形成局部真空。在大氣壓作用下，高處管口的液體被吸入管道內(nèi)流向低處管口，這就是虹吸現(xiàn)象。c.圖2.6虹吸現(xiàn)象形Fig Thesketchmapof雨水排水系統(tǒng)形成虹吸現(xiàn)象的原理也是如此，建筑物的高度很容易滿足虹吸現(xiàn)象產(chǎn)生的第一個(gè)條件，其需要的勢能也來自于建筑物的高度。虹吸式雨水斗的特殊防渦流裝置能阻隔空氣進(jìn)入管道，使管道處于滿流狀態(tài)，滿足了第二個(gè)條件；雨水在懸吊管內(nèi)沿水流流動(dòng)方向上，管道內(nèi)的負(fù)壓逐漸增大，雨水由懸吊管轉(zhuǎn)入到立管，9]。虹吸作用能快速將屋面雨水排除，減少了屋面雨水的附加荷載，所以虹吸雨水排水是一種比較先進(jìn)的排水方式。內(nèi)的水流可以分為波浪流、脈沖流（脈動(dòng)流、活塞流（拉拔流、流（流、滿管流等5種流態(tài)，如下圖2.7所示。波浪波浪流虹吸滿圖2.7屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)的五種流態(tài)Fig Fiveshapesofwater-flowsinsiphonicroofrainwaterdrainage從理論上講，屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)管道中的水流流態(tài)應(yīng)該是完全的滿管流，但是因?yàn)榻涤炅康淖兓?，降雨?qiáng)度大多為正態(tài)分布的趨勢，即在一次完整的降雨過程中，雨量最大的降雨過程通常只持續(xù)很短的時(shí)間。在多數(shù)情況下，系統(tǒng)都是在雨量比較小的情況下運(yùn)行的。盡管整個(gè)系統(tǒng)按虹吸滿管流設(shè)計(jì)，但實(shí)際并不是始終處于虹吸滿管流狀態(tài)下工作。系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)是重力流狀態(tài)，此時(shí)水流處于波浪流和脈沖流。隨著雨量逐漸增加時(shí)，斗前水深也隨之增加，系統(tǒng)內(nèi)的水流開始向著活塞流和流過渡。間隙性的開始出現(xiàn)虹吸滿管流。由于虹吸的作用使系統(tǒng)排水能力瞬間增大，隨著雨水斗斗前水深回落到設(shè)計(jì)水深之下，系統(tǒng)又將以重力流的方式繼續(xù)運(yùn)行。流態(tài)的轉(zhuǎn)換在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)不斷持續(xù)，只有當(dāng)斗前水深繼續(xù)增大超過設(shè)計(jì)水深使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，管道內(nèi)的滲氣量逐步降低，虹吸系統(tǒng)也開始進(jìn)入穩(wěn)定的滿管流。圖2.8所示為系統(tǒng)的工作機(jī)理圖。在開始降雨初期，屋面天溝內(nèi)的積水深度沒有達(dá)到斗前水深時(shí)，系統(tǒng)中存在大量的空氣，雨水系統(tǒng)以重力流排水狀態(tài)運(yùn)行。隨著降雨量不斷加大，斗前水深達(dá)到了設(shè)計(jì)水深時(shí)，管道中出現(xiàn)滿流，雨水斗中設(shè)置的防渦流裝置有效阻擋了空氣進(jìn)入。建筑屋面的高度使雨水在勢能作用下使在滿管流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生虹吸作用，系統(tǒng)內(nèi)水流受到抽吸迅速排到室外。由于滿流運(yùn)行，系統(tǒng)排水能力遠(yuǎn)大于同管徑重力流雨水系統(tǒng)。在排放相同水量時(shí)，虹吸雨水排水系統(tǒng)不僅為多斗系統(tǒng)，而且其采用的立管管徑還要小于重力流雨水系統(tǒng)管徑。圖2.8屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)工作機(jī)理圖Fig Theworkingprinciplediagramofsiphonicdrainagesystemof工作原HPv22HxPxvx2 2公式中，H、Hx—指斷面2-2、x-x處的位置P2、Px—指斷面2-2、x-x處的壓強(qiáng)水v2

vx、

—指斷2-2、x-x處的速度水 p2=0，v2=0，可以得到：pxHHx

vx

h2 圖2.9雨排水系統(tǒng)的水力Fig Siphondrainagesystemhydraulicpx是斷面x2.4是計(jì)算管道中的任一斷面壓力水頭的公式，表示管道中任意一點(diǎn)處的壓力水頭px是雨水斗和該點(diǎn)的高差（H-Hx）減去雨水斗vx至該點(diǎn)的總水頭

