屋面雨水排水系統(tǒng)教學講座PPT.ppt

,課題：雨水系統(tǒng) -葛明亮,概述： 1.1 屋面雨水系統(tǒng)的分類與組成 1.2 雨水內排水系統(tǒng)中水氣流動的物理現(xiàn)象 1.3 雨水排水系統(tǒng)的水力計算 1.4 壓力流（虹吸式）雨水排水系統(tǒng),建筑屋面雨水排水系統(tǒng),屋面雨水系統(tǒng)按照管道的設置位置不同可分為外排水系統(tǒng)、內排水系統(tǒng)。,屋面雨水系統(tǒng),外排水 系統(tǒng),內排水 系統(tǒng),1.1 屋面雨水排水系統(tǒng)的分類與組成,按照雨水在管道內的流態(tài)不同可分為：,屋面雨水系統(tǒng),壓力流,重力 無壓流,重力 有壓流,1.1.1 屋面雨水排水系統(tǒng)分類,按屋面的排水條件分檐溝、天溝和無溝排水。,屋面 雨水系統(tǒng),外排水 系統(tǒng),無溝外排水,檐溝外排水,天溝 外排水,按出戶埋地橫干管是否有自由水面分為敞開式和密閉式排水系統(tǒng)。,屋面雨水系統(tǒng),密閉式排水 系統(tǒng),敞開式 排水系統(tǒng),按一根立管連接的雨水斗數量分為單斗系統(tǒng)和多斗排水系統(tǒng)。,屋面雨水系統(tǒng),多斗 系統(tǒng),單斗系統(tǒng),1.檐溝外排水,一般用于居住建筑， 屋面面積比較小的公共建 筑和單跨工業(yè)建筑，屋面 雨水匯集到屋頂的檐溝里， 然后流入雨落管，沿雨落 管排泄到地下管溝或排到 地面。,檐溝外排水,雨水斗,承雨斗,檐溝,立管,1.1.2 建筑雨水排水系統(tǒng)的組成,天溝,一般用于排除大型屋 面的雨、雪水。特別是多 跨度的廠房屋面，多采用 天溝外排水。,溢流口,山墻,泄壓管,消能池,檢查井,2.天溝外排水,所謂天溝，是指屋面上在構造上形成的排水溝，接受屋面的雨雪水。 雨雪水沿天溝流向建筑物的兩端，經墻外的立管排到地面或排到雨水道。,天溝,消能池,檢 查 井,雨水斗,沉降縫,2.天溝外排水,雨水內排水系統(tǒng) 內排水是指屋面設雨水斗，雨水管道設置在建筑內部的雨水排水系統(tǒng)。 雨水內排水系統(tǒng)適用于屋面跨度大、屋面曲折（殼形、鋸齒形）、屋面有天窗等設置天溝有困難的情況，以及高層建筑、建筑立面要求比較高的建筑、大屋頂建筑、寒冷地區(qū)的建筑等不宜在室外設置雨水立管的情況，多采用內排水。,3 雨水內排水系統(tǒng),單斗雨水排水系統(tǒng)系統(tǒng)： 懸吊管上只連接單個雨水斗的系統(tǒng)。 多斗雨水排水系統(tǒng)系統(tǒng)： 懸吊管上連接多個雨水斗（一般不得多于4個） 的系統(tǒng)。 在條件允許的情況下，應盡量采用單斗排水， 以充分發(fā)揮管道系統(tǒng)的排水能力，單斗系統(tǒng)的排水 能力大于多斗系統(tǒng)。多斗系統(tǒng)的排水量大約為單斗 的80% 。,內排水系統(tǒng)由天溝、雨水斗、連接管、懸吊管、 立管、排出管等部分組成。 1.雨水斗 雨水斗是整個雨水管道系統(tǒng)的進水口，主要作 用是最大限度的排泄雨、雪水；對進水具有整流、 導流作用，使水流平穩(wěn)，以減少系統(tǒng)的摻氣；同時 具有攔截粗大雜質的作用。 目前國內常用的雨水斗為65型、79型、87型雨 水斗、平蓖雨水斗、虹吸式雨水斗等.,整流罩,下沉式雨水斗,進水格柵,排出管,虹吸式雨水斗,內排水系統(tǒng)組成,2.連接管 連接雨水斗與懸吊管的短管。 3.懸吊管 懸吊管與連接管和雨水立管連接，見雨水內排 水系統(tǒng)圖，對于一些重要的廠房，不允許室內檢查 井冒水，不能設置埋地橫管時，必須設置懸吊管。,4.立管 接納雨水斗或懸吊管的雨水，與排出管連接。 5.排出管 將立管的水輸送到地下管道中，雨水排出管設 計時，要留有一定的余地。 6.埋地橫管 密閉系統(tǒng)一般采用懸吊管架空排至室外的，不 設埋地橫管；敞開系統(tǒng)，室內設有檢查井，檢查井 之間的管為埋地敷設。,7.