建筑给排水

后退前进返回本章总目录返回本书总目录第4章建筑屋面雨水排水系统4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统单斗雨水排水系统：悬吊管上连接单个雨水斗。１．雨水斗水气流动状态降雨过程中，随着降雨历时延长，雨水斗前水深不断增加，雨水斗泄流状态可分为三个阶段：后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统掺气量比：指进入雨水斗的空气量与雨水量的比值。从图中的K～Qy关系曲线可知，按降雨历时t,雨水斗泄流状态可分为三个阶段。雨水斗泄流量Qy与天沟水深h、掺气量比K、雨水入口处压力值P1、流量递增时间t等参数的关系见雨水泄流量与各个参数的关系图１和图2。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统QyQyKP1QLj雨水泄流量与各个参数的关系图１泄流量Qy与各个参数之间的关系式中K——渗气量比；P1——雨水入口处压力值。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统QyQyhL1ttBtAABQLj泄流量Qy与各个参数之间的关系式中h——天沟水深；hL1——临界水深；t——流量递增时间。雨水泄流量与各个参数的关系图2后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统降雨初始阶段（0≤t≤tA）:降雨刚开始，只有少量雨水汇集到雨水斗，天沟水深比较浅。随着汇水面积的增加，天沟水深增加较快，随着水深的增加，掺气量逐渐增大，当tA时达到最大数值后，掺气量逐渐下降。初始阶段天沟水深较浅，雨水泄流量较小，雨水在连接管内呈附壁流或膜流，管道中心空气畅通，管内压力约等于大气压。雨水泄流为气水两相重力流。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统过渡阶段（tA≤t≤tB）：汇流面积逐渐增大，天沟水深增加，导致泄流量增大。由于暴雨强度减小，水深增加缓慢，近似为线形关系。而天沟水位增大，泄流量增大，则雨水斗的进气面积减小，掺气量迅速下降，到tB时K=0。随着天沟水位的逐渐增大，立管中的水流状态是在变化的，频繁形成水塞，出现抽吸力，管内压力增加比较快，形成是重力——压力气水两相流。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统饱和阶段（tB≤t＜∞）：tB以后hg增大，天沟水深完全淹没雨水斗，雨水斗不再掺气，管道内为满流。泄流量随天沟水位增大而增大，但水位增大所提供的能量，不足以克服流量增大所造成的管内水头损失，所以泄流量Qy基本不再增大，tB点的水深为临界水深hL1。天沟水深急剧上升，泄水由抽力进行，这时管内成为有压流。由以上分析可知，雨水排泄能力取决于天沟位置高度，天沟水深越大泄水能力越大。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统２．悬吊管系统水气流状态悬吊管的泄流能力远小于立管，随着天沟水深的变化，悬吊管内出现不同的压力状态：重力流状态压力流状态气水混合两相流后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统重力流状态：天沟水深比较小时，雨水进入雨水斗时呈自由堰流状态，悬吊管内空气贯通，为不满流的重力流状态。气水混合两相流：天沟水位增加，泄流量增大，悬吊管内压力会出现壅水状态的气水两相流。如立管中形成水塞，则会产生抽吸作用，利于雨水的排泄。压力流状态：满流时为压力流。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统３．立管的水气流动状态立管的泄流能力大于悬吊管的泄流能力。初始阶段：立管内是附壁水膜重力流，管道内压力变化不大。随着天沟水位增大，立管水流呈气水两相流，立管上部为负压区，下部为正压区，压力的变化近似为线形关系。立管上部形成负压后：会对悬吊管产生抽吸作用，悬吊管的水流进入立管时，由横向转为竖向，呈紊流状态，气水混掺剧烈，形成完全的两相流，流速降低，从而使立管的下部呈现正压状态。后退前进返回本章总目录返回本书总目录单斗系统管内压力分布示意图上部形成负压下部形成正压后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统当天沟水位增大到雨水斗不再抽吸空气时，即淹没流状态，立管内为单相压力流。天沟水位继续增大时，其增加的水头主要用于克服管道的摩阻，对泄流量影响不大。一般情况下雨水管道处于气水两相流状态，只有当雨水量较大，设计时又没有设置溢水口时，才会出现单相压力流状态。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统４．排出管的水气流动状态立管中的雨水进入横向的排出管时，水流速度的大小和方向都剧烈变化，动能转变为势能，流速降低而水深增加，在转弯处发生壅水，形成水跃，水流波动剧烈。泄流量降低，是使立管下半部产生正压的主要原因，不利于雨水的顺利排放。排出管一般采用与立管同样的管径，也有的设计在首层检查口下放大一号管径，以增大过流面积，使水流趋于平稳，以缓解上述现象，避免检查井冒水。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统５．埋地管水气流动状态密闭式排水系统中，埋地管上设置检查口，检查口放在检查井内，称为检查口井。高速水流挟带气体进入埋地横管后，受到下游水流的阻碍，发生壅水现象。水流速度迅速减小的同时，水中的气体逐渐从水中分离出来，聚集在管道断面的上部，形成气室，气室逐渐增大，对管道中的水流液面形成一定的压力此时水力坡度不仅是管道坡度一项，还有液面压力产生的水力坡度，则水流为气水两相的有压非满流，有助于提高埋地管的排水能力。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统敞开式排水系统中，排出管与埋地管的连接处设置检查井。水流状态与检查井中的水流接入方式有关。直冲型接入：进、出检查井的管道轴线在一条直线上。水力现象：高速水流以直冲型接入检查井时，速度骤减，其动能一部分消耗于克服水头损失，另一部分在检查井中转变为位能，使检查井水位升高。同时由于气、水运动不同步，高速水流中挟带的气体受浮力作用产生垂直运动，混掺现象激烈，使水流在检查井内上下翻滚，水流紊乱，阻挠水流顺利进入下游的埋地管。注意：如设计不当，极易出现检查井冒水。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.1单斗雨水排水系统垂直接入：进、出检查井的管轴线成90°。水力现象：排出管中的高速水流直冲检查井井壁，受井壁阻挡，水流则上下翻滚，使检查井内的水流旋转紊乱，另一方面，水流的动能在检查井转变成位能，同时水中所携带的气体，也会逸出，井中水位迅速升高，水位升高超过井深，就会冒水。注意：垂直接入方式更容易出现检查井冒水现象，设计中应尽量避免。后退前进返回本章总目录返回本书总目录4.2雨水内排水系统中的水、气流动规律4.2.2多斗雨水排水系统多斗雨水系统：一根悬吊管上连接一个以上与大气连通的雨水斗。特点:同一建筑屋面上降雨是均匀的，但一根悬吊管上，处于不同位置的雨水斗，在雨水斗直径和汇水面积相同的情况下泄流能力不同。距离立管越远的雨水斗，泄流量越小；距离立管越近的雨水斗，泄流量越大。·后退前进返回本章总目录返回本书总目录多斗系统雨水斗设置位置及流量曲线图