和該點(diǎn)處的速度水頭h2-x的差值。通過更改斷面的位屋面虹吸雨水系統(tǒng)①雨水斗利用的水頭卻不大，通過公式2.4計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，雨水斗前通常只出現(xiàn)較小的壓力水②懸在雨水懸吊管上，隨著斷面xx從雨水斗向立管方向移動(dòng)，因?yàn)橛晁畱业豕芡ǔ樗桨惭b，不需要坡度，所以系統(tǒng)可利用水頭不會(huì)發(fā)生變化。隨著管道長度和配件數(shù)量的增加，總水頭損失會(huì)持續(xù)加大，按照公式2.4計(jì)算，管道內(nèi)的負(fù)壓會(huì)繼續(xù)從轉(zhuǎn)折點(diǎn)向下，系統(tǒng)可以利用水頭也迅速增加。隨著管道的長度不斷增加④排在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，需要考慮計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的誤差（管道水頭損失計(jì)算過程中圖2.10屋面虹吸雨水系統(tǒng)管道壓力示意圖Fig Thepressurediagramofsiphonicdrainagesystemofhhc，可以把h＞hc時(shí)為緩h＝hc時(shí)為臨界流；h＜hc時(shí)為急當(dāng)hc小于管道直徑D時(shí)，流動(dòng)的水流會(huì)發(fā)生水躍。當(dāng)水流躍至水面最高點(diǎn)后開hc大于管道直徑D時(shí)，管道中的水流即使為滿流其水位h也小于hc，懸吊管內(nèi)雨水滿流的形在hc小于D2.1的情形，假流沒有受到管壁的束縛，水面會(huì)因此呈虛線變化。但是有了管壁的約束作用，就會(huì)使得懸吊管在距離連接管一定的位置處開始出現(xiàn)滿管流。因?yàn)檐S前水深比管徑要低，此時(shí)的雨水斗不是封閉狀態(tài)，空氣仍然會(huì)不斷的進(jìn)入管道系統(tǒng)，氣泡會(huì)沿著管壁隨水流向下部流動(dòng)，從而形成氣泡流。當(dāng)雨水斗被全部淹沒時(shí)，系統(tǒng)處于封閉流狀態(tài)時(shí)，則空氣就不再進(jìn)入系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)處于一相流狀態(tài)。雨水在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處通過跌水流到立管里面，在雨水立管的頂端產(chǎn)生真空，形成虹吸現(xiàn)象，使管道內(nèi)的雨水以較高速度排出至室外雨排水。在hc大于D2.12所示的虛線形的水躍。但是水流實(shí)際受到了管壁的約束，運(yùn)動(dòng)時(shí)的水流流態(tài)表現(xiàn)為急流，不可能發(fā)生完全的水躍情況。但是水面一直會(huì)沿程上升，如果達(dá)到滿管流時(shí)就一直到懸吊管的出口位置或者更遠(yuǎn)。當(dāng)雨水斗完全被天溝內(nèi)的雨水淹沒時(shí)，系統(tǒng)處于封閉流狀態(tài)下，空氣就不能再進(jìn)入系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)一直處于一相流狀態(tài)，以急流的方式把雨水高速排至立管[11]。圖2.11滿流形成示意Fig Thesketchmaponeoffull圖2.12滿流形成示Fig Thesketchmaptwooffull①實(shí)際降雨強(qiáng)度接近設(shè)計(jì)降當(dāng)實(shí)際降雨強(qiáng)度接近設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)如本文2.1節(jié)所述，當(dāng)天管上游發(fā)生水躍而形成滿管流后，滿管流沿著懸吊管向懸吊管的下游，這時(shí)②實(shí)際降雨強(qiáng)度高于設(shè)計(jì)降設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度時(shí)類似。區(qū)別只是超出設(shè)計(jì)雨量的降雨會(huì)逐漸在天溝內(nèi)，使天③實(shí)際降雨強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)降假如實(shí)際雨量低于設(shè)計(jì)雨量的40%。在雨量較小時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部將會(huì)形成紊動(dòng)水氣混合的兩相流，正負(fù)壓交替性出現(xiàn)。在雨量增加時(shí)，有可能會(huì)假如實(shí)際雨量在設(shè)計(jì)雨量的40%至60%之間時(shí)。這時(shí)雨量可以使天溝統(tǒng)內(nèi)正負(fù)壓力的交替變化，管道會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，十分不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。假如實(shí)際雨量高于設(shè)計(jì)雨量的60%時(shí)。虹吸系統(tǒng)內(nèi)的水流流態(tài)與壓力特征和系統(tǒng)滿管流時(shí)的狀態(tài)類似，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)為均勻的氣水兩相流。盡管水流中仍然摻雜部分氣體，但是系統(tǒng)壓力的波動(dòng)幅度范圍很窄，管道相對穩(wěn)定。也就是說，相對比較大的雨量可以使天溝的水深增加并保持一定高度，使系統(tǒng)在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)能夠按虹吸狀態(tài)運(yùn)行，其實(shí)際排水效率較高。對管道系統(tǒng)的一般性要管道系統(tǒng)主要由連接管、懸吊管、立管和排出管幾部分組成，是另一個(gè)對屋面虹吸雨水排放系統(tǒng)影響較大的組成部分，要求其不論何種工況下必須保證系統(tǒng)能夠安全和持續(xù)高效的運(yùn)行。由于虹吸管有特殊性，因此必須確保其嚴(yán)格的密閉性，同時(shí)應(yīng)采取措施使其具備收、低噪聲、抗形變、抗沖擊力、抗壓、阻燃等功能[12]虹吸雨水系統(tǒng)的要求管道完全抗?jié)B漏。因?yàn)橐坏┕艿老到y(tǒng)出現(xiàn)滲漏之后，在經(jīng)歷暴雨時(shí)很可能使系統(tǒng)出現(xiàn)，導(dǎo)致屋面雨水排水的效率極低，造成雨水在屋面上快速，發(fā)生安全事故。輕微的不密閉性雖然并不必然造成滲漏，但是空氣會(huì)由此進(jìn)入真空的管道系統(tǒng)形成氣團(tuán)，如果管道內(nèi)有氣團(tuán)的出現(xiàn)，系統(tǒng)的排水效率就會(huì)馬上降下來，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致虹吸作用中止。因?yàn)檎麄€(gè)虹吸系統(tǒng)是依靠負(fù)壓來進(jìn)行排水的，所以要求管道還要具備一定的承受負(fù)壓的性能。虹吸雨水系統(tǒng)一般要求的負(fù)壓是不大于-80pa。因?yàn)樨?fù)壓過大就很容易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，會(huì)帶給管道尤其是管道連接配件極大的危害（90pa就已經(jīng)接近氣蝕的臨界值。另外還有，過高的負(fù)壓會(huì)使管道產(chǎn)生劇烈[13]，對雨水系統(tǒng)和建筑物本身的安全都不利。管材選屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)采用的管道，常用HDPE（高密度聚乙烯）管、不和離心澆鑄鐵管。工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇的管材應(yīng)符合建筑物的特點(diǎn)和要求，不僅考慮系統(tǒng)的工作壓力，還要綜合考慮安裝便利、經(jīng)濟(jì)性等因素。