建筑给排水雨水排水系统

7.1屋面雨水外排水系统7.2屋面雨水内排水系统7.3雨水内排水系统中水气流动的物理现象7.3.1单斗雨水系统7.3.2多斗雨水排水系统7.4雨水排水系统的水力计算7.4.1雨水量的计算7.4.2普通外排水的设计计算7.4.3天沟外排水的设计计算7.4.4内排水系统设计计算建筑雨水排水系统总目录总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统本章概述建筑雨水排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分，它的任务是及时排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋顶积水对屋顶造成威胁，或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故，以保证人们正常生活和生产活动。本章将对建筑物各种形式的雨水排水系统进行系统介绍。总目录本章总目录屋面雨水系统按照管道的设置位置不同可分为外排水系统、内排水系统。第7章建筑雨水排水系统屋面雨水系统外排水系统内排水系统建筑雨水排水系统的分类总目录本章总目录外排水是指，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。按照屋面有无天沟可以分为以下两种：第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统外排水系统的分类屋面雨水系统外排水系统内排水系统檐沟外排水天沟外排水总目录本章总目录一般用于居住建筑，屋面面积比较小的公共建筑和单跨工业建筑，屋面雨水汇集到屋顶的檐沟里，然后流入雨落管，沿雨落管排泄到地下管沟或排到地面。檐沟外排水雨水斗承雨斗檐沟立管第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统7.1.1檐沟外排水总目录本章总目录天沟外排水天沟一般用于排除大型屋面的雨、雪水。特别是多跨度的厂房屋面，多采用天沟外排水。溢流口山墙泄压管消能池检查井第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统7.1.2天沟外排水总目录本章总目录天沟外排水所谓天沟，是指屋面上在构造上形成的排水沟，接受屋面的雨雪水。雨雪水沿天沟流向建筑物的两端，经墙外的立管排到地面或排到雨水道。天沟消能池检查井雨水斗沉降缝第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统7.1.2天沟外排水总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.1雨水外排水系统7.1.2天沟外排水天沟外排水方式优点：1、在屋面不设雨水斗，管道不穿过屋面，排水安全可靠，不会因施工不善而造成屋面漏水或检查井冒水。2、节省管材，施工方便，有利于厂房内空间利用，也可减少厂区雨水管的埋深。缺点：1、天沟有一定的坡度，而且较长，排水立管在山墙外，寒冷地区排水立管可能冻裂。2、屋面垫层厚，结构负荷大；3、晴天屋面堆积灰尘大，雨天天沟排水不畅总目录本章总目录雨水内排水系统内排水是指屋面设雨水斗，雨水管道设置在建筑内部的雨水排水系统。特点：雨水内排水系统适用于屋面跨度大、屋面曲折（壳形、锯齿形）、屋面有天窗等设置天沟有困难的情况，以及高层建筑、建筑立面要求比较高的建筑、大屋顶建筑、寒冷地区的建筑等不宜在室外设置雨水立管的情况，多采用内排水。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.1概述总目录本章总目录屋面雨水系统根据出户埋地干管是否有自水面密闭系统敞开系统根据立管连接雨水斗的个数分为单斗、多斗雨水排水系统第7章建筑雨水排水系统7.2雨水排水系统7.2.2排水系统分类按雨水管中水流的设计流态可分为重力半有压流雨水系统重力无压流雨水系统压力流雨水系统（虹吸式雨水系统）总目录本章总目录↓单斗雨水排水系统系统：悬吊管上只连接单个雨水斗的系统。↓↓多斗雨水排水系统系统：悬吊管上连接多个雨水斗（一般不得多于4个）的系统。在条件允许的情况下，应尽量采用单斗排水，以充分发挥管道系统的排水能力，单斗系统的排水能力大于多斗系统。多斗系统的排水量大约为单斗的80%。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水排水系统7.2.2排水系统分类总目录本章总目录敞开系统：为非满流的重力排水，检查井设置在室内，敞开式可以接纳生产废水，省去生产废水的排出管，但在暴雨时可能出现检查井冒水现象。密闭系统：雨水由雨水斗收集，进入雨水立管，或通过悬吊管直接排至室外的系统，室内不设检查井。密闭式排出管为压力排水。一般为安全可靠，宜采用密闭式排水系统。第7章建筑雨水排水系统7.2雨水排水系统7.2.2排水系统分类总目录本章总目录压力流（虹吸式）雨水系统：采用虹吸式雨水斗，管道中是全充满的压力流状态，屋面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。重力半有压流雨水系统：管内气水混合，在重力和负压抽吸的作用下流动，也称为87雨水斗系统。设计水流状态为半有压流，系统的设计流量、管材、管道布置等考虑了水流压力的作用。重力无压流雨水系统雨水通过自由堰流入管道，在重力作用下附壁流动，管内压力正常第7章建筑雨水排水系统7.2雨水排水系统7.2.2排水系统分类总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成内排水系统由天沟、雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管等部分组成。雨水斗雨水斗是整个雨水管道系统的进水口，设置在屋面或天沟的最低处，主要作用是最大限度的排泄雨、雪水；对进水具有整流、导流作用，使水流平稳，以减少系统的掺气；同时具有拦截粗大杂质的作用。目前国内常用的雨水斗为65型、79型、87型雨水斗、平蓖雨水斗、虹吸式雨水斗等.总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成总目录本章总目录整流罩下沉式雨水斗进水格栅排出管第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成虹吸式雨水斗总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成连接管连接雨水斗与悬吊管的短管。