附屬構筑物：檢查井、檢查口、排氣井 雨水常常把屋頂的一些雜物沖進管道，為便于 清通，室內雨水埋地管之間要設置檢查井。設計時 應注意，為防止檢查井冒水，檢查井深度不得小于 0.7m。檢查井內接管應采用管頂平接，而且平面上 水流轉角不得小于135。 具體方式見下頁示意圖所示,檢查井內接管方式,135,屋面雨水排除必須按重力流或壓力流設計。檐溝外排水系統(tǒng)應按重力流設計；工業(yè)廠房、庫房、公共建筑的大型屋面雨水排水、長天溝外排水系統(tǒng)宜按壓力流設計；內排水系統(tǒng)可按重力流或壓力流設計；大屋面工業(yè)廠房和公共建筑宜按多斗壓力流設計，且同一壓力流系統(tǒng)的雨水斗宜設置在同一水平面上。 高層建筑屋面雨水排水宜按重力流設計。高層建筑裙房屋面的雨水應單獨排放。陽臺排水系統(tǒng)應單獨設置，陽臺雨水立管底部應間接排水。,1.1.3 雨水排出系統(tǒng)的選用,單斗雨水排水系統(tǒng)： 懸吊管上連接單個雨水斗的雨水排水系統(tǒng)。 雨水斗水氣流動狀態(tài)： 降雨過程中，隨著降雨歷時的延長，雨水斗泄流量qy與天溝水深h、摻氣量比k、雨水入口處壓力值p1、流量遞增時間t等諸參數的關系見下頁圖。,1.2 內排水系統(tǒng)中的水氣流動物理現(xiàn)象 1.2.1 單斗雨水系統(tǒng),qy,qy,k,p1,qlj,泄流量qy與各個參數之間的關系 k 滲氣量比。 p1 雨水入口處壓力值。,k,qy,qy,hl1,t,tb,ta,a,b,qlj,h,泄流量qy與各個參 數之間的關系 h 天溝水深 hl1 臨界水深 t 流量遞增時間,懸吊管系統(tǒng)水氣流狀態(tài) 懸吊管的泄流能力遠小于立管，隨著天溝水深的變化，懸吊管內出現(xiàn)不同的壓力狀態(tài)：,重力流狀態(tài),氣水混合 兩相流,壓力流狀態(tài),重力流狀態(tài)：天溝水深比較小時，雨水進入雨水斗時呈自由堰流狀態(tài)，懸吊管內空氣貫通，為不滿流的重力流狀態(tài)。 氣水混合兩相流：天溝水位增加，泄流量增大，懸吊管內壓力會出現(xiàn)壅水狀態(tài)的氣水兩相流。如立管中形成水塞，則會產生抽吸作用，利于雨水的排泄。 壓力流狀態(tài)：滿流時為壓力流。,多斗系統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)： 一根懸吊管上接幾個（一般不超過4個）雨水斗。 特點： 一根懸吊管上的不同位置的雨水斗的泄流能力不同，距離立管越遠的雨水斗，泄流量越小，距離立管越近的雨水斗泄流量越大。,1.2.2 多斗雨水排水系統(tǒng),1. 設計暴雨強度q 設計暴雨強度公式中應有重現(xiàn)期p 和屋面集水時間t兩個參數。設計重現(xiàn)期應根據生產工藝及建筑物的性質確定，一般采用一年，工業(yè)建筑可參考下頁表各種數據確定。,1.3 雨水排水系統(tǒng)的水力計算 1.3.1 雨水量計算,2. 匯水面積f(m2) 屋面匯水面積一般較小，一般以m2計算。屋面有一定的坡度，匯水面積應按照水平投影面積計算。 3. 渲泄能力系數k1 設計重現(xiàn)期為一年，屋面坡度小于2.5%時，k1取1.0；屋面坡度大于2.5%時，k1取1.52.0。,1.3 雨水排水系統(tǒng)的水力計算 1.3.1 雨水量計算,4. 雨水量計算公式, 屋面雨水設計流量，l/s; 屋面設計匯水面積，m2； 當地降雨歷時5min時的暴雨強度,l/（s104 m2）； 當地降雨歷時5min時的小時降雨厚度,mm/h; 設計重現(xiàn)期為一年時的屋面渲泄能力系數。,q f q5 h5 k1,根據屋面坡度和建筑無立面要求等情況，按經驗布置立管，劃分并計算每根立管的匯水面積，計算每根立管需排泄的雨水量q 。查下表使設計雨水量不大于表中最大設計泄流量，確定雨水立管管徑。,雨水立管最大設計泄流量,普通外排水設計計算,1. 雨水斗 渲泄流量與雨水斗前水深有關，隨水深增大而增大，斗前水深一般不超過100mm。 下表是雨水斗前水深83.7mm時，一個雨水斗最大允許泄流量。