在整個(gè)虹吸系統(tǒng)中，宜采用相同的材質(zhì)。表2.2比較了常用的三種管材。表2.2三種管材優(yōu) Thecomparisonofadvantageanddisadvantageofthree項(xiàng)不銹離心鑄HDPE外美觀，適紅、黑色，不適合黑色，不固定支架較按管徑支架較多，按管道按管徑和管道長道長度設(shè)接口數(shù)量設(shè)置支置，固連接方氬電不銹鋼卡熱熔連現(xiàn)場施現(xiàn)場加工均為成品管道和預(yù)制性較使用長長較耐火性好好穿樓板需設(shè)防火造高中低對于一般民用建筑或者對美觀要求不高的建筑可考慮采用管HDPE和鑄鐵管，而對于重要的民用建筑以及對外觀要求較高的建筑可考慮采用不銹[14]。當(dāng)前大多專業(yè)虹吸廠家采用的管材都是價(jià)格上相對便宜的HDPE管材，其接口穩(wěn)定牢靠，耐老化、耐腐蝕、抗開裂、抗沖擊力能力也比較強(qiáng)。順序?yàn)椋喊惭b排水管——安裝穿梁穿墻套管——安裝立管和雨水斗——運(yùn)行虹吸式雨水斗安①虹吸式雨水斗在鋼制天溝內(nèi)的安裝方法：先采用焊接或者機(jī)械連接方式將雨水斗底座與鋼制天溝進(jìn)行連接，然后在雨水斗底座上安裝固定防葉罩和整流柵。方防止防水卷材，然后把雨水斗安插到指定位置，使用的水泥釘把防水卷材和雨水斗固定牢靠，然后在雨水斗表面再覆蓋一層防水卷材，在屋面全部施工完圖2.13虹吸式雨水斗在鋼制天溝中的Fig Theinstallationdiagramofsiphonicroofoutletonthesteel圖2.14虹吸式雨水斗在混凝土天溝中的Fig2.14Theinstallationdiagramofsiphonicroofoutletontheconcrete立管和懸吊管的安裝的管道固定系統(tǒng)是為了保證在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)管道不會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，如圖2.15所示，其組成部分主要是虹吸管卡、夾、、螺桿、連接夾、三圖2.15懸吊固定裝置Fig Thesketchmapofsuspensionfixing該固定裝置的特點(diǎn)圖 所示為一處虹吸式雨排水管道系統(tǒng)的立管和懸吊管的安裝圖圖2.16立管和懸吊管安裝尺Fig Themountingdimensionsofriserandhanged排出管的終的排出管至少應(yīng)采用較轉(zhuǎn)折處管段管徑的管徑大兩號的管材[16]，以減少高速水選擇排水方式的一般要求1選定的雨水排水系統(tǒng)要能夠快速、及時(shí)地把屋面雨水排出到室外2選定的雨水排水系統(tǒng)要兼具安全性和經(jīng)濟(jì)性要求。安全性指：屋面無積水、溢水幾率低、管道不滲漏；經(jīng)濟(jì)性指：在滿足安全性的前提下，更低的工程造價(jià)，更長的使用。3選定的雨水排水系統(tǒng)要在合理的暴雨重現(xiàn)期內(nèi)不出現(xiàn)或者少出現(xiàn)溢流4選定的雨水排水要服從建筑物的功能要求，不能影響建筑物的正常布局和工作原理的雨水斗的重力式雨排水系統(tǒng)采用的一般是65型或者87型雨水斗，整體構(gòu)造比較簡單，雨水匯集后先積存于屋面或天溝內(nèi)再逐漸排走。雨水在進(jìn)入雨水斗時(shí)不斷有空氣摻入，流速較快時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的漩渦，影響系統(tǒng)整體的排水效果。虹吸式雨排水系統(tǒng)的雨水斗采用的虹吸雨水斗，斗體多下沉于屋面層之柳能力，單斗的泄流量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的65型或者87型雨水斗。表3.1比較了兩種雨水斗的最大允許泄流3.1兩種雨水Thecomparison流量umallowable規(guī)格87型雨水斗6-12-25-60-100-以保定為例，暴雨重現(xiàn)期為50年時(shí)的歷時(shí)的暴雨強(qiáng)度q5=553L/s·hm2表3.2比較了另種雨水斗的最大匯表3.2雨水斗最大匯水面積比較 Thecomparisonofumwater ent規(guī)格87型雨水斗虹吸雨水斗95-225-468-1873-由表（3.2）75mm的雨水斗為例，虹吸式雨水斗的匯水面積是87型2倍到5倍，在同樣的屋面面積時(shí)，雨水斗服務(wù)的面積越大，需要的雨水關(guān)于雨水斗設(shè)置，若采用87型雨水斗，則一根懸吊管上連接的雨水斗的上限43.14.2m、天溝內(nèi)積水深度40mm時(shí)的多斗雨排水系統(tǒng)的泄流量。泄流量單位：l/s。圖3.1實(shí)測多斗系統(tǒng)雨水泄流Fig TherulesofMultibucketsystemrainwater從圖3.1中的數(shù)據(jù)分析得出，在多斗雨水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，距離立管越近的雨水斗其泄流量越大，距離立管越遠(yuǎn)的雨水斗其泄流量越小。原因是懸吊管內(nèi)的負(fù)壓在雨水流動(dòng)方向逐漸增大，距離立管越近的雨水斗所承受的負(fù)壓也就越大，對雨水的抽吸作用也就越強(qiáng)，其水頭損失也較小，所以其泄流能力較大；距離立管相對較遠(yuǎn)的雨水斗所承受的負(fù)壓較小，抽吸作用也較小，還要考慮管道對水頭損失有一定影響，同時(shí)受到立管附近的雨水斗的干擾，所以導(dǎo)致其泄流量相對偏小。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了兩個(gè)雨水斗時(shí)，使最近的雨水斗與立管的距離固定，另外一個(gè)雨水斗的距離增大（如圖中的bcde，可以看出，兩個(gè)雨水斗泄流量的總和是基本相同的。當(dāng)兩個(gè)雨水斗間的距離變大時(shí)，距離立管近的那個(gè)雨水斗的泄流量也變大，而距離立管遠(yuǎn)的雨水斗的泄流量則在變小，但是變化的幅度均不大。當(dāng)兩個(gè)雨水斗之間的間距相同，但是距離立管的距離不相同時(shí)（如上圖的a、c，這兩個(gè)雨水斗泄流量的比例大體相同（18.9：9.05=2.09，21.6210.30=2.10。但是兩種情況下總的泄流量會(huì)有差別：整體離雨水立管的距離越近時(shí)，總的泄流量也就越大。當(dāng)5個(gè)雨水斗同時(shí)連接在同一根懸吊管上時(shí)（圖中的f，任意比較其中兩個(gè)的泄流量，發(fā)現(xiàn)其變化很大，并且距離立管越遠(yuǎn)的雨水管的泄流量就越小。按照5個(gè)雨水斗由遠(yuǎn)及近來比較，其泄流量的比例是1：15：22：80：196。最靠近雨水2個(gè)雨水斗的合計(jì)泄流量已經(jīng)占了系統(tǒng)總泄流能力的87.8%3個(gè)的雨12.2%，其作用基本可以忽略。對上圖所示的b和f進(jìn)行比對分析可以看出，5個(gè)雨水斗的系統(tǒng)中最靠近立管14個(gè)雨水斗泄流量的總11.82L/sb1個(gè)雨水斗的泄流量（12L/s）還要略4個(gè)，而且雨水斗之間的間距不但是對于虹吸雨水排水系統(tǒng)，雖然在未形成虹吸之前也按照重力流的規(guī)律排水，但是當(dāng)管道內(nèi)滿流開始產(chǎn)生虹吸作用時(shí)，就開始發(fā)揮虹吸式雨水斗的特殊作用了，而虹吸作用也使得懸吊管上雨水斗的單體排水能力基本相同[18]，不會(huì)受雨水斗的干擾，也不會(huì)因?yàn)榫嚯x立管較遠(yuǎn)而影響排水效果。因此，在設(shè)計(jì)虹吸雨水排水系統(tǒng)時(shí)，不需要考慮懸吊管上雨水斗數(shù)量的限制，只要能夠滿足設(shè)計(jì)排水能力，懸吊管能夠連接的雨水斗，具體雨水斗的數(shù)量由水力計(jì)算結(jié)果確定。懸吊管的破度的半管流，懸吊管安裝時(shí)必須設(shè)置坡度，方便雨水順利排出。2009版《建筑懸吊管設(shè)置的坡度不小于千分之五，鑄鐵或材質(zhì)的懸吊管設(shè)置的坡度坡度不眾所周知，懸吊管的坡度會(huì)隨著管道的延長占用較多的空間，使建筑物在空間布局時(shí)受到影響，另外懸吊管坡度的設(shè)置也使其他管道的安裝遇到。