第6章建筑雨水排水系统.ppt

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1、第6章建筑雨水排水系统 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望和生活排水区别：和生活排水区别：1.1.大气降水大气降水不可控制不可控制；2.2.设计中的雨水重现期设计中的雨水重现期P P是一个是一个定值定值;3.3.雨水管道中的雨水管道中的水气流动水气流动现象复杂现象复杂;4.4.水质较好，具有水质较好，具有利用潜力利用潜力;(;(雨规雨规)6.16.1建筑雨水外排水系统建筑雨水外排水系统6.1.16.1.1建筑雨水排水系统的分类建筑雨水排水系统的分类1.

2、1.按建筑按建筑内部内部是否有是否有雨水管道雨水管道分类：分类：2.2.按按雨水流态雨水流态分类分类 3.3.按按屋面排水屋面排水条件分类：条件分类：4.4.按出户按出户埋地横干管埋地横干管是否有是否有自由水面自由水面分类：分类：5.5.按按一根立管一根立管连接的连接的雨水斗数量雨水斗数量分类：分类：6.1.2 建筑物雨水系统分类建筑物雨水系统分类 一、按管道设置位置一、按管道设置位置 1 1外排水外排水 1 1）檐沟排水）檐沟排水组成：檐沟、水落管组成：檐沟、水落管 DN75mmDN75mm、100mm100mm。一般一般d d为为8 816m16m，工业建筑工业建筑d d可以达到可以达到2

3、4m24m。适用：适用：普通住宅、一般公共建筑、普通住宅、一般公共建筑、小型单跨厂房。小型单跨厂房。檐沟外排水檐沟外排水 2 2）天沟外排水：）天沟外排水：雨水雨水屋面屋面天沟天沟雨水斗雨水斗立管立管地面或管道地面或管道适用：适用：长度长度不超过不超过100m100m的多跨工业厂房的多跨工业厂房2 2内排水内排水组组成成：雨雨水水斗斗、连连接接管管、悬悬吊吊管管、立立管管、排排出出管管、埋地横管、检查井。埋地横管、检查井。雨水斗雨水斗：设设整流整流格栅装置，避免形成过大的漩涡，稳定斗格栅装置，避免形成过大的漩涡，稳定斗前水位，减少掺气，并拦隔树叶等杂物。前水位，减少掺气，并拦隔树叶等杂物。格栅

4、进水孔的格栅进水孔的有效面积有效面积是连接管道面积的是连接管道面积的2-2.52-2.5倍。倍。虹吸式雨水斗虹吸式雨水斗 序序号号规格规格虹吸式虹吸式雨水斗雨水斗设计流量设计流量（L/SL/S）普通普通重力式重力式雨水斗雨水斗设计流量（设计流量（L/SL/S）1 1DN50DN506 62.42.42 2DN70DN7011114.64.63 3DN110DN110282811.511.54 4DN160DN160666626.526.55 5DN200DN20010610642.742.7 2 2连接管：连接管：与雨水斗同径与雨水斗同径100mm100mm。3 3悬吊管：悬吊管：i0.005

5、i0.005，铸铁，固定在墙梁衍架上，铸铁，固定在墙梁衍架上。4 4立管：立管：与悬吊管同径，且不宜大于与悬吊管同径，且不宜大于300mm,300mm,距地面距地面 1.0m1.0m设检查口。设检查口。5 5排出管：排出管：DNDN立管管径。立管管径。6 6埋地横管：埋地横管：200 DN600200 DN600 7 7附属构筑物：附属构筑物：检查井检查井敞开式；敞开式；检查口井检查口井封闭式；（室内）封闭式；（室内）a.a.溢流口：溢流口：设在天沟顶端，比天沟上檐低设在天沟顶端，比天沟上檐低50-100mm50-100mm。b.b.检查井：检查井：适用于适用于敞开式敞开式内排水系统。内排水系

