给排水培训教材第4章

·28·同济大学建筑设计研究院技术培训教材/给排水4雨水4.1建筑物雨水系统的分类与选择4.1.1建筑物雨水系统的分类建筑物雨水系统按设计流态可分为：重力流（87型雨水斗）雨水系统（简称：87斗系统）：指使用65型、87型雨水斗的雨水系统，其设计流态是半有压流态，系统的流量负荷、管材、管道布置等考虑了水流压力的作用。是目前我国普遍使用的系统，它已经安全地运行了20多年。重力流（堰流式斗）雨水系统（简称：堰流斗系统）：指使用自由堰流式雨水斗的系统，其设计流态是无压流态，系统的流量负荷、管材、管道布置等忽率了水流压力的作用。这是在我国新推出的一种雨水系统。虹吸式雨水系统（简称：虹吸式系统）：指按压力流设计的屋面雨水排水系统，其流态为有压流态。该系统采用特殊设计的雨水斗，实现气水分离，使管道内为水一相流，并在系统设计中有意造成悬吊管内产生虹吸。该系统是近些年在欧洲发展起来的。屋面雨水系统按其它标准分类：按管道的设置位置分：内排水系统和外排水系统按屋面的排水条件分：檐沟排水、天沟排水和无沟排水建筑物中还存在一种非重力流排放的雨水系统，该系统包括雨水的收集、局部提升设备等。因该系统中水泵升压，故称为水泵压力流系统。4.1.2建筑物雨水系统的选择1各建筑物雨水系统的特点见表4.1.2。表4.1.287斗系统、虹吸式系统和堰流斗系统的特点分析系统类别特点类别87斗系统虹吸式系统堰流斗系统设计流态气水混合流、重力流（考虑压力）水一相流有压流附壁膜流、重力流（不考虑压力）雨水斗形式87型或65型淹没进水式自由堰流式工作期间允许经历的流态附壁膜流、气水混合流、水一相流附壁膜流、气水混合流、水一相流附壁膜流范围之内管道设计数据主要来自试验公式计算公式计算超设计重现期雨量排除主要由系统本身。设计方法考虑了排超量雨水主要通过溢流设计状态充分利用了水头，超量水再难进入必须通过溢流按无压设计，超量水进入会产生压力，损坏系统屋面溢流频率小大大涉及重现期取值小大大雨水·29·续表4.1.2雨水斗标高位置要求介于后二者之间严格宽松斗前水位超高限制无无不得高于堰流态水位管材耗用介于后二者之间省费系统计算简单但粗糙准确但复杂简单溢流口设置要求易实现易实现要求严格，难实现管材承压要求高高低堵塞对上游管影响无无有漏水甚至破裂隐患2建筑物雨水系统一般按下列原则选择1）选择的雨水系统应尽量迅速、及时地将屋面雨水排至室外地面或管渠。2）工业建筑地面和屋面冒水曾给我国的工厂造成过巨大的经济损失，而雨水从屋面溢流口溢流也应视作非正常排水，需尽量减少或避免。3）本着既安全又经济的原则选择系统。安全是指：室内地面不冒水、屋面溢流频率低、管道不漏水冒水；经济是指：在满足安全的前提下，系统造价低、可靠。4）近些年来，工业与民用建筑发生屋面溢流的频率很低，雨水系统的选择应充分考虑这一状况，不宜轻易增加溢水频率。5）建筑屋面一般宜采用87型斗系统。大型屋面的公共建筑若为内排水且建筑内空间较紧张时，宜采用虹吸式雨水系统。长天沟外排水宜采用87斗系统。6）不允许室内地面冒水的建筑应采用密闭系统或外排水系统，不得采用敞开式内排水系统。7）选择虹吸式雨水系统时应考虑降雨量确定所产生的安全性与经济性平衡的问题。降雨量设计的大，安全性好、溢流事故小，但管径大，经济性下降。设计中宜将安全性放在首位。8）屋面集水优先采用天沟形式，雨水斗设于天沟内。9）雨水系统优先考虑外排水，但应取得建筑师同意。10）阳台雨水应采用独立系统排至室外，不得与屋面雨水系统相联接。11）雨水口及汇水面低于室外雨水检查井地面标高时（如汽车坡道上的雨水口、窗井内雨水口等），收集的雨水应排入雨水集水池，采用水泵压力流系统排除，不得采用重力流直接排入室外雨水井。12）严禁将屋面雨水系统与生活废水系统或生活污、废水合流系统相连。4.2雨水量4.2.1雨水设计流量设计雨水流量按下式计算：式中yq——设计雨水流量（L/s）10000wjyFqq·30·同济大学建筑设计研究院技术培训教材/给排水jq——设计降雨强度（L/s•ha）——径流系数wF——汇水面积（m2）径流系数按表4.2.1确定。