虹吸雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用滿管流流態(tài)，雨水因管內(nèi)負(fù)壓作用被抽吸，流速較重力流快，管道自清能力強(qiáng)[19]不會(huì)因坡度問題殘存積水。懸吊管不設(shè)置坡度在很大程度上釋放了建筑空間的占用，十分有利于大空間建筑物的室內(nèi)布局。立管和排出管的通常情況下重力式雨水排水系統(tǒng)都是采用單雨水斗系統(tǒng)，雖然這種類型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，但是會(huì)造成排水立管數(shù)量的成倍增加，耗用大量的管材，窗戶位置的立管不得不轉(zhuǎn)彎設(shè)置，影響立管的排水效果。2）假如立管安裝在建筑物內(nèi)部，會(huì)對建筑物內(nèi)部的空間使用帶來影響，同時(shí)還會(huì)影響建筑物的室內(nèi)裝修。流流速被附壁流所約束，單位截面的平均流量較小。如表3.3所示，為了安全起見設(shè)表3.3雨水立管設(shè)計(jì)泄流Thecomparisionofrain管徑重力式排水系統(tǒng)虹吸式排水系統(tǒng)①雨水斗布置更加靈活，更容易滿足型式復(fù)雜建筑屋面的雨水排水要求；③系統(tǒng)內(nèi)水流速度快，排水效果優(yōu)越，具有很強(qiáng)的自清能力；⑥懸吊管無需設(shè)置坡度，而且可以連接多個(gè)雨水斗不會(huì)互且要比較它們各自的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，以便遴選出最優(yōu)方案。為了方便經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的分析研究，我們可以根據(jù)匯水面積的不同將屋面分為大型屋面和中小型屋面。我把匯水面積在2萬22萬2以下的屋面簡稱為中小型屋面，其類型一般為辦公樓、醫(yī)院、住宅樓、酒店、公寓、教學(xué)樓等；分別對大型屋面和中小型屋面采用重力式雨水排水（按單斗設(shè)計(jì)和虹吸式雨水排水設(shè)計(jì)，計(jì)算它們的工程造價(jià)，對其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較分析大型屋面的經(jīng)濟(jì)比較分案例1：某航站樓建筑高度為21.8m,局部4層，屋面型式較為復(fù)雜，匯水面積總計(jì)約28000m2，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按照20年計(jì)算，其屋面雨水設(shè)計(jì)流量經(jīng)過計(jì)算是1797.6L/s。分別按照虹吸式和重力式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雨水斗的布置如圖3.2、圖3.3圖3.2虹吸雨水排水設(shè)計(jì)Fig Planelayoutofsiphonicdrainagesystemof圖3.3重力屋面雨水設(shè)計(jì)Fig3.3Planelayoutofgravityflowdrainage兩種系統(tǒng)所需的材料及材料造價(jià)，見表3.4、表3.5表3.4兩種雨水系統(tǒng)主要材料 Thecomparisonoftwodifferentdrainagesystems'7管道長度表3.5兩種雨水系統(tǒng)材料造價(jià) Thebudgetaryoftwodifferentdrainagesystems' 重力系虹吸系HDPE總注：1.計(jì)算造價(jià)未考慮安所選用的87型雨水斗材質(zhì)均為鑄鐵；通過以上比較分析可以得出，在管材使用量方面，虹吸式系統(tǒng)立管為 根而重力式系統(tǒng)為78根，虹吸式系統(tǒng)相當(dāng)于重力式系統(tǒng)立管數(shù)量的三分之一，虹吸式系統(tǒng)管道總長度力式排水系統(tǒng)少53.6%。在工程材料的造價(jià)方面，虹吸式系統(tǒng)力式系統(tǒng)多出22.9%，原因就是虹吸系統(tǒng)使用的管材和雨水斗的價(jià)格普遍力式雨水系統(tǒng)高，還有就是懸吊固定裝置0.25m2的使用面積折算，那么立管在每個(gè)樓層所虹吸系統(tǒng)：S虹=0.25*26=6.5重力系統(tǒng)：S重=0.25*78=19.5ΔS=S虹-S重（m2）=19.5-6.5=13.0因此，對于案例1的航站樓來說，虹吸雨水系統(tǒng)占用每層的建筑面積力流節(jié)約13.0m2，整座航站樓算下來大約可節(jié)約50m2。采用虹吸系統(tǒng)節(jié)約的建筑面積通過上述比較分析，對于大型屋面建筑，采用虹吸雨水系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)可行的。中小型屋面的經(jīng)濟(jì)比較分析案例2：某公寓樓建筑高度15m，地上三層，總的屋面匯水面積1450m2，雨式和重力式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)[20]，雨水斗的布置如圖3.4、圖3.5所示。圖3.4屋面虹吸雨水排水設(shè)計(jì)平Fig Planelayoutofsiphonicdrainagesystemof圖3.5重力式屋面雨水設(shè)計(jì)平Fig Planelayoutofgravityflowdrainage兩種系統(tǒng)所需的材料及材料造價(jià)，見表3.6、表3.7表3.6兩種雨水系統(tǒng)主要材料材料名 規(guī)237751材料名 規(guī)23775171723管道長度表3.7兩種雨水系統(tǒng)材料造價(jià) Thebudgetaryoftwodifferentdrainagesystems'重力系虹吸系HDPE總注：1.計(jì)算造價(jià)未考慮安所選用的87型雨水斗材質(zhì)均為鑄鐵；通過以上比較分析可以得出，在管材使用量方面，虹吸式系統(tǒng)立管為 根而重力式系統(tǒng)為7根，重力式系統(tǒng)用量是虹吸式系統(tǒng)的3.5倍；管道的總長度方面虹吸式系統(tǒng)力系統(tǒng)少57%。在工程材料的造價(jià)方面，虹式系統(tǒng)力系統(tǒng)多出1.1，原因就是吸系統(tǒng)使用的管材和雨水斗的價(jià)格普遍力式雨水系統(tǒng)高，還有就是懸吊固定0.25m2的使用面積折算，那么立管在每個(gè)樓層所虹吸系統(tǒng)：S虹重力系統(tǒng)：S重ΔS=S虹-S重（m2）=1.75-因此，對于案例2的公寓樓來說，虹吸系統(tǒng)比單斗重力系統(tǒng)每層節(jié)約1.25m2的建筑面積，那么三層可節(jié)3.75m2的建筑面積。節(jié)約的建筑面積較少，另外虹吸經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢比較明顯[21]。只有在特殊情況下，使用重力式雨水系統(tǒng)較時(shí)，才應(yīng)案例3：某辦公樓建筑高度26.20m，地上五層，總的匯水面積7880m2，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按照10年計(jì)算，雨水設(shè)計(jì)流量經(jīng)過計(jì)算是421.32L/s，分別按照虹吸式和重力式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雨水斗的布置如圖3.6、圖3.7圖3.6屋面虹吸雨水排水設(shè)計(jì)平Fig3.6Planelayoutofsiphonicdrainagesystemof圖3.7重力流屋面雨水設(shè)計(jì)平Fig Planelayoutofgravityflowdrainage兩種系統(tǒng)所需的材料及材料造價(jià)，見表3.8、表3.9表3.8兩種雨水系統(tǒng)主要材料 Thecomparisonoftwodifferentdrainagesystems'材料名 規(guī)