6、统。c.c.检查口井：检查口井：适用于适用于密闭式密闭式内排水系统。内排水系统。d.d.排气井：排气井：设在埋地管起端检查井与排出管间，设在埋地管起端检查井与排出管间，水流与溢流墙碰撞水流与溢流墙碰撞消能降速，气水分离消能降速，气水分离。6.1.3雨水排出系统的选用雨水排出系统的选用选择原则：选择原则：1.1.迅速、及时迅速、及时地将屋面雨水排至室外。地将屋面雨水排至室外。2.2.尽量减少和避免尽量减少和避免非正常排水非正常排水（溢流、冒水）。（溢流、冒水）。3.3.安全、经济安全、经济 选择顺序：选择顺序：1.1.雨水系统的雨水系统的安全性安全性顺序顺序密闭式系统敞开式系统；密闭式系统敞开式

7、系统；外排水系统内排水系统；外排水系统内排水系统；8787型重力流系统虹吸式压力流系统堰流式重力流系统型重力流系统虹吸式压力流系统堰流式重力流系统2.2.雨水系统的雨水系统的经济性经济性顺序：顺序：虹吸式压力流系统虹吸式压力流系统8787型重力流系统堰流式重力流系统型重力流系统堰流式重力流系统 屋面雨水系统的特点比较堰流斗系统堰流斗系统 8787斗系统斗系统 虹吸式系统虹吸式系统 设计流态设计流态附壁膜流附壁膜流重力流重力流（不考虑压力）（不考虑压力）气水混合流气水混合流重力流重力流(考虑压力考虑压力)水单相流水单相流 有压流有压流 雨水斗形式雨水斗形式 自由堰流式自由堰流式 8787或或65

8、 65 淹没进水淹没进水 超设计重现超设计重现期雨量排出期雨量排出 必须通过必须通过溢流溢流。超量雨水会产生超量雨水会产生压力，损坏系统压力，损坏系统 系统本身设计系统本身设计方法考虑了排方法考虑了排超量雨水超量雨水 主要通过主要通过溢流溢流设计充分利用水头，设计充分利用水头，超量雨水难入超量雨水难入适用特点适用特点：1.1.优先优先考虑考虑？排水排水。（建筑师）。（建筑师）2.2.屋面集水屋面集水优先优先考虑考虑天沟天沟形式，雨水斗应设置于天沟内。形式，雨水斗应设置于天沟内。3.3.？系统适用于系统适用于大型屋面大型屋面的库房、工业厂房、公共建筑等。的库房、工业厂房、公共建筑等。4.4.不允

9、许不允许室内室内冒水冒水的建筑，应采用的建筑，应采用？系统或系统或？系统，不得采用系统，不得采用敞开式内排水系统。敞开式内排水系统。5.875.87型雨水斗系统和虹吸式压力流系统应采用密闭系统。型雨水斗系统和虹吸式压力流系统应采用密闭系统。6.6.寒冷地区应尽量采用寒冷地区应尽量采用？系统。系统。7.7.单斗与多斗系统比较：单斗与多斗系统比较：一般情况下，一般情况下，优先优先采用采用单斗单斗系统。（虹吸式系统除外）系统。（虹吸式系统除外）确定雨水排水系统时应确定雨水排水系统时应注意注意：a.a.屋面雨水屋面雨水严禁严禁接入室内生活污废水系统。接入室内生活污废水系统。b.b.室内生活污废水管道室

10、内生活污废水管道严禁严禁直接与屋面雨水管道连接。直接与屋面雨水管道连接。6.2 雨水内排系统流动的物理现象雨水内排系统流动的物理现象 一、单斗系统一、单斗系统 1.1.雨水斗泄流状态雨水斗泄流状态 Q Q泄流量；泄流量；h h天沟水深；天沟水深；P P雨水斗入口处压力；雨水斗入口处压力；K K掺气比。掺气比。按降雨历时，雨水斗泄流状态分按降雨历时，雨水斗泄流状态分三个三个阶段：阶段：初始阶段初始阶段 Q-h:QQ-h:Q、hh缓慢。缓慢。Q-K:Q-K:K K 急剧，在急剧，在t tA A处达到最大。处达到最大。Q-PQ-P：PP缓慢。缓慢。水气两相重力流水气两相重力流 过渡阶段过渡阶段 Q-