室外汇水面平均径流系数按地面的种类加权计算确定。如资料不足，小区综合径流系数按0.5～0.8选用，北方干旱地区的小区径流系数按0.3～0.6选用。建筑物密度大取高值。表4.2.1径流系数屋面、地面种类屋面混凝土和沥青路面块石路面级配碎石路面干砖及碎石路面非铺砌地面公园绿地0.90.90.60.450.400.300.154.2.2降雨强度1降雨强度应按当地降雨强度公式计算，公式如下：试中q——设计降雨强度（L/s•ha）P——设计重现期（a）T——降雨历时（min）A、b、c、n——当地降雨参数各地降雨强度公式可从当地气象部门或给水排水设计手册中查出。2设计重现期各种汇水区域的设计重现期按表4.2.2-1确定。表4.2.2-1各种汇水区域的设计重现期汇水区域名称设计重现期（a）室外场地居住小区1～3车站、码头、机场的基地2～5屋面一般性建筑物屋面2～5重要公共建筑屋面1087斗系统的设计重现期宜取表4.2.2-1中的低限值，虹吸式系统的设计重现期宜取表4.2.2-1中的上限值。3降雨历时雨水管道的降雨历时按公式：式中：t——降雨历时（min）nbtPcAq)()lg1(16721mttt雨水·31·1t——地（屋）面集水时间（min）。室外地面一般为5～10min。建筑屋面取5min。m——折减系数，按表4.2.2-2确定2t——管渠内雨水流行时间，建筑物接雨水斗的管道系统取0表4.2.2-2折减系数m建筑物管道、室外接户管或支管室外干管陡坡地区干管明渠121.2～21.24汇水面积汇水面积按地面、屋面水平投影面积计算。高出屋面的侧墙，应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效面积计算。窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出入口坡道和高层建筑裙房屋面的雨水汇水面积，应附加其高出部分侧墙面积的二分之一。4.3建筑物雨水系统设计4.3.1一般规定187斗系统的立管承接的雨水斗宜在同一楼层标高上。当系统的设计流量小于立管的负荷能力时，可将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应大于最高雨水斗距立管底端高度的2/3。具有1个以上立管的87斗系统承接不同高度屋面上的雨水斗时，最低斗的几何高度应不小于最高斗几何高度的2/3。2高跨屋面雨水流至低跨屋面，当高差在一层以上时，宜采用管道引流。3雨水系统的管道转向处宜采用顺水连接。4承压雨水管道（金属、塑料管）当其直线长度较长时，应设伸缩节。4.3.2雨水斗1屋面雨水排水系统应设置雨水斗，雨水斗应有权威机构测试的水力设计参数287斗系统的雨水斗应采用87型或65型。87型、65型雨水斗参数见《给水排水标准图集雨水斗》（01S302）。雨水斗可设于天沟内或屋面坡底面上。87斗系统接有多斗悬吊管的立管顶端不得设置雨水斗。在不能以伸缩缝或沉降缝为屋面雨水分水线时，应在缝的两侧各设雨水斗。阳台雨水排除可采用无水封地漏。4.3.3天沟与溢流装置1天沟不应跨越建筑物的伸缩缝或沉降缝。天沟坡度不宜小于0.003，单斗的天沟长度不宜大于50m。65型、87型雨水斗的天沟最小净宽度DN100雨水斗为300mm，DN150雨水斗为350mm。2屋面上应设溢流口等溢流设施。一般建筑的重力流屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于10年重现期的雨水量。重要公共建筑、高层建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于其50年重现期的雨水量。3天沟排水时溢流口宜设于天沟末端，屋面坡底排水时溢流口设于一侧。溢流口以下的水深荷载应提供给结构专业。4溢流排水不得危害行人安全。·32·同济大学建筑设计研究院技术培训教材/给排水4.3.4悬吊管及其它横管87斗系统的悬吊管及其它横管的坡度不小于0.005。87型斗雨水系统的悬吊管应尽量对称于立管布置。