336管道長度8

表3.9兩種雨水系統(tǒng)材料造價(jià)Table3.9Thebudgetaryoftwodifferentdrainagesystems'重力系虹吸系HDPE總注：1.計(jì)算造價(jià)未考慮安所選用的87型雨水斗材質(zhì)均為鑄鐵；通過以上比較分析可以得出，在管材使用量方面，虹吸式系統(tǒng)立管為 根264.3倍；管道的總長度方面虹吸式系統(tǒng)力系統(tǒng)少88.3%。在工程材料的造價(jià)方面，虹吸式系統(tǒng)力式系統(tǒng)多出59.3%，原因就是虹吸系統(tǒng)使用的管材和雨水斗的價(jià)格普遍力式雨水系統(tǒng)高，還有就是懸吊固定裝置0.25m2的使用面積折算，那么立管在每個(gè)樓層所屋面虹吸雨水系統(tǒng)：S虹S重ΔS=S虹-S重（m2）=6.5-2的辦公樓來說，虹吸系統(tǒng)比單斗重力系統(tǒng)每層節(jié)約建筑面積5.0m2，那么五層可節(jié)約25.0m2。采用虹吸系統(tǒng)節(jié)約的建筑面積的造價(jià)優(yōu)勢已經(jīng)通過對以上3個(gè)案例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型的比較分析，可以得出以下初步①對于同筑的屋面來說，重力雨水系統(tǒng)的主要材料費(fèi)用比虹吸系統(tǒng)要低，②虹吸雨水系統(tǒng)力雨水系統(tǒng)材料費(fèi)用高的原因主要是虹吸式雨水斗和管87型雨水斗和塑料管材要高，另外懸吊固定裝置的費(fèi)用也較高。鐵路站場建筑屋面虹吸雨水排水系統(tǒng)適對于大型如果在大型屋面采用虹吸式雨水系統(tǒng)，由于其是多雨水斗系統(tǒng)，而且單個(gè)虹吸式雨水斗的泄流能力也大于87型雨水斗，系統(tǒng)所使用的雨水斗和立管數(shù)量可以大為減少，不僅在結(jié)構(gòu)的開孔數(shù)量減少，有利于發(fā)揮屋面整體防水性能，節(jié)約建對于屋面匯水面積不大的中小型建筑來說，由于其體量較小，可以充分發(fā)揮重力式雨排水系統(tǒng)的優(yōu)勢。通過以上的比較分析可以看到，單斗重力式排水系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢十分明顯。在選擇中小型屋面的雨水排水方式時(shí)選用，應(yīng)綜合考慮其屋面形式和使用功能再做出選擇。在室內(nèi)布置排水立管時(shí)，對于有室的建筑，其粗大的排出管會(huì)對消防管道和其他設(shè)備管道的布置造成影響，同時(shí)單斗系統(tǒng)會(huì)促使雨水斗、立管和排出管使用數(shù)量的增加，會(huì)占用較多的建筑空間和建筑面積。虹吸雨水系統(tǒng)的造價(jià)雖然較高，但是其具有管道布置靈活以及排水速度快等優(yōu)點(diǎn)，也可以用在這一類型的建筑，而且虹吸式排水要求管道系統(tǒng)封閉嚴(yán)密，對施工質(zhì)量要求較高。所以，對與中小型屋面的建筑來說，需要慎重選擇雨水排水方式。用虹吸式雨水排水系統(tǒng)的話，其采用的虹吸管道管徑偏小，容易被屋面的堵排水較為嚴(yán)格的中小型屋面建筑或者重力式雨水排水布置的中小型屋面建筑在設(shè)計(jì)屋面虹吸雨水系統(tǒng)時(shí)，對虹吸系統(tǒng)進(jìn)行精確的水力計(jì)算是十分重要的環(huán)節(jié)，通過計(jì)算結(jié)果來配置適合的管道系統(tǒng)[22系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括四個(gè)部分，即：雨水量設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算天溝、設(shè)計(jì)計(jì)算溢流系統(tǒng)、設(shè)計(jì)計(jì)算管道系統(tǒng)。水力計(jì)算的流程一計(jì)算虹吸系統(tǒng)的總高度H和管道長度估算確定系統(tǒng)的計(jì)算管長LA，可以按照LA=1.2L（金屬管）和管）估計(jì)計(jì)算系統(tǒng)單位長度的水頭損失（阻力損失，公式下面介紹虹吸系統(tǒng)水力計(jì)算的具體內(nèi)容，并探討計(jì)算參數(shù)和公式的選擇方法。水力計(jì)算的基礎(chǔ)是設(shè)計(jì)雨水量的確定。設(shè)計(jì)雨水量Q（/s）通過公式（4.1）進(jìn)行計(jì)算： 其中，ψ—指徑流系數(shù)，屋面徑流系數(shù)取0.9-q—指設(shè)計(jì)降雨下面對影響設(shè)計(jì)雨水量的幾個(gè)因素進(jìn)暴雨強(qiáng)1）暴雨強(qiáng)度降雨量的強(qiáng)度應(yīng)該根據(jù)本地區(qū)降雨強(qiáng)度的公式按式（4.2）來計(jì)q1.67A(1clg(tb)公式中，q—指設(shè)計(jì)降—指降雨參數(shù)。

以指降雨過程中的一個(gè)降雨時(shí)段，以min或h計(jì)。虹吸雨水系統(tǒng)的降雨歷時(shí)，按4.3式進(jìn)行計(jì)tt1公式中，t—指降雨歷m—1；

設(shè)計(jì)重現(xiàn)期是直接影響系統(tǒng)安全與經(jīng)濟(jì)的最重要的指標(biāo)之一，對系統(tǒng)的水力計(jì)算十分重要。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)虹吸系統(tǒng)特點(diǎn)，在綜合考慮建筑物的重要等級、氣象環(huán)境、屋面型式等因素來確定設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的取值[23]。對于重要等級為一般的建筑物取值應(yīng)不小于2-510年，特別重要的建筑物取值應(yīng)取50年。雨水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取值表，見表4.1表4.1設(shè)計(jì)重現(xiàn) Thetableofdesignreturn匯水區(qū)域類 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期一般性建 ≥2-屋室外