11、hQ-h：h h 缓慢近似线性缓慢近似线性,Q,Q 速率小。速率小。Q-KQ-K：KK，t tB B时时 K=0K=0。Q-PQ-P：PP较快。较快。水气两相压力流水气两相压力流 饱和阶段饱和阶段 Q-hQ-h：Q 0Q 0。Q-K:Q-K:K=0K=0，Q Q 0 0，hh，泄泄水水由由抽抽力力进行。进行。单相压力流单相压力流。3.3.悬吊管系统水气流状态悬吊管系统水气流状态 压力状态：压力状态：（1 1）天沟水深较小时）天沟水深较小时 自由堰流自由堰流状态，空气贯通，非满流状态，空气贯通，非满流重力流重力流；（2 2）天沟水位增加）天沟水位增加 泄流量增大，泄流量增大，气水两相流（气水两相

12、流（壅水壅水)。（3 3）压力流状态：满流时为）压力流状态：满流时为压力流压力流。4.4.立管的水气流动状态立管的水气流动状态 是附壁是附壁水膜重力流水膜重力流 气水两相流气水两相流，立管上部为负压区，下部为正压区，立管上部为负压区，下部为正压区 抽吸作用抽吸作用 完全的两相流完全的两相流 立管的下部呈现正压状态。立管的下部呈现正压状态。一般情况：气水两相流状态；雨量较大，又没有溢水口时一般情况：气水两相流状态；雨量较大，又没有溢水口时 单相压力流单相压力流状态。状态。4.4.排出管的水气流动状态排出管的水气流动状态 转弯处发生壅水转弯处发生壅水 水跃，水流波动剧烈，泄流量降低水跃，水流波动剧

13、烈，泄流量降低 立管下半部产生正压立管下半部产生正压5.5.埋地管水气流动状态埋地管水气流动状态 高速水流挟带气体进入埋地横管后高速水流挟带气体进入埋地横管后 壅水壅水 水流速度迅速水流速度迅速 减小减小 水中的气体逐渐从水中分离出来水中的气体逐渐从水中分离出来 气室气室 气室逐气室逐渐增渐增 水流为气水两相的有压非满流水流为气水两相的有压非满流 提高排水能力提高排水能力。6.2.2多斗雨水排水系统多斗雨水排水系统特特点点：屋面降雨均匀，雨水斗直径屋面降雨均匀，雨水斗直径D D和汇水面积和汇水面积F F相同情况下，一相同情况下，一根悬吊管上，处于根悬吊管上，处于不同位置的雨水斗不同位置的雨水斗

14、，泄流能力不同泄流能力不同。实测：实测：近斗泄流能力为远斗泄流能力的近斗泄流能力为远斗泄流能力的数十倍数十倍，远斗受立管负压抽吸影响小。多设雨水斗无实际意义。远斗受立管负压抽吸影响小。多设雨水斗无实际意义。结论：结论：1.1.雨水斗间距不宜过大，近立管雨水斗尽量靠近立管；雨水斗间距不宜过大，近立管雨水斗尽量靠近立管；2.2.雨水斗不宜超过雨水斗不宜超过2 2个，最多不超过个，最多不超过4 4个；个；6.3雨水排水系统的水力计算雨水排水系统的水力计算6.3.16.3.1雨水量计算雨水量计算 1.1.设计暴雨强度设计重现期设计暴雨强度设计重现期：根据生产工艺及建筑物性质决定，根据生产工艺及建筑物性

15、质决定，一般性建筑取一般性建筑取2 25 5年；年；重要重要建筑采用建筑采用1010年年降雨历时：降雨历时：a.a.屋面雨水排水管道按照屋面雨水排水管道按照5min5min计算计算b.b.居住小区雨水管道设计降雨历时等于地面集流时间加居住小区雨水管道设计降雨历时等于地面集流时间加上折减系数与管道内雨水流行时间的乘积。上折减系数与管道内雨水流行时间的乘积。2.2.汇水面积坡顶屋面汇水面积坡顶屋面：按水平投影面积计算；侧墙及：按水平投影面积计算；侧墙及窗井：垂直面积的窗井：垂直面积的1/21/2。例题：例题：下图为一栋建筑的屋面平面图，标高为下图为一栋建筑的屋面平面图，标高为19.50m处的屋面的

