1、1虹吸雨水排放系统工程摘要:本文介绍了虹吸雨水排放系统工程的概念、虹吸雨水原理特点、虹吸雨水系统安装要素、工程实际运用的虹吸排水。结合作者施工经验，通过理论与实际相结合的原则，阐述了作者对于虹吸雨水排放系统工程的理解。重点介绍了虹吸雨水排放系统工程的特点及施工过程中的技术要求。 关键词：虹吸、雨水管道、雨水斗、雨水排放、安装技术 中图分类号： TE832 文献标识码： A 虹吸雨水排放系统概念 1.1 虹吸雨水排放系统简介 虹吸式雨水排放系统：即压力流雨水排放系统，该系统在设计中依靠特殊雨水斗的设计，实行气水分离，有意造成悬吊管内负压抽吸水流作用，从而使雨水立管处于满流状态，当立管中的水达到一
2、定容量时，虹吸作用就产生了，在降雨过程中，由于不断的虹吸作用，整个系统中雨水得以快速排放。 1.2 虹吸原理 虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器内的水面变成相同的高度，水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内2的水抽出。 1.3 虹吸效果示意图及其理论计算 用图 1 所示的装置来说明这种现象的原理,当充满水的管子将 A、B两个液面高度不同水槽连接后, C 处受到向右的压强为： 图 1：装置示意图 向左的压强：，其中：为大气压。由于, 所以有。则液片
3、 C 将向左移动, 即容器 B 中的水向容器 A 中流淌。只要 B 中的液面高于 A 中的液面,水就会流动不停,直到两容器中的液面相平,即 B 中的水流完为止。 1.4 虹吸雨水系统适用范围 体育场馆、仓储中心、展览馆、大屋面厂房、大屋面购物中心、机场、机库、其他大型屋面或顶板。 虹吸雨水的特点 2.1 虹吸式雨水排放的阶段性特征 随着降雨的持续，雨水排放系统呈两相流状态，即水汽共存状态，当屋面雨水高度超过雨水斗高度时由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗，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流状态，利用建筑物屋面的
4、高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内呈最大负压。 2.2 虹吸式雨水排水量的计算 虹吸雨水斗排水能力的计算公式：Qd=3.3d2（H+P）1/2 式中：Qd 为3虹吸雨水斗排水量，m3/s；3.3 为转化系数,m0.5/s；d 为水斗出水短管内径，m；H 为雨水斗顶部至出水口的高度，m；P 为虹吸系统设计最大负压，m。 由上述公式可见，屋面虹吸式雨水斗的排水量取决于三个因素：雨水斗顶部至出水口的高度，雨水斗出水短管的内径大小，虹吸系统的最大负压大小5。系统设计时，管材的负压值越大，整个系统的管径越小。表 2：不同管材虹吸系统最大设计负
5、压5 管材类别 各类型不锈钢管、涂塑钢管 HDPE 管 De63-160 De200-315 系统设计最大负压/kpa 90 80 70 2.3 虹吸式与重力式屋面雨水排放系统的区别 虹吸式屋面雨水排放系统系统排水管道均按满流有压状态设计，因此虹吸排水系统中雨水悬吊管可做到无坡度敷设。同时，当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高，因此系统具有较好的自清作用。而重力式排水设计计算不按满流计算，雨水悬吊管的敷设坡度不得小于 0.005。虹吸排水系统中排水管泄流量要远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量，也即排除同样的雨水流量，采用虹吸排水系统的排水管管径要小于采用重力排水系统的排水管管径。虹吸排
6、水系统其实质是一种多斗压力流雨水排水系统。因此埋地管相对重力式排水系统要明显减少。 2.4 虹吸式雨水排放系统的优势 4虹吸式雨水系统泄水速度快，不积水，管径小，排水量大，立管及管道配件少，故占用极少的建筑空间，同时节约安装成本，因此更适用于大面积厂房雨水的排放。虹吸式雨水斗最大限度减小了汇水区域的积水深度，使屋面承受的雨水荷载降至最小，同时提高了虹吸式雨水系统的额定排放流量1。虹吸式雨水斗额定流量高，屋面开孔少，减少屋面漏水机率，减轻了屋面防水压力3。在常规火力发电厂主厂房中，如采用虹吸排水相对重力排水材料造价可节省 10 万左右3。表为 87 型雨水斗（重力式雨水斗）与虹吸式雨水斗数据比较