重要公共建 居住小 ≥1-車站、碼頭、機(jī)場 ≥2-匯水面高出建筑屋面的側(cè)墻，應(yīng)該將迎風(fēng)面?zhèn)确e的1/2參與屋面總的匯水風(fēng)面?zhèn)确e的1/2折算匯水面積。層迎風(fēng)面?zhèn)确e的1/2作為窗井和裙房屋面的匯水面積。工程實(shí)際中，虹吸系統(tǒng)是由專業(yè)廠家來完成的，但是天溝的安裝由土建專業(yè)完成，為保障虹吸系統(tǒng)的整體性能，設(shè)計(jì)單位給排水專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)會(huì)同建筑專業(yè)和專業(yè)虹吸廠家配合，深化完善天溝的設(shè)計(jì)工作。對虹吸系統(tǒng)的天溝水深精確計(jì)算可以避免兩個(gè)問題：1）避免估算的天溝過大帶來的浪費(fèi)；2）避免天溝尺寸偏小造成的天溝溢水現(xiàn)象。另外，設(shè)計(jì)天溝時(shí)應(yīng)綜合考慮選用的雨水斗的尺寸和安裝要求，否則會(huì)造成天溝尺寸偏小使雨水斗無法安裝的問題，或者不能正常發(fā)揮虹吸式雨水2009版規(guī)范中對重力式雨水排水系統(tǒng)的87型雨水斗的安裝尺寸要求做了具體規(guī)定，雖然《虹吸規(guī)程》中沒有對天溝尺寸做具體規(guī)定，但是“虹吸式天溝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)為8.6%，天溝長度120ｍ，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按P=10a計(jì)算，降雨歷時(shí)為5分鐘，經(jīng)查地區(qū)降雨強(qiáng)度為585L/s·hm2，因?yàn)檩p鋼結(jié)構(gòu)表面光滑，屋面坡度8.6%>2.5%，屋面實(shí)際集水時(shí)間少于5 需考慮1.5倍的安全系數(shù)，所以計(jì)算得出設(shè)計(jì)雨水流量Ｑ＝1.5×585×5040/10000＝442（L/s天溝的計(jì)算方法方法一：按一個(gè)雨水斗的匯水面積計(jì)算；按一個(gè)雨水斗的匯水面積計(jì)算，沿天溝長度均勻布置雨水斗，相鄰雨水斗之間的間距為10，天溝內(nèi)總共需設(shè)置雨水斗個(gè)數(shù)為120/10＝12個(gè)，每個(gè)雨水斗的匯水面積是4210＝4202q=1.5585420/10000=36.86(/s)，選擇天溝過水?dāng)嗝娉叽鐬?.6×0.15，天溝的最大排水量為43.66/>36.86/，可以滿足屋面雨水排水要求。方法二：天溝集水量按天溝匯水面積內(nèi)1min的雨水量計(jì)1min的雨水量計(jì)算，1min（即天溝集水量）為：442/s60s＝26520＝26.52m3120m，計(jì)算得天溝過25/20.226m3m時(shí)，天溝的最大排水量為135Ls；假設(shè)天溝的寬度為1m，則天溝內(nèi)水位高度為0.22m。方法三，按天溝服務(wù)的全部匯水面積計(jì)算屋面投影面 5040m2，已計(jì)算出雨水的設(shè)計(jì)流量q=442L/s，假定天溝過水?dāng)嗝?.2雨水天溝計(jì)算結(jié)果（方法四系統(tǒng)組 個(gè) 雨水量1263443天溝計(jì)算方法合理性分4.3類 方法 方法 方法 方法

m

匯水面積在50002以上的大型屋面，建議設(shè)置不少于2組的虹吸系統(tǒng)。大型屋面虹吸系統(tǒng)通常設(shè)置多組獨(dú)立的系統(tǒng)排水，以１個(gè)虹吸系統(tǒng)（1根雨水立管）的匯水面積與安全系數(shù)的乘積來計(jì)算天溝的斷面尺寸較為合理，另外不同系統(tǒng)的雨水斗應(yīng)考慮交叉布置，目的是在任何一個(gè)天溝里應(yīng)至少有２個(gè)虹吸雨水系統(tǒng)，以防止其中一個(gè)系統(tǒng)的立管出現(xiàn)問題時(shí)造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。100m的天溝，溢流口設(shè)置在天溝兩端時(shí)，再考慮水力坡度，天溝保護(hù)高度至少應(yīng)大于考慮到現(xiàn)在性天氣經(jīng)常給日常生產(chǎn)生活帶來的影響，在超過設(shè)計(jì)重現(xiàn)期溢流措施一般包溢流口（或者溢流管、溢流槽溢流系統(tǒng)（或輔助重力排水系統(tǒng)《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》，屋面虹吸雨排水系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置溢流口或者溢流系統(tǒng)。虹吸雨排水系統(tǒng)和溢流口（或溢流系統(tǒng)）排水能力的總和，不宜低于50年設(shè)計(jì)重現(xiàn)期、5mn降雨歷時(shí)的雨水設(shè)計(jì)流量。設(shè)置溢流措施應(yīng)根據(jù)不同的屋面型式綜合確定，一般情況下優(yōu)先采用溢流口。設(shè)置溢流口的主要目的是滿足虹吸系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)時(shí)的應(yīng)急排水和排出虹吸系統(tǒng)能力之外的超量雨水。4.14.24.3天溝一側(cè)設(shè)置溢流口Q385b2gh3/ g—指重力加速度，m/s2，計(jì)算時(shí)取9.81①確定虹吸系統(tǒng)可以利用的最大水頭高度②估算等效長度初始估算值，見式L0 公式中，L0—指等效長L—指管道設(shè)計(jì)k—指因管件阻力而引入的系數(shù)，塑料管取1.4-1.6，取1.2-單位等效長度水頭損失的初始估算值,見式R L0L0③計(jì)算管道的總水10kpa）以及系統(tǒng)內(nèi)最低負(fù)壓值的規(guī)定(應(yīng)不低于-90kpa)都和計(jì)算管道總水頭損失有關(guān)。關(guān)于管道的水力坡降i的計(jì)算方法《規(guī)程》中說明按照（Darcy一iλ1d 2公式中，i—指虹吸管道單位長度水λ—指沿程阻力系數(shù)；dj—指計(jì)算管ReRe