16、汇水面积是（处的屋面的汇水面积是（）A 1000；B 1500；C 1750；D 2000 3.雨水量计算公式雨水量计算公式 雨水设计流量雨水设计流量（L/s）；）；设计降雨强度（设计降雨强度（L/sha）；）；径流系数，建筑屋面可采用径流系数，建筑屋面可采用=0.9；汇水面积（）。汇水面积（）。按小时降雨厚度计算：按小时降雨厚度计算：雨水斗排泄雨水面积雨水斗排泄雨水面积例题：建筑屋面汇水面积为2400，设计重现期为5年，设计降雨强度为4.38 L/(sh)，屋面径流系数为0.9，设计雨水流量应为_L/s。()A 0.89；B 0.95；C 3.15；D 4.73。1.雨水斗泄流量雨水斗泄流量

17、2.天沟流量天沟流量3.横管横管4.立管立管5.压力流压力流6.溢流口计算溢流口计算 6.3.2系统计算原理与参数系统计算原理与参数1 1雨水斗泄流量计算雨水斗泄流量计算(重力状态下)(半有压流和压力流状态下)雨水斗最大泄流量（L/S）雨水斗形式 DN50DN70DN100DN150DN200虹吸式6122587式 单斗816325287式多斗6122640堰流斗见厂家 雨水斗排泄雨水面积附表6-62.2.天沟流量天沟流量（明渠均匀流明渠均匀流公式）公式）天沟壁面材料粗糙度系数n天沟壁面材料粗糙度系数n水泥砂浆光滑抹面 0.011喷浆护面0.016-0.021普通水泥砂浆抹面 0.012-0.

18、013不整齐表面0.020无抹面0.014-0.017豆砂沥青表面0.025各种抹面天沟粗糙度系数3.3.横管横管（圆管均匀流）包括悬吊管、横干管和出户管 V：管内流速，0.75m/s 出户至检查井 1.8m/sn：粗糙系数：塑料管0.010 铸铁管0.014 混凝土管0.013R：水力半径 悬吊管 h/D=0.8 横干管 满流计算h/D=1.0 I I：水力坡度水力坡度重力流重力流：按照管道：按照管道敷设坡度敷设坡度计算计算重力半有压重力半有压流：与流：与横管两端压力差横管两端压力差有关有关重力半有压流立管的最大允许泄流量重力半有压流立管的最大允许泄流量4.4.立管立管 a.a.重力流重力流

19、状态下状态下 立管按照立管按照水膜流水膜流计算计算 b.b.重力半有压流重力半有压流下下 按照按照水塞流水塞流计算计算管径mm75100150200250300流量Ls1012192542557590135155220240式中 管段的设计计算流量，L/min；管道计算内径，m。海澄威廉系数。塑料管、内衬(涂)塑管=130；钢管=120；铸铁管=100。内壁喷塑铸铁管水力计算表见附录6.5 5.5.压力流压力流（虹吸式）连接管、悬吊管、立管、埋地横干管都按照满流设计（1）沿程阻力损失（2 2）局部阻力损失）局部阻力损失（3 3）阻力损失估算）阻力损失估算 附加系数：附加系数：L L0 0=kL

20、=kL 钢管、铸铁管钢管、铸铁管k=1.2-1.4k=1.2-1.4 塑料管塑料管k=1.4-1.6k=1.4-1.6 计算管路单位有效长度的阻力损失计算管路单位有效长度的阻力损失（4 4）管内压力）管内压力系统内某断面处管内的压力计算系统内某断面处管内的压力计算压力流雨水排水系统的压力流雨水排水系统的最大负压值最大负压值在悬吊管与总立管的连接处。在悬吊管与总立管的连接处。选用选用金属管金属管时，最大允许负压为时，最大允许负压为-90kPa-90kPa。塑料管为。塑料管为-70-80kPa-70-80kPa。（5 5）系统的余压）系统的余压排水管系统的总水头损失与排水管出口速度水头之和应小于雨