悬吊管悬吊管与连接管和雨水立管连接，见雨水内排水系统图，对于一些重要的厂房，不允许室内检查井冒水，不能设置埋地横管时，必须设置悬吊管。管径不得小于连接管管径，但不得大于300mm。对于塑料管坡度不小于0.005；对于铸铁管坡度不小于0.01。总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成立管接纳雨水斗或悬吊管的雨水，与排出管连接。一根立管连接的悬吊管根数不多于两根，立管管径不得小于悬吊管管径排出管将立管的水输送到地下管道中，雨水排出管设计时，要留有一定的余地。管径不得小于立管管径。埋地横管密闭系统一般采用悬吊管架空排至室外的，不设埋地横管；敞开系统，室内设有检查井，检查井之间的管为埋地敷设。总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成检查井雨水常常把屋顶的一些杂物冲进管道，为便于清通，室内雨水埋地管之间要设置检查井。设计时应注意，为防止检查井冒水，检查井深度不得小于0.7m。检查井内接管应采用管顶平接，而且平面上水流转角不得小于135º。具体方式见下页示意图所示总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.3内排水系统组成检查井内接管方式135º总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.2雨水内排水系统7.2.4雨水排水系统的选用选择建筑物屋面雨水系统时考虑的因素：建筑物的类型、结构形式、屋面面积大小、当地气候条件以及生活生产的要求，经过技术经济比较，本着安全又经济的原则选择。安全：能迅速及时地将屋面雨水排至室外，屋面溢水频率低，室内管道不漏水，地面不冒水。经济：在满足安全的前提下，系统的造价低，寿命长。总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.3雨水内排水系统中的水气流动规律屋面雨水进入雨水斗时，会挟带一部分空气进入雨水管道，雨水管道中泄流的是水、气两种介质水面深度h进气口的大小进入雨水管道的相对空气量的多少降雨历时汇水面积天沟水深压力波动水流状态重力无压流、重力半有压流、有压流总目录本章总目录讨论：雨水斗和连接管；悬吊管和立管；埋地干管雨水斗和连接管水气流动状态：按降雨历时，雨水斗泄流状态分三个阶段，降雨过程中，随着降雨历时的延长，雨水斗泄流量Qy与天沟水深h、掺气量比K（进入雨水斗的空气量与雨水量之比）、雨水入口处压力值P1、流量递增时间t等诸参数的关系见下页图。第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统①初始阶段（0≤tta，ɑ1/3）Q-h:泄流量和h↑速度缓慢。Q-K:K急剧上升，在tA处达到最大。Q-P：压力增加但变化缓慢。——水气两相重力流②过渡阶段（ta≤ttb，1/3≤ɑ1）Q-h：h增加缓慢近似线性,泄流量增长速率小。Q-K：K↓，tB时K=0。Q-P：管内压力增加较快。——水气两相压力流总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统③饱和阶段（tbt，ɑ=1）Q-h：Q基本不增加。Q-K:K=0，Q不增加，h↑，泄水由抽力进行。——单相压力流总目录本章总目录QyQyhL1ttBtAABQAh泄流量Qy与各个参数之间的关系—２h—天沟水深hL1—临界水深T—流量递增时间第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统总目录本章总目录泄流量Qy与各个参数之间的关系—１k—渗气量比。P1—雨水入口处压力值。第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统QykQyP1QA总目录本章总目录悬吊管与立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：重力流状态气水混合两相流压力流状态第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统总目录本章总目录初始阶段：因在初始阶段泻流量较小，管内充满度较小，是非满流，大气可以自由流通，悬吊管内压力变化小。立管内也是附壁水膜流，立管内流速大于悬吊管内流速，雨水会挟带部分空气向下流动，其空间会由经雨水斗、连接管、悬吊管的空气来补充，所以压力变化也很小。（重力流状态）第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统过渡阶段：悬吊管内：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。管内压力波动大，悬吊管的水头损失迅速增加，可利用的水头几乎不变，管内的负压不断增大。在立管中，随着水流向下流动，可利用的水头迅速增加，立管内的负压迅速减少，至某一高度时压力为零。再向下管内压力为正，立管底部压力达到最大值。气水混合两相流总目录本章总目录第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统饱和阶段：雨水斗被完全淹没不进气，悬吊管和立管属于单相流，受位能和系统管路压力损失的制约，悬吊管起端压力可能是负压也可能是正压。随悬吊管的延伸，管内压力逐渐减少，负压值增大，在悬吊管和立管连接处负压值最大，形成虹吸，立管内的压力变化规律同上。（压力流状态）总目录本章总目录埋地干管水气流状态初始阶段:充满度很小有自由水面的波浪流、脉动流，系统内压力变化很小（重力流状态）过渡阶段：密闭系统：水中挟带的气体随水流运动的同时，受浮力作用作垂直运动扰动水流，使水流掺气现象激烈，形成满管的汽水乳化流，导致水流阻力和能量损失的增加。但随着气泡能量减少，从水中分离出来，形成气室，水力坡度增加，增加了埋地管的排水能力。（水气两相重力半有压）第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统总目录本章总目录敞开式内排水系统：高速水流进入检查井，流速骤减，动能转化为势能，检查井内水位上升。夹气水流在检查井内上下翻滚，使井内水流旋转紊乱，阻挠水流进入下游埋地管。饱和阶段：随着水的流动，水头损失增加，埋地干管正压值逐渐减少。（压力流状态）第7章建筑雨水排水系统7.3内排水系统中的水气流动物理现象7.3.1单斗雨水系统总目录本章总目录•结论：•初始阶段：泄流量较少，管内气流畅通，压力稳定，是水气两相重力无压流；•过渡阶段：泄流量较大，管内气流不通畅，管内压力不稳定，变化大，雨水靠重力和负压抽吸流动，是水气两相重力半有压流；•饱和阶