第3章建筑雨水排水系統(tǒng)

第6章建筑屋面雨水排水系統(tǒng)6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算１．設(shè)計暴雨強度雨水設(shè)計流量是雨水排水系統(tǒng)最基本的參數(shù)，按降雨強度計算，各地區(qū)的氣候條件不同，降雨強度計算公式不同：式中

q——設(shè)計降雨強度，L/s·ha；

P

——設(shè)計重現(xiàn)期，a；

t——降雨歷時，min；

A、c、n、b——當(dāng)?shù)氐慕涤陞?shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法確定。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算各地的降雨強度公式可以在室外排水設(shè)計手冊中查出。如當(dāng)?shù)責(zé)o降雨強度公式時，可以根據(jù)當(dāng)?shù)赜炅坑涗涍M(jìn)行推算，或借用鄰近地區(qū)的降雨強度公式進(jìn)行計算。

北京地區(qū)的設(shè)計降雨強度可按下式計算：6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算

屋面雨水排水管道的設(shè)計降雨歷時可按5min計算，居住小區(qū)的雨水管道設(shè)計降雨歷時應(yīng)按下式計算：式中

t——降雨歷時，min；

t1

——地面集水時間，min，視距離長短、地形坡度和地面覆蓋情況而定，一般可以選5～10min；

M

——折減系數(shù)，小區(qū)支管和接戶管：M=1，小區(qū)干管、暗管：M=2，明溝M=1.2；

t2

——排水管道內(nèi)的雨水流行時間，min。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算２．匯水面積F（1）屋面的水平投影面積計算，而不是屋頂?shù)膶嶋H面積計算。（2）對于高出屋面的側(cè)墻的匯水面積計算：1）一面?zhèn)葔?，按?cè)墻面積的50%折算成匯水面積；2）二面相鄰側(cè)墻，按二面相鄰側(cè)墻面積的平方和的平方根的50%折算成匯水面積；3）兩面相對等高側(cè)墻，可不計匯水面積；4）兩面相對不同高度側(cè)墻，可按高出低墻上面面積的50%折算成匯水面積；6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算２．匯水面積F

（3）坡度大的屋面，當(dāng)屋面豎向投影面積大于水平投影面積的10%，則豎向投影面積的50%折算成匯水面積；（4）窗井、貼近建筑外墻的地下汽車庫出入口坡道和高層建筑裙房屋面的雨水匯水面積，還應(yīng)附加其高出部分側(cè)墻面積的1/2；（5）屋面按分水線的排水坡度劃分為不同排水區(qū)時，應(yīng)分區(qū)計算集雨面積。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算３．設(shè)計重現(xiàn)期設(shè)計重現(xiàn)期根據(jù)建筑物的重要程度、匯水區(qū)域的性質(zhì)、地形特點、氣象特點等因素確定。近年來，由于建筑標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，P值也有增大的趨勢，各種匯水區(qū)域的設(shè)計重現(xiàn)期不宜小于下表中的數(shù)值。

6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算各種匯水區(qū)域的設(shè)計重現(xiàn)期

匯水區(qū)域名稱設(shè)計重現(xiàn)期（a）屋面一般性建筑2～5重要公共建筑≥10室外場地小區(qū)1～3車站、碼頭、機(jī)場的基地2～5下沉式廣場、地下車庫坡道出入口5～506.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

徑流系數(shù)6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算４．雨水量計算公式雨水設(shè)計流量按下式計算：式中

Q——雨水設(shè)計流量，L/s；

qj——設(shè)計暴雨強度，L/s·ha；

Ψ——徑流系數(shù)

F——匯水面積，㎡。

注：當(dāng)采用天溝集水且溝檐溢水會流入室內(nèi)，設(shè)計暴雨強度應(yīng)乘以1.5的系數(shù)。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.1屋面雨水設(shè)計流量計算

式中Q——雨水設(shè)計流量，L/s；

Ψ——徑流系數(shù)，建筑屋面可采用Ψ

=0.9；

F——匯水面積，㎡；

h5——當(dāng)?shù)亟涤隁v時為5min時的小時降雨厚度，mm/h。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)１．雨水斗泄流量重力流狀態(tài)下，雨水斗的排水狀況是自由堰流，通過雨水斗的泄流量與雨水斗進(jìn)水口直徑和斗前水深有關(guān)，可按環(huán)形溢流堰公式計算：半有壓流和壓力流狀態(tài)下，排水管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓抽吸，通過雨水斗的泄流量為：

6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)各種類型雨水斗的最大泄流量可按下表選取。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)２．天溝流量屋面天溝為明渠排水，天溝水流流速可按明渠均勻流公式計算式中

