第5章雨水排水系统.ppt

,5.1屋面雨水外排水系统5.2屋面雨水内排水系统5.3雨水内排水系统中水气流动的物理现象 5.3.1 单斗雨水系统 5.3.2 多斗雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算 5.4.1 雨水量的计算 5.4.2 普通外排水的设计计算 5.4.3 天沟外排水的设计计算 5.4.4 内排水系统设计计算,第5章 建筑雨水排水系统,第5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。,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5章 建筑雨水排水系统,屋面雨水系统,建筑雨水排水系统的分类,外排水是指屋面不设雨水斗，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5章 建筑雨水排水系统5.1雨水外排水系统外排水系统的分类,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5章 建筑雨水排水系统5.1雨水外排水系统5.1.1 檐沟外排水,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5章 建筑雨水排水系统5.1雨水外排水系统5.1.2 天沟外排水,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5章 建筑雨水排水系统5.1雨水外排水系统5.1.2 天沟外排水,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。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5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.1 概述,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.1 概述,内排水系统,屋面雨水系统,外排水系统,内排水系统,根据系统是否与大气相通分为密闭系统敞开系统,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5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.2 内排水系统分类,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）,单斗雨水排水系统：悬吊管上只连接单个雨水斗的系统。多斗雨水排水系统：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5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.2 内排水系统分类,敞开系统：为重力排水，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5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.2 内排水系统分类,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：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。,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.2 内排水系统分类,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 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，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.,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,87型雨水斗,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,方型塑料雨水斗,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,方型铸铁雨水斗,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,虹吸雨水斗,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,虹吸雨水斗,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,虹吸式雨水斗,虹吸式雨水斗：屋面雨水虹吸排水系统是利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。降雨初期由于重力作用，使雨水管道内产生真空，当管中的水呈压力流状态时，形成虹吸现象，不断进行排水，最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以快速排放屋顶上的雨水。虹吸排水系统管道均按满流有压状态设计，雨水悬吊管可做到无坡度敷设，当产生虹吸作用时，水流流速很高，有较好的自清作用。,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,整流罩,下沉式雨水斗,进水格栅,排出管,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,虹吸式雨水斗,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 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。,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 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。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。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。,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 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135。具体方式见下页示意图所示,第5章 建筑雨水排水系统5.2雨水内排水系统5.2.3 内排水系统组成,检查井内接管方式,135,单斗雨水排水系统：悬吊管上连接单个雨水斗的雨水排水系统。雨水斗水气流动状态：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、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5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.1 单斗雨水系统,K是进入雨水斗的空气量与雨水量的比值,泄流量Qy与各个参数之间的关系k 渗气量比。P1 雨水入口处压 力值。,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.1 单斗雨水系统,h,泄流量Qy与各个参数之间的关系h 天沟水深hL1 临界水深T 流量递增时间,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.1 单斗雨水系统,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.1 单斗雨水系统,h,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,气水混合两相流,压力流状态,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.1 单斗雨水系统,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。形成虹吸状态。,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.1 单斗雨水系统,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.1 单斗雨水系统,压力变化曲线,多斗系统雨水排水系统：一根悬吊管上接几个（一般不超过4个）雨水斗。