λ1 λ

公式中，Re—指雷諾hfi 公式中，hf—指沿程水l—指管段長i—指虹吸管道單位長度水經(jīng)過理論推導(dǎo)得出的公式一般情況下用于紊流管道內(nèi)沿程水頭損失的計(jì)算，但是柯列勃洛克公式屬于半經(jīng)驗(yàn)公式，對包括水力粗糙區(qū)、水力光滑區(qū)和過渡區(qū)和的全部紊流區(qū)，即R=4×103～1×108，均有很好的準(zhǔn)確性和通用性，所以計(jì)算精度受到了一致認(rèn)可。但是從柯列勃洛克公式的構(gòu)成形式上可以看出在公式中，λ是隱函數(shù)，較難通過簡單數(shù)學(xué)計(jì)算求出其值，通常都是運(yùn)用試值法、迭代法或計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算。并且對于虹吸雨水排水系統(tǒng)來說，因?yàn)楣芏瘟髁坎煌?，系統(tǒng)管徑有所變化，所以公式中的k/dj和Re不同，由計(jì)算得出的λ也不同，因此在計(jì)算時(shí)的工作量會(huì)相當(dāng)巨大。另一種計(jì)算沿程水頭損失的公式是海曾－威廉（Hazen一Williams）公式：1.05Q185i C185dj4公式中，i—指管段單位長度水頭損HazenWilliams公式規(guī)定了流速和雷諾數(shù)適用范圍，只適用于管徑大于50mm且流速小于3m/s的系統(tǒng)中，如果超出這帶來較大的偏差，甚至導(dǎo)致整個(gè)虹吸系統(tǒng)存在很大的潛在。由于虹吸雨水排3m/s，因此，為了確保虹吸雨水系統(tǒng)水力計(jì)算的精確結(jié)果以及確保系統(tǒng)安全運(yùn)作，系統(tǒng)的水力計(jì)算不能在任何條件下地使用這一程阻力系數(shù)λ的計(jì)算公式，應(yīng)用十分廣泛。但是因?yàn)閼?yīng)用該公式進(jìn)行計(jì)算必須經(jīng) 2.51 Re Re λ令x=1 λ

λλ,b=

可得到x+y=則

y1y2

(abx)ln(abx)2

x值，就是要y=0時(shí)公y=x+2lg(a+bx)的正實(shí)從實(shí)際意義上來說，a，b，x都大于零。所以有y′＞0，y″＜0，那么在+∞）區(qū)間內(nèi)，函數(shù)y為增函數(shù)，且函數(shù)圖形為4.4y-x They-x當(dāng)x→0時(shí)，y→2lga，實(shí)際工程中的d值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于k值，因此a值很小，則趨于負(fù)值當(dāng)x→+∞時(shí)，y→+∞，因此在（0，+∞）區(qū)間內(nèi) 值是唯一的由（3）在（0，+∞）區(qū)間確定滿足y（M·y（N）＜0，其中（N） 的閉區(qū)間[M，N]。在閉區(qū)間[M，N]上重復(fù)應(yīng)用迭代法xMy(M y(M或

xNy(N

在閉區(qū)間[M，N]，如果y（M）與y”(x)同號，則應(yīng)采用式（4.14；如果y(N)與y”（x）同號，則應(yīng)采用式（4.15?？梢訹M,x1]或[x1，N]區(qū)間重復(fù)上述步驟，直虹吸管道系統(tǒng)中除直管段以外，還有很多局部構(gòu)件和連接件，比如管道彎頭、三通等，還有異徑管道連接時(shí)需要異徑直接頭等等。只要雨水在系統(tǒng)直管段內(nèi)的平行直線流動(dòng)受到擾動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生局部水頭損失，與直管段的沿程損失疊加。我們把粘性流體經(jīng)過局部構(gòu)件或者連接件時(shí)產(chǎn)生的額外水力損失稱為局部損失量。計(jì)算管道系統(tǒng)的局部水頭損失的時(shí)候，應(yīng)該參照管道連接形式，經(jīng)常采用管配件當(dāng)量長度法來計(jì)算。在無法獲得管配件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，可以按照式（4.16）來進(jìn)行估算 ξv

公式中，hj—指局部水ξ—指局部阻力系數(shù)，按下表4.4范圍取v—指管道內(nèi)過流斷面發(fā)生突變處的流速，m/s表4.4管件的局部 coefficientofpipe90°彎 0.65- 45°彎 0.30- 干管斜三 0.25- 支管斜三 0.80- De50雨水 De75雨水 De90雨水 hwhfh 公式中，hw—指管道總水頭損失，hf—hj—指局部水頭損失之和，m④計(jì)算管道某一斷面的壓力水頭phvx2 2公式中，px—指x斷面處的壓力水hx—指雨水斗頂面至x斷面的高vx—指計(jì)算點(diǎn)的h2x—指雨水斗頂面到x斷面的總水頭損失，m⑤計(jì)算壓力余量PHv12 h12—指系統(tǒng)總水頭損失，m剩余水頭的限定根據(jù)虹吸雨水系統(tǒng)的原理，雨水斗上表面的高度和排出管中心線的之間的高度差決定了虹吸系統(tǒng)總的可利用水頭，雨水在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生水頭損失[31]了確保虹吸系統(tǒng)正常運(yùn)行，其總水頭損失和排出管的速度水頭的和要不大于系統(tǒng)總的可利用水頭，與系統(tǒng)總的可利用水頭的差值稱為虹吸系統(tǒng)的剩余水頭。1m。一套虹吸系統(tǒng)中，不同雨水斗的剩余水頭偏差不得超過10kpa，一旦超過這個(gè)允許在虹吸系統(tǒng)中，應(yīng)該使各支管的水頭損失關(guān)系如圖4.2HABCHABCDHICDH圖4.5虹吸式雨水排水系統(tǒng)示 Thesketchmapofsiphonicdrainagesystemof最低負(fù)壓的限定通過對管道內(nèi)的壓力分布圖分析，發(fā)現(xiàn)管道的最大負(fù)壓出現(xiàn)在雨水立管頂部，負(fù)壓值的大小與計(jì)算點(diǎn)上游的水頭損失直接相關(guān)。管道內(nèi)的負(fù)壓是保證對雨水產(chǎn)生抽吸作用的，以將雨水快速排出屋面。但是負(fù)壓究竟到多少才能使虹吸系統(tǒng)正常工作呢？實(shí)際上它存在一個(gè)下限：不低于水的飽和蒸汽壓。當(dāng)管道內(nèi)的負(fù)壓低于誰的飽和蒸汽壓時(shí)，雨水就會(huì)迅速氣化成蒸汽泡，大量的蒸汽泡會(huì)降低水的密度，產(chǎn)生“氣蝕”現(xiàn)象[32]。蒸汽泡運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生破裂撞擊管道內(nèi)壁，會(huì)造成管道劇烈的震蝕”作用雖然不會(huì)-90kpa最低和最高流速的限定分析《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定虹吸系統(tǒng)的最低水流流速不應(yīng)低虹吸系統(tǒng)的自清能力由管壁和水流間的粘性剪切力決定[33]，如式（420。 λρv 1λ1λ