21、排水管系统的总水头损失与排水管出口速度水头之和应小于雨水斗天沟底面至排水管出口的几何高差，其压力水斗天沟底面至排水管出口的几何高差，其压力余量宜稍大于余量宜稍大于10kPa10kPa。6.6.溢流口计算溢流口计算 功能：雨水系统事故时排水和超量雨水排除。功能：雨水系统事故时排水和超量雨水排除。最不利考虑，溢流口的排水能力不应小于最不利考虑，溢流口的排水能力不应小于5050年重现期年重现期6.3.3设计计算步骤设计计算步骤1.1.普通外排水系统普通外排水系统（1 1）根据屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，立管间距）根据屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，立管间距8-12m8-12m。（2 2）

22、计算每根立管的汇水面积。）计算每根立管的汇水面积。（3 3）求每根立管的泄水量；）求每根立管的泄水量；（4 4）按照堰流式斗雨水系统查附录）按照堰流式斗雨水系统查附录6.46.4确定立管管径。确定立管管径。2.2.天沟外排水天沟外排水校核天沟的泄流能力，检验暴雨重现期校核天沟的泄流能力，检验暴雨重现期P P或计算天沟长度等或计算天沟长度等（1 1）天沟布置：确定分水线、每条分水线的面积）天沟布置：确定分水线、每条分水线的面积（2 2）确定天沟断面）确定天沟断面 矩形、梯形、半圆形、三角形矩形、梯形、半圆形、三角形（3 3）计算水流速度）计算水流速度 曼宁公式曼宁公式（4 4）计算需要排除的雨水

23、量）计算需要排除的雨水量（5 5）溢流口）溢流口 堰流公式堰流公式例题：例题：某一般性公共建筑全长某一般性公共建筑全长90m90m，宽，宽75m75m，屋面设有，屋面设有6 6条天沟，每条天条天沟，每条天沟承担的汇水面积皆相同。已知每条天沟长沟承担的汇水面积皆相同。已知每条天沟长43m43m，宽，宽B=0.30mB=0.30m，积水深度，积水深度H=0.15mH=0.15m，坡度，坡度I=0.006I=0.006，粗糙系数，粗糙系数n=0.025n=0.025；若；若该建筑物屋面径流系数为该建筑物屋面径流系数为0.90.9，雨水设计重现期取雨水设计重现期取4 4年时，年时，5min5min暴雨

24、强度为暴雨强度为240L/240L/（s s104104），），重现期为重现期为1010年时，年时，5min5min暴雨强度为暴雨强度为520 520 L/L/（s s104104），则该屋面天沟设计（），则该屋面天沟设计（）a.a.天沟的允许泄流量为天沟的允许泄流量为25L/s25L/s，可满足，可满足4 4年设计重现期雨水的排放要求，但不满年设计重现期雨水的排放要求，但不满足足1010年重现期雨水的排放要求年重现期雨水的排放要求b.b.天沟的允许泄流量为天沟的允许泄流量为45L/s45L/s，可满足，可满足1010年重现期雨水的排放要求年重现期雨水的排放要求c.c.天沟的允许泄流量为天沟的

25、允许泄流量为45L/s45L/s，可满足，可满足4 4年设计重现期雨水的排放要求，但不满年设计重现期雨水的排放要求，但不满足足1010年重现期雨水的排放要求年重现期雨水的排放要求d.d.天沟的允许泄流量为天沟的允许泄流量为25L/s25L/s，不满足，不满足4 4年设计重现期雨水的排放要求年设计重现期雨水的排放要求3.3.重力流和半有压流内排水系统重力流和半有压流内排水系统（1 1）雨水斗）雨水斗 最大排水能力，最大排水能力，泄流面积泄流面积；（2 2）连接管：）连接管：一般不用计算，与雨水斗相同的直径即可，但不得小于一般不用计算，与雨水斗相同的直径即可，但不得小于100 mm100 mm。（