,天溝外排水設計計算,2. 連接管：管徑一般和雨水斗相同，直接選用。 3. 懸吊管 懸吊管的泄流量與連接的雨水斗個數、管道坡度、管道長度等因素有關。 當建筑屋面渲泄能力系數k1=1，5min小時降雨厚度h5=100mm/h時，多斗系統(tǒng)懸吊管最大允許匯水面積見附錄。當建筑屋面坡度大于2.5%，渲泄能力系數k1不等于1時，應按匯水面積折算成相當于k1=1時的匯水面積f。,4. 立管 立管連接一根懸吊管時，立管管徑與懸吊管管徑相同。若一根立管連接兩根懸吊管時，應計算立管的匯水面積，再根據5min小時降雨厚度h5、“k1=1時立管最大允許匯水面積表”確定管徑。 5. 排出管 管徑一般與立管相同，為改善排水系統(tǒng)的泄水能力，也可以比立管大一級。,6. 埋地管 為排水通暢，坡度應不小于0.003。敞開式排水系統(tǒng)按非滿流設計，最大允許充滿度在管徑小于或等于300mm時為0.50；管徑350450mm時為0.65； 管徑大于500mm時為0.80。密閉式內排水系統(tǒng)按滿流計算。 埋地管計算方法和步驟與懸吊管相同。,內排水系統(tǒng)設計計算包括選擇布置雨水斗，布置并確定連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管。 根據最大允許泄流量換算成最大允許匯水面積：,內排水系統(tǒng)設計計算,（接下頁）,n=3600/ h5 f q k1 n,降雨強度h5與系數n的關系表, 最大允許匯水面積,m2； 最大允許泄流量； 渲泄能力系數； 取決于5min小時降雨厚的系數度，取值見下表,（接上頁）,壓力流排水系統(tǒng)，同一系統(tǒng)的雨水斗應在同一水平面上，長天溝外排水系統(tǒng)宜按單斗壓力流設計；密閉式內排水系統(tǒng)，宜按壓力流排水系統(tǒng)設計；單斗壓力流排水系統(tǒng)應采用65型和79型雨水斗；多斗壓力流排水系統(tǒng)應采用多斗壓力流排水型雨水斗，其排水負荷和狀態(tài)應符合下表的要求。,1.4 壓力流（虹吸式）雨水派水系統(tǒng),虹吸雨水的特點,虹吸排水水力分析,壓力流屋面雨水排水管道總水頭損失與流出水頭之和不得大于雨水管進、出口的幾何高差；懸吊管的水頭損失不得80 kpa。 懸吊管設計流速不宜1 m/s，立管設計流速不宜10 m/s。 壓力流排水管系出口應放大管徑，其出口水流速度不宜1.8 m/s，如其出口水流速度1.8 m/s時，應采取消能措施。 壓力流排水系統(tǒng)宜采用內壁較光滑的帶內襯的承壓排水鑄鐵管、承壓塑料管和鋼塑復合管等，其管材工作壓力應大于建筑物凈高度產生的靜水壓。用于壓力流的塑料管，其管材抗環(huán)變形外力應0.15 mpa。,單斗壓力流排水系統(tǒng)計算,(1)單斗壓力流排水管系設計負荷按公式 式中 q壓力流管道負荷，ls； d管道計算內徑，m； h雨水管系進、出口幾何高差，m； l計算管道長度，m； g重力加速度，9.81 ms2； 局部阻力系數，65型、79型雨水斗=1.00； 沿程阻力系數，按下式計算。,式中 沿程阻力系數； d管道計算內徑，m； g重力加速度，9.81 m/s2； n管道內壁粗糙系數。,.多斗壓力流排水系統(tǒng)計算,多斗壓力流排水系統(tǒng)設計計算的基本要求與單斗壓力流排水系統(tǒng)相同，但多斗壓力流排水管系各節(jié)點的上游不同支路的計算水頭損失之差，在管徑dn75時，不應10 kpa；在管徑dn100時，不應5 kpa。,式中 hy管道沿程水頭損失，kpa； qy設計流量，m3s； l計算管段長度，m； d管徑，m； c海曾威廉公式的流速系數，塑料管c=130，水泥內襯鑄鐵管c=110，鑄鐵管、焊接鋼管c=100。,多斗壓力流排水管道沿程水頭損失計算,式中 hj管道局部水頭損失，kpa； v管道內的平均水流速度，一般指局部阻力后的流速，m/s； g重力加速度，9.81 m/s2； 局部阻力系數。,多斗壓力流排水管道局部水頭損失計算 (,局部水頭損失系數,建筑屋面雨水排水工程應設置溢流口、溢流堰、溢流管