87型系统的悬吊管管径不得小于雨水斗连接管的管径。87斗系统中长度达15m的雨水悬吊管，应设检查口，其间距不宜大于20m，且应布置在便于维修操作处。排出管宜就近引出室外。4.3.5立管1建筑屋面各汇水范围内，雨水排水立管不宜少于两根。287斗系统的立管管径不应小于悬吊管管径。3有埋地排出管的屋面雨水排出管系，立管底部应设清扫口。4高层建筑的立管底部应设支架。4.3.6水泵压力流排水系统1汽车坡道上拦截雨水可采用盖铁箅子的雨水沟。雨水管宜走在室内。接雨水管的管道直径不小于DN100。雨水管直接进入集水池，或排入集水沟。2集水池的平面尺寸应符合潜水泵的安装及距离要求。集水池有效容积应大于雨水泵的5min吸水量。潜水泵吸水的最低水深根据水泵的要求确定。集水池的内壁应做防水。3雨水泵一般可采用潜水泵，并设二路电源供电。水泵不应少于两台，一台备用。水泵的运行采用自动液位控制，一般设停泵水位、启泵水位和报警水位。备用泵可在报警水位投入运行。4不同集水池的压力雨水管不宜合并。4.3.7管材与附件87斗系统应采用承压管道（承压塑料管、钢塑复合管、金属管）、管配件和接口。管系的工作压力应不小于建筑高度静水压。水泵压力流系统的试验压力为水泵扬程的1.5倍。4.4建筑物雨水系统水力计算4.4.187斗雨水系统计算1由于大多数建筑采用87斗系统，本节雨水系统水力计算重点介绍87型斗系统的水力计算。虹吸式系统、堰流式斗系统的水力计算可参照有关设计手册和给排水统一技术措施。2单斗系统单斗系统的雨水斗、连结管、悬吊管、立管、排出管的管径均相同，系统的设计流量不应超过表4.4.1-1的规定。表4.4.1-1单斗系统的最大排水能力管径（mm）75100150200排水能力（l/s）81632523多斗系统悬吊管上具有1个以上雨水斗的多斗系统，其雨水斗的设计流量按表4.4.1-2选取。最远端雨水斗的设计流量不得超过表中规定。雨水·33·表4.4.1-287型、65型雨水斗单的设计流量管径（mm）75100150200设计流量（l/s）8122640多斗悬吊管的排水能力可按下列公式计算，其中充满度h/D不大于0.8。式中Q——设计流量（m3/s）v——流速（m/s）A——过流断面积（m2）n——粗糙系数R——水力半径（m）I——水力坡度h——悬吊管末端的最大负压（mH2O），取0.5h——雨水斗和悬吊管末端的几何高差（m）L——悬吊管长度（m）悬吊管的管径根据各雨水斗流量之和确定，并宜保持管径不变。各种水力坡度下多斗悬吊管的最大排水能力可查阅《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》第5.4.1条相关表格。多斗系统的立管（包括金属管和非金属管）的最大排水能力按表4.4.1-3确定。表4.4.1-3立管的最大排水流量管径（mm）75100150200250300排水流量（L/s）10～1219～2542～5575～90135～155220～240出户管和其它横管可按悬吊管的方法计算，但△h为横管起点和终点的高差，h为横管起点压力，取1。4.4.2溢流口溢流口的孔口尺寸按下式计算：3/22385hgbQ式中Q——溢流口服务面积内的最大降雨量（L/s）b——溢流口宽度（m）h——溢流孔口高度（m）g——重力加速度（m/s2），取9.814.4.3水泵压力流系统计算1雨水集水池雨水集水池容积：QTV式中Q——雨水流量，其中雨水的设计重现期视雨水溢流进室内带来的危害程度确定，一般宜不低于10年vAQ2/13/21IRnvLhhI/)(·34·同济大学建筑设计研究院技术培训教材/给排水T——时间，宜采用5min2雨水泵雨水泵流量根据Q选取，扬程H按下式计算：式中Z——压力雨水管出口标高与集水池最低水位的几何高差i——水力坡降（m/m）L——雨水管的计算长度（m），包括管道长度和局部水头损失的当量长度2——出水口的自由水头（m）4.5建筑小区雨水设计4.5.1雨水口雨水口的布置应符合如下规定：1水口应设置在道路上的汇水点、低洼处、无分水点的人行道的上游处。双向坡路面应在路两边设置，单向坡路面应在