特点：一根悬吊管上的不同位置的雨水斗的泄流能力不同，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。,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.2 多斗雨水系统,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.2 多斗雨水系统,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.3 压力流雨水系统,压力流雨水内排水系统是在20世纪60年代末开始的，与重力流基本相似。不同的是采用了压力流雨水斗。原理：在降雨初期，天沟内积水深度尚未达到斗前水深时，整个排水系统工作状况与重力排水系统近乎类似。随着降雨强度的增加，当天沟内积水深度达到雨水斗斗前水深时，由于采用了科学设计的气水分离式雨水斗，通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡，从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满管流状态，这时利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过悬吊管末端转入雨水立管跌落时形成负压，从而产生物理学上的虹吸现象，天沟积水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速迅速排至室外。也称为虹吸流排水系统,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.3 压力流雨水系统,虹吸排水系统与传统重力排水系统的区别虹吸排水特点：1、只要满足计算要求，单系统所带雨水斗个数不限；2、雨水斗流量大，气水分流，排水速度快效果好；3、悬吊管呈水平状态，无需做任何坡度，施工方便；4、立管管径小，数量少，便于装修；5、埋地管少，地面开挖工作量小，有效缩短工期；传统重力排水特点：1、单系统所带雨水斗个数受限；2、雨水斗流量小，气水合流，排水效果差；3、立管管径大，数量多，交叉施工易打架；4、埋地管多，土建工作量大，地沟易返水,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.3 压力流雨水系统,悬吊管水气流动状态：降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是一有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同，部分情况下初期无法形成虹吸作用，是以重力流为主的流态。随着降雨量的增加，管内逐渐呈现脉动流，拔拉流，进而出现满管气泡流和满管气水混合流，直至出现水的单向流状态。降雨末期，雨水量减少，雨水斗斗前水深降低到某一特定值（根据不同的雨水斗产品设计而不同），雨水斗逐渐开始有空气掺入，排水管内的虹吸作用被破坏，排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态。在整个降雨过程中，随着降雨量的增加或减小，悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变化的情况。立管的水气流动状态：与悬吊管相似，立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流，气水浮化流过渡，最终在虹吸作用形成的时候，出现接近单向流的状态。,第5章 建筑雨水排水系统5.3内排水系统中的水气流动物理现象5.3.3 压力流雨水系统,1.设计暴雨强度q设计暴雨强度公式中应有重现期p 和屋面集水时间t两个参数。设计重现期应根据生产工艺及建筑物的性质确定，一般采用一年，工业建筑可参考下页表各种数据确定。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.1 雨水量计算,5.4.1 雨水量计算工业建筑雨水设计重现期,2.汇水面积F(m2)屋面汇水面积一般较小，一般以m2计算。屋面有一定的坡度，汇水面积应按照水平投影面积计算。3.渲泄能力系数k1设计重现期为一年，屋面坡度小于2.5%时，k1取1.0；屋面坡度大于2.5%时，k1取1.52.0。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.1 雨水量计算,4.雨水量计算公式,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.1 雨水量计算,屋面雨水设计流量，L/s;屋面设计汇水面积，m2；当地降雨历时5min时的暴雨强度,L/（s104 m2）；当地降雨历时5min时的小时降雨厚度,mm/h;设计重现期为一年时的屋面渲泄能力系数。,Q F q5 h5 k1,根据屋面坡度和建筑无立面要求等情况，按经验布置立管，划分并计算每根立管的汇水面积，计算每根立管需排泄的雨水量Q。查下表使设计雨水量不大于表中最大设计泄流量，确定雨水立管管径。,雨水立管最大设计泄流量,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.2 普通外排水设计计算,屋面天沟为明渠排水时，天沟水流流速可按明渠均流公式计算：,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.3 天沟外排水设计计算,天沟水流速度；水力半径；天沟坡度；天沟粗糙系数与天沟材料及施工情况有关；（见下页表格数据）,vRIn,5.4.3 天沟外排水设计计算各种抹面天沟 n 值,1.雨水斗渲泄流量与雨水斗前水深有关，随水深增大而增大，斗前水深一般不超过100mm。下表是雨水斗前水深83.7mm时，一个雨水斗最大允许泄流量。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.3 天沟外排水设计计算,2.连接管：管径一般和雨水斗相同，直接选用。3.悬吊管悬吊管的泄流量与连接的雨水斗个数、管道坡度、管道长度等因素有关。当建筑屋面渲泄能力系数k1=1，5min小时降雨厚度h5=100mm/h时，多斗系统悬吊管最大允许汇水面积见附录。当建筑屋面坡度大于2.5%，渲泄能力系数k1不等于1时，应按汇水面积折算成相当于k1=1时的汇水面积F。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.3 天沟外排水设计计算,4.立管立管连接一根悬吊管时，立管管径与悬吊管管径相同。若一根立管连接两根悬吊管时，应计算立管的汇水面积，再根据5min小时降雨厚度h5、“k1=1时立管最大允许汇水面积表”确定管径。5.排出管管径一般与立管相同，为改善排水系统的泄水能力，也可以比立管大一级。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.3 天沟外排水设计计算,6.埋地管 为排水通畅，坡度应不小于0.003。敞开式排水系统按非满流设计，最大允许充满度在管径小于或等于300mm时为0.50；管径350450mm时为0.65；管径大于500mm时为0.80。密闭式内排水系统按满流计算。埋地管计算方法和步骤与悬吊管相同。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.3 天沟外排水设计计算,内排水系统设计计算包括选择布置雨水斗，布置并确定连接管、悬吊管、立管、排出管和埋地管。根据最大允许泄流量换算成最大允许汇水面积：,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.4 内排水系统设计计算,（接下页）,N=3600/h5F QK1N,降雨强度h5与系数N的关系表,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.4 内排水系统设计计算,最大允许汇水面积,m2；最大允许泄流量；渲泄能力系数；取决于5min小时降雨厚的系数度，取值见下表,（接上页）,计算方法：按压力流进行计算，充分利用系统提供的 可利用水头，满足流速和水头损失要求。计算目的：确定管径，降低工程造价，保证系统安全、可靠、正常运行。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.4 虹吸雨水排水系统的设计计算,1、雨水斗的额定流量：见表6-8 见教材p2062、雨水斗额定流量下的水头损失与局部阻力系数见表 6-9教材p2063、水力损失计算：沿程水头损失和局部水头损失。,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.4 虹吸雨水排水系统的设计计算,第5章 建筑雨水排水系统5.4雨水排水系统的水力计算5.4.4 虹吸雨水排水系统的设计计算,