當(dāng)懸吊管內(nèi)的水流流速1m/s時(shí)，系統(tǒng)即可獲得滿足自清要求的剪切應(yīng)力。虹吸系統(tǒng)的最高流速通常出現(xiàn)在雨水立管，上限是10m/s。在此范圍內(nèi)，雨水流速越大，2.5m/s，以免高速雨水沖擊破壞室外雨水檢查井。某火車站新建站房（5.1）3997m2，東西兩部分分期建成，中間（B區(qū)）30.6m。兩側(cè)（AC區(qū)）為辦公和商業(yè)用房，地上三層，建筑高度23.m。一層為旅客出站通道和部圖5.1某火車站 ARailwayStation中間候車廳的總匯水面積為1749624402，宜分別單獨(dú)排放。由于站間屋面的匯水面積較大，如果采用傳統(tǒng)重力式雨水系統(tǒng)，必然要布置大量的雨水立管和排出管，嚴(yán)重影響到候車大廳內(nèi)的功能布局和裝修效果。虹吸雨水排水系統(tǒng)恰好可以解決這個(gè)問題，多個(gè)虹吸雨水斗可以共用一根立管，使立管數(shù)量力式排水系統(tǒng)大幅減少。所以考慮采用屋面虹吸雨水系統(tǒng)，不僅能迅速及時(shí)的將屋面上的雨水排除，還節(jié)省了雨水立管數(shù)量，節(jié)約工程造價(jià)，也為站房內(nèi)的布局和裝修帶來便利。505分鐘的暴雨強(qiáng)度公式為a5=5.53L/s*hm2，綜合徑流系數(shù)取0.9。17496m2870L/S，采用YG80虹吸式雨水38460㎡。兩側(cè)辦公區(qū)（匯水區(qū)域二~五）單個(gè)屋面匯水面積1440m2，虹吸雨水設(shè)計(jì)流量為72L/S，采用YG80虹吸式雨水斗4個(gè)，每個(gè)雨水斗匯水面積為360㎡。虹吸雨水系統(tǒng)根據(jù)屋面特點(diǎn)擬分為五個(gè)匯水區(qū)域（如5.2，12個(gè)虹吸雨水系統(tǒng)YG80虹吸式雨水54個(gè)，懸吊管的最大管徑為De200mm，雨水立管的最大管徑De160mm，排出管的最大管徑5.2Fig5.2thedivisionmapofrainwateronthe5.3Fig5.3Planelayoutofsiphonicrainwatersystemof計(jì)算得到各匯水區(qū)域的雨水設(shè)計(jì)流量，見表5.1Table5.1Thedivideofroofcatent —二4三4四4五4下面選取匯水區(qū)域YLZ-3系統(tǒng)做水力計(jì)算期采50年，降雨歷5分鐘，計(jì)5分鐘暴雨q5=5.53L/S*100m2，計(jì)算YLZ-3系統(tǒng)匯水區(qū)域?yàn)?60*5=2300m2，徑流系數(shù)取0.9。設(shè)計(jì)流q=0.9*5.53*2300/100=114.57.5m，為保證結(jié)構(gòu)安全，采用不銹鋼預(yù)制，現(xiàn)場焊接，保證拼接的整體性。金屬屋面板天溝的長度不超過在天溝型式選擇常用的矩形天溝，天溝尺寸暫定為:500mmx300mm(寬x深)。屋面為粗糙度系數(shù)n=0.0125，天溝的坡度I=0.005，經(jīng)計(jì)算得到該尺寸下天溝允許通過的流量Q允=176S>14.5SYL-3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)雨水流量,因此設(shè)計(jì)該匯水面積內(nèi)天溝的尺寸為500mm寬x300mm深。采用帶防護(hù)罩和防漩渦裝置的虹吸式雨水斗，，型號為YG80B，斗體采用不銹鋼材質(zhì)，設(shè)計(jì)使用超過50年。雨水斗下沉式安裝，雨水斗出口尾管與管道為同管道系統(tǒng)圖見下頁圖5.4。以雨水斗和彎頭、三通等轉(zhuǎn)折點(diǎn)為計(jì)算節(jié)點(diǎn)，分別計(jì)算最不利管段和各支管的參數(shù)。管道系統(tǒng)要求采用虹吸雨水排水的HDPE管材，原料等級不能低于PE100，HDPE管材必須經(jīng)過耐-0.08pa負(fù)壓檢測，管材膨脹率小于1.0%，且HDPE管材及配件為同一品牌，以確保系統(tǒng)連接的可靠性及不滲漏效果。虹吸雨水HDPE管公稱壓力不小于PN6。依據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》重要公共建筑屋面雨水暴雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期要大于等于10年，本站按照保定市50年暴雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期設(shè)計(jì)雨水系統(tǒng)。規(guī)范4.9.9規(guī)定重要公共建筑屋面雨水工程與溢流設(shè)施的總排水能力不應(yīng)小于其50年重現(xiàn)雨水量，本建筑屋面雨水系統(tǒng)已按50年暴雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期設(shè)計(jì)，因此站房屋面未考圖5. YLZ-3管道系統(tǒng)Fig 使用計(jì)算工具得到如下結(jié)5.2 總 m1--2--3--6--9--12--15--16--17-18-19-5.3Table5.3thehydrauliccalculationofthem

mm4--5--7--8--10---13--14--

水 水 壓對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)懸吊管中的水流最小流速為2.19m/s，雨水立管中的水流速度為4.26m/s，1.75m/s，滿足雨水排水要求。6.76m0.15m，那么系統(tǒng)總的水頭損失和排出管水頭損失之和是6.91m，小于該系統(tǒng)可以利用的水頭各節(jié)點(diǎn)處的壓力平衡值是0.15m、0.74m、0.22m、0.57m，全部小于1.0m，經(jīng)驗(yàn)證，上述水力計(jì)算合阻力系數(shù)對計(jì)算結(jié)果的影響以較長，這就導(dǎo)致沿程水頭損失增大[34]4.11我們可以看出，管材的粗糙度直接影響管道的阻力系數(shù)。從微，管道材質(zhì)不同，其內(nèi)壁的粗糙度不同；即使管道的材質(zhì)相同，由于管道有很多級別，也會(huì)造成粗糙度有有差別。因此管關(guān)于局部阻力系數(shù)的取值。虹吸雨水系統(tǒng)一般為多雨水斗系統(tǒng)，在同一懸吊管上連接多個(gè)虹吸式雨水斗，相應(yīng)增加了彎頭、變徑和三通這些管配件的用量，另外靈活的管道也增加了管配件使用數(shù)量。增加的這些管配件的局部阻力系數(shù)也會(huì)影響到系統(tǒng)的水力計(jì)算結(jié)果[35]。由于虹吸雨水斗在接入水平懸吊管時(shí)使用了三通，各支管之間的流量和流速會(huì)有相互影響，管配件的局部損失也