26、3 3）悬吊管：）悬吊管：非满流设计，设计充满度不宜大于非满流设计，设计充满度不宜大于0.80.8，管内设计流速不，管内设计流速不宜小于宜小于0.75m/s0.75m/s（4 4）立管管径同悬吊管管径。）立管管径同悬吊管管径。（5 5）排出管和其它横管）排出管和其它横管4.4.虹吸式屋面雨水排水系统设计计算虹吸式屋面雨水排水系统设计计算见教材例题见教材例题（1 1）计算屋面总的）计算屋面总的汇水面积汇水面积；（2 2）计算总汇水面积上的）计算总汇水面积上的降雨量降雨量；（3 3）确定）确定雨水斗的口径和数量雨水斗的口径和数量；（4 4）布置雨水斗布置雨水斗，组成屋面雨水排水管网系统；，组成屋面

27、雨水排水管网系统；（5 5）绘制水力计算草图）绘制水力计算草图，标注各管段的长度，雨水斗、悬吊，标注各管段的长度，雨水斗、悬吊管和埋地干管起端与末端的标高；管和埋地干管起端与末端的标高；4.管道的泄流能力(单斗)列1-1与2-2断面方程：（7 7）估算估算悬吊管悬吊管的单位管长的的单位管长的阻力损失阻力损失；（8 8）初步确定管径。）初步确定管径。根据根据最小允许流速最小允许流速和悬吊管的单位管长的和悬吊管的单位管长的阻力损失阻力损失查附录查附录6.56.5虹吸式雨水管道水力计算表虹吸式雨水管道水力计算表，初步确定悬吊管管径。，初步确定悬吊管管径。立管与排出管管径可采用相应的控制流速初选管径，

28、立管与排出管管径可采用相应的控制流速初选管径，立管立管管径管径一般可一般可比悬吊管末端管径小一号比悬吊管末端管径小一号。（9 9）列表进行水力计算列表进行水力计算求出各管段的沿程水头损失、局部水求出各管段的沿程水头损失、局部水头损失、位置水头、各节点的压力。头损失、位置水头、各节点的压力。（1010）校核）校核 系统的系统的最大负压值最大负压值（悬吊管与立管连接处）（悬吊管与立管连接处）不同支路计算到某一节点的不同支路计算到某一节点的压力差压力差；系统出口压力余量系统出口压力余量。若不满足，则应对系统中某些管段的管径进行调整，必要若不满足，则应对系统中某些管段的管径进行调整，必要时有可能对系统

29、时有可能对系统重新布置重新布置，然后再次进行水力计算，直至满，然后再次进行水力计算，直至满足为止。足为止。（1111）按最后结果绘制正式图纸。）按最后结果绘制正式图纸。压力流屋面雨水排水系统悬吊管与立管交点压力流屋面雨水排水系统悬吊管与立管交点(转折点转折点)处的最大处的最大负压值，对于金属管道不得大于负压值，对于金属管道不得大于()kPa()kPa；对于塑料管道；对于塑料管道应视产品的力学性能而定，但不得大于应视产品的力学性能而定，但不得大于()kPa()kPa。A A70kPa 60kPa B70kPa 60kPa B80kPa 70kPa80kPa 70kPa C C70kPa 50kP

30、a D70kPa 50kPa D80kPa 60kPa80kPa 60kPa为建筑物的安全考虑，建筑屋面雨水排水工程应设置（为建筑物的安全考虑，建筑屋面雨水排水工程应设置（）。）。A.A.溢流设施溢流设施 B.B.泄流设施泄流设施 C.C.防超高压设施防超高压设施 D.D.提升设施提升设施下列关于雨水排水系统的叙述中，不符合下列关于雨水排水系统的叙述中，不符合建筑给水排水设计规建筑给水排水设计规范范（GB50015-2003GB50015-2003）规定的是（）规定的是（）。）。A.A.高层建筑主体和裙房屋面的雨水可合并管道排放高层建筑主体和裙房屋面的雨水可合并管道排放B.B.阳台雨水排水系统可与庭院排水管渠直接连接阳台雨水排水系统可与庭院排水管渠直接连接C.C.不同设计排水流态的屋面雨水排水系统应选用相同的雨水斗不同设计排水流态的屋面雨水排水系统应选用相同的雨水斗D.D.屋面雨水管道如按压力流设计时，同一系统的雨水斗宜设置在屋面雨水管道如按压力流设计时，同一系统的雨水斗宜设置在同一水平面上同一水平面上