虹吸式雨水排水系统工作原理及施工要求

目录

1.工作原理
2.天沟计算
3.系统设计
4.施工要求
5.维护管理

1、工作原理

随着时代的前进，当今建筑物正朝着“大面积”、“大体量”的方向发展。在会馆、展馆、体育场馆、大型厂房及候机楼、车站、飞机库等大型工业和民用建筑中，屋面面积很大，这势必导致雨水管道增多，管径增大，影响建筑物的美观和实用。

虹吸式排水系统专用的防漩涡雨水斗内有空气挡板和进水格栅，降雨过程中，雨水通过格栅，侧面进入雨水斗，当屋面汇水达到一定高度时，雨水斗内的反涡流性能将阻挡空气从外界进入，使雨水平稳流进入排水管。同时，保持一定的斗前水深，以满足虹吸现象完全隔断空气的要求。

虹吸雨水的形成过程经历三种流态，重力流、两相流、满管压力流。
在降雨初期，雨水刚刚汇集，斗前水深不大，雨水斗内不能有效阻止空气进入，此时其流态为非满管流，气水逆向流动，此阶段为重力流。
随暴雨的发展，雨水越聚越多，斗前水深加大，空气进入的越来越少，管道内形成断断续续的满管流和掺有气泡的满管流――两相流。
当斗前水深达到一定高度，不再有空气掺入时，便形成满管压力流态。

虹吸式排水系统的弊端
（1）极限设计法：溢流设施。
（2）精确地水力计算。
（3）立管数量少，一根立管发生故障，排水系统瘫痪。
（4）虹吸所需天沟壅水高度较高，雨水斗下沉深度较大。
（5）悬吊管水平长度超过有效高差10倍，虹吸系统不一定经济。
（6）管道密闭性能要求高。

虹吸式排水系统的主要参考设计规范

（1） 《建筑给水排水设计规范》（ GB50015-2003，2009年版）

（2）《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006)

（3）《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》（中国工程建设标准化协会标准CECS183-2005）

2.天沟计算

虹吸雨水系统的设计除系统设计外，天沟设计计算也很重要，但我国现行规范和设计行业内对虹吸雨水系统天沟计算的规定有些欠缺，没有统一的做法，使得不同设计人的计算结果相距甚远，甚至出现了天沟满水向室内漏水的情况.

天沟设计计算公式
当天沟坡度＞0.003时，天沟的排水量应根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006，2011年版)

天沟的计算方法各不相同：
方法一，按１个虹吸雨水斗服务的汇水面积计算；
方法二，天沟集水容积按天沟服务汇水面积内１min的雨水量计算；
方法三，按天沟所服务的汇水面积计算；
方法四，按１个虹吸雨水系统所服务的汇水面积计算。

方法一：按１个雨水斗所服务的汇水面积计算
在天沟内均匀布置虹吸雨水斗，雨水斗间距为
10ｍ，天沟内需设雨水斗数量为120／10＝１２（个），则每个雨水斗所服务的汇水面积为10×42＝420（ｍ２），相应的雨水设计流量为q＝1.5×585×420／10000=36.86(L/s)
当天沟过水断面为0.6ｍ×0.15ｍ时，天沟的排水量为43.66L/s＞36.86L/s，可以满足排水要求。

方法二：天沟集水容积按天沟所服务汇水面积内的1min雨水量计算
１min雨水量（即天沟集水容积）为：442L/s×60s＝26520Ｌ＝26.52m3，天沟长度120m，则天沟过水断面尺寸为：26.52／120＝0.22（m2），当天沟宽度为0.6m，水位高度为0.37m时，天沟的排水量为135L/s，如天沟宽度为１m，则水位高度为0.22m。

天沟计算方法合理性分析
对汇水面积大于5000m2的大型屋面，宜设置不少于2组的虹吸式屋面雨水排水系统。

大型屋面的虹吸雨水系统通常设置多组独立的系统排水，以１个虹吸雨水系统（１个雨水排出口）所服务的汇水面积乘以安全系数来计算天沟尺寸较为合理，同时不同系统的雨水斗应能交叉布置，使任何一个天沟内应至少有２个雨水排水系统。

投稿会员：芳华