Q——天溝排水流量，m3／s；

v——流速，m／s；

n——天溝粗糙度系數(shù)，與天溝材料及施工情況有關(guān)，見各種抹面天溝n值表；

i——天溝坡度，不小于0.003；

ω——天溝過水?dāng)嗝娣e，m2。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)各種抹面天溝n值表天溝壁面材料n天溝壁面材料n水泥砂漿光滑抹面0.011噴漿護(hù)面0.016～0.021普通水泥砂漿抹面0.012～0.013不整齊表面0.020無抹面0.014～0.017豆砂瀝青瑪碲脂表面0.0256.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)３．橫管橫管包括懸吊管、管道層的匯合管、埋地橫干管和出戶管，橫管可以近似地按圓管均勻流計算：I的確定分為重力流和重力半有壓流兩種情況。橫管的管徑根據(jù)各雨水斗流量之和確定，并宜保持管徑不變。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)I—水力坡度，重力流的水力坡度按照管道敷設(shè)坡度計算，金屬管不小于0.01，塑料管不小于0.005；重力半有壓的水力坡度與橫管兩端管內(nèi)的壓力差有關(guān)，按下式計算：式中

h——橫管兩端管內(nèi)的壓力差；mH20，懸吊管按其末端（立管與懸吊管連接處）的最大負(fù)壓值計算，取0.5m，埋地橫干管按起端（立管與橫干管連接處）的最大正壓值計算，取1.0m；

Δh——位置水頭，mH20；懸吊管是指雨水斗頂面至懸吊管末端的幾何高差，m，埋地橫干管是指其兩端的幾何高差。

管徑

I75mm100mm150mm200mm250mm0.023.076.6319.5542.1076.330.033.778.1223.9451.5693.500.044.359.3827.6559.54107.960.054.8610.4930.9166.57120.190.065.3311.4933.8672.92132.220.075.7512.4136.5778.76142.82多斗懸吊管（鑄鐵、鋼管）最大排水能力（L/s）[措施]

管徑

I90×3.2110×3.2125×3.7160×4.7200×5.90.025.7610.2014.3027.6650.120.037.0512.4917.5133.8861.380.048.1414.4220.2239.1270.870.059.1016.1322.6173.7379.240.069.9717.6724.7747.9186.800.0710.7719.0826.7551.7593.76多斗懸吊管（塑料管）最大排水能力（L/s）[措施]6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)４．立管重力流狀態(tài)下雨水排水立管按水膜流計算：式中

Q——立管排水流量，L/s；

Kp——粗糙高度，m，塑料管取15×10－6m，鑄鐵管取25×10－5m；

α——充水率，塑料管取0.3，鑄鐵管取0.35；

d——管道計算內(nèi)徑，m。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)重力半有壓流狀態(tài)雨水排水立管按水塞流計算，鑄鐵管充水率：α＝0.57～0.35

小管徑取大值，大管徑取小值。重力半有壓流除重力作用外，還有負(fù)壓抽吸作用，故：重力半有壓流系統(tǒng)立管的排水能力大于重力流。單斗系統(tǒng)立管管徑：與雨水斗口徑、懸吊管管徑相同；多斗系統(tǒng)立管管徑：根據(jù)立管設(shè)計排水量按重力半有壓流立管的最大允許泄流量表確定。重力流屋面雨水排水立管泄流量[規(guī)范]重力半有壓流立管的最大允許泄流量表[手冊]管徑（mm）75100150200250300排水流量（L／s）多層建筑10194275135220高層建筑122555901552406.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)５．溢流口功能：主要是雨水系統(tǒng)事故時排水和超量雨水排除。按最不利情況考慮，溢流口的排水能力應(yīng)不小于50年重現(xiàn)期的雨水量。溢流口的孔口尺寸可按下式近似計算：式中

Q——溢流口服務(wù)面積內(nèi)的最大降雨量，L/s；

b——溢流口寬度，m；

h——溢流孔口高度，m；

m——流量系數(shù)，取385；

g——重力加速度，m/s2，取9.81。6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

５．溢流口H6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

５．溢流口6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)

５．溢流口6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.2系統(tǒng)計算原理與參數(shù)５．溢流口屋面雨水最小排水能力

q屋面雨水管道的排水系統(tǒng)+q溢流設(shè)施宣泄雨水能力=q總排水能力

一般建筑：P排水+P溢流≥10aqY重要建筑：P排水+P溢流≥50aqY

6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟１．普通外排水系統(tǒng)(宜按重力無壓流系統(tǒng)設(shè)計)根據(jù)屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，確定立管間距；計算每根立管的匯水面積；求每根立管的泄水量；按堰流式斗雨水系統(tǒng)查重力流立管最大允許泄流量表，確定立管管徑。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟

２．天溝外排水天溝布置即確定天溝的分水線及每條天溝的匯水面積；按照屋面的構(gòu)造一般應(yīng)在伸縮縫或沉降縫作為天溝分水線，單坡的排泄長度不得大于50m。天溝較長時，坡度不能太大，但最小坡度不得小于0.003。確定天溝斷面天溝形狀：矩形、梯形、半圓形、三角形等。天溝尺寸：根據(jù)排水量、天溝匯水面積計算，根據(jù)每一條天溝應(yīng)該排泄的雨水量計算天溝斷面面積ω。設(shè)計時：常采用斷面凈尺寸為400mm×400mm，保護(hù)高度不小于

100mm。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟天溝布置圖天溝消能池檢查井雨水斗沉降縫6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟計算水流速度根據(jù)天溝的斷面尺寸，應(yīng)用明渠均勻流公式計算天溝的允許水流速度υ和允許泄流量Q。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟式中Q

——雨水的允許泄流量，L/s；

ω——天溝的迂水?dāng)嗝婷娣e，m2；

v——天溝內(nèi)水流速度，m/s；

R——水力半徑，m

；

i——天溝坡度，i≥0.003

；

n——天溝粗糙度系數(shù)，與天溝材料及施工情況有關(guān)，見各種抹面天溝n值表。各種抹面天溝n值表點擊查看6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟計算需要排除的雨水量根據(jù)建筑物的性質(zhì)選定設(shè)計重現(xiàn)期P，根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋┯陱姸裙接嬎鉸5

或h5

，則需要排除的雨水量按式計算為：

K——校正系數(shù)，一般取1。當(dāng)屋面坡度較大時且短時積水會造成危害時（例如有的天溝溢水會流入室內(nèi)），取1.5。比較qy、Q，應(yīng)滿足：Q≥qy

，以保證天溝的安全排水。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟

溢流口為防止降雨量過大時，天溝翻水危害建筑物安全，在女兒墻上，山墻上設(shè)置溢流口。溢流口的排水量按堰流的流量公式計算：式中

Q——溢流口流量，L/s；

m——流量系數(shù)；

b——溢流口寬度，m；

H——溢流口前的水頭，m。

其中的流量應(yīng)能夠達(dá)到設(shè)計重現(xiàn)期對應(yīng)的暴雨流量。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟天溝的設(shè)計計算有兩種情況：

已知：天溝的長度、形狀、幾何尺寸、坡度、材料和匯水面積求解：校核重現(xiàn)期是否滿足要求

已知：天溝的長度、坡度、材料、匯水面積和設(shè)計重現(xiàn)期求解：天溝的形狀和幾何尺寸點擊查看具體步驟點擊查看具體步驟6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟３．重力流內(nèi)排水系統(tǒng)計算的內(nèi)容：

為了簡化計算，迅速確定雨水斗的規(guī)格和數(shù)量，將雨水斗的最大允許泄流量換算成小時降雨厚度h5情況下最大允許匯水面積。選擇布置雨水斗，布置連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管,計算確定連接管、懸吊管、立管、排出管和埋地管管徑。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟３．重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)小時降雨厚度h5情況下最大允許匯水面積。

徑流系數(shù)ψ已知，將雨水斗最大泄流量表中的雨水斗最大允許泄流量帶入上式，可得雨水斗最大允許匯水面積表，見雨水斗最大允許匯水面積表。雨水斗最大泄流量表點擊查看重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計步驟：根據(jù)建筑物內(nèi)部墻、梁、柱的位置，屋面的構(gòu)造和坡度劃分為幾個系統(tǒng)，確定立管的數(shù)量和位置；根據(jù)各個系統(tǒng)的匯水面積，參照雨水斗最大允許匯水面積表確定雨水斗的規(guī)格和數(shù)量；確定連接管管徑：連接管管徑與雨水斗出水管管徑相同。單斗系統(tǒng)，懸吊管、立管、排出橫管的管徑均與連接管管徑相同。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計步驟：計算懸吊管連接的各雨水斗流量之和，確定（重力流）或計算（重力有壓流）水力坡度，查懸吊管（鑄鐵管、鋼管）

水力計算表或懸吊管（塑料管）水力計算表，確定懸吊管的管徑，懸吊管的管徑宜保持不變。計算立管連接的雨水斗泄流量之和，查立管最大允許泄流量表，確定立管管徑，當(dāng)立管只連接一根懸吊管時，因立管管徑不得小于懸吊管管徑，所以立管管徑與懸吊管管徑相同。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步驟重力流和重力半有壓流內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計步驟：排出管管徑一般與立管管徑相同；如果為了改善整個雨水排水系統(tǒng)的泄水能力，排出管也可以比立管放大1級管徑。計算埋地干管的設(shè)計排水量，確定（重力流）或計算（重力有壓流）水力坡度，為保障排水通暢，埋地管坡度應(yīng)不小于0.003，查附錄6.3確定埋地橫干管的管徑。6.3雨水排水系統(tǒng)的水力計算

6.3.3設(shè)計計算步