7、1。 表 1 雨水斗的额定流量与斗前水深1 雨水斗 型号、规格 87 型雨水斗 压力流（虹吸式）雨水斗 DN75 DN100 DN150 DN50 DN75 DN100 额定流量/L/S 斗前水深/mm 6.0 60 12.0 70 26.0 95 6.0 45 12.0 70 25.0 排水状态 自由堰流 淹没泄流 2.5 虹吸式与重力式屋面雨水排放系统的选择 诚然虹吸式雨水排放系统较重力式屋面雨水排放系统有较大的优势，5但虹吸式雨水排放系统并不是适用于所有的建筑和所有的地区。在非大屋面系统（小于 5000m2） 、建筑重要程度不高、建筑跨度不大及降雨量少的地区应慎重选择虹吸雨水排放系统2。
8、降雨时汇水区域的积水水位如果低于虹吸雨水斗产生虹吸效果的临界水位，虹吸式雨水斗有空气不断的渗入，虹吸式雨水排放系统以重力排水为主，同一区域设计的虹吸式雨水管管径要小于重力式雨水管管径，虹吸式雨水管道缚设时没有坡度，重力式雨水管道缚设坡度为 0.5%以上，重力排水过程中，水流量一般为管径的 1/3，此时重力式雨水排放系统效果优于虹吸式雨水排放系统。所以选择雨水排放系统时，应根据厂房情况、当地的水文资料、经济成本合理选择。 虹吸雨水系统安装要素 3.1 雨水斗 虹吸式雨水斗由防叶罩、防涡流装置、斗体等主要部件组成。斗体的材质有：铸铁、铝合金、不锈钢、高密度聚乙烯、聚丙烯。 雨水斗主要安装技术要求图
9、 2：虹吸式雨水斗组成部件图 （1） 将雨水斗座连同保护螺丝预埋在设计位置的混凝土中，预埋雨水斗座时应注意预留出找坡找平层的高度。 ， （2）雨水斗进水口安装时须保证其水平。 （3）雨水斗座与预留孔洞用混凝土填实后应做一道防水层，防止降雨时雨水渗入厂房。 （4）铺设柔性防水卷材时将与螺杆位置相配置的地方钻孔。 6（5）雨水斗在整个安装过程中应保证其清洁度，防止杂物堵塞管道。（6）每个汇水区域的雨水斗数量不宜少于 2 个，雨水斗离墙至少 1米，雨水斗之间距离一般不能大于 20 米。 （7）雨水斗安装时宜对雨水立管对称布置。 3.2 悬吊管及其他横管 虹吸雨水管道常用的管材有不锈钢管、高密度聚乙烯
10、管（HDPE） 、镀锌钢管等。采用 HDPE 管时应按标准要求设置伸缩节。不建议采用 UVPC管材，因其可承受的负压值较低，连接处 粘接气密性不好。 悬吊管及其他横管主要安装技术要求 （1）虹吸式系统接入同一悬吊管的雨水斗应在同一标高层屋面上。 （2）虹吸式系统大部分排水时间是在非满流状态下运行，悬吊管宜水平安装（不得倒坡） ，这样能够保证排水时，利于整个系统的稳定性。 （3）悬吊管及其他横管跨越建筑的伸缩缝，应设置伸缩器或金属软管。 （4）虹吸式雨水系统的悬吊管尽量对称于立管布置。 （5）悬吊管汇流至主管的管件宜选用顺水管件。 （6）排除管宜就近引出室外。 （7）当管道表面可能结露时，应采取
11、防结露措施。 3.3 立管 立管主要安装技术要求 （1）虹吸式系统的立管管径不受悬吊管管径限制。 7（2）立管应少转弯，不在管井中的雨水立管应靠墙、柱敷设。 （3）高层建筑的立管底部应设托架。 （3）管材、管件的连接应保证虹吸雨水系统的气密性。 （4）所选用的管材、管件均经过严密的水力学测试，并能承受一定负压。 （5）立管中应按标准要求设置检查口，沟槽连接的立管可不设置。 （6）雨水立管穿过墙壁及楼板时，应设置套管，套管与管道之间的间隙应采用阻燃密实材料填实。有阻火要求的厂房采用塑料雨水管时，穿楼板处宜设阻火圈。 3.4 支吊架 支吊架主要安装技术要求 （1）支吊架安装间距应满足设计及规范要求
12、。 （2）支吊架防腐应与所固定的管道相适，如雨水管采用镀锌管时，支吊架应采用镀锌防腐。 （3）支吊架与管道之间应采用塑料制品或橡胶等软物隔垫，以防止运行扰动损坏管道。 工程实际运用的虹吸排水 4.1 工程概况 某项目工程汽轮发电机厂房虹吸雨水排放系统根据屋面形式不同分为 2 个汇水区域，虹吸雨水排放系统分布在 AB 及 BC 跨屋面上，其中 AB跨屋面设有三个独立的虹吸排水系统，BC 跨屋面设计两个独立的虹吸排水系统，共计 26 个雨水斗。该虹吸式雨水系统由雨水斗、雨水管及管件、8支吊架组成。 4.2 施工工艺流程 现场开孔雨水斗安装支架制作安装排水支管安装排水干管安装符合性检查灌水试验通水试
13、验竣工验收 雨水斗为不锈钢虹吸雨水斗，厂家为某建筑工程有限公司，雨水管道采用镀锌钢管，支架采用镀锌角钢。支架安装参照图集 03S402，管道安装连接形式为沟槽连接。 虹吸式雨水管道安装完毕后，进行符合性检查，检查重点为管线标高及坡度（不得倒坡） ，支管与主管连接部分是顺水管件，支架形式是否与安装图集一致，支架间距是否满足要求，管道沟槽连接是否紧固。 虹吸式雨水管道符合性检查合格后进行灌水试验，试验前将室外排放雨水主管管口进行封堵，从下而下进行灌水，灌水高度必须达到每根立管雨水斗高度，灌满水后一小时，对整个雨水管道进行检查，管道接口处无渗露，立管内水面高度不下降为合格。灌水试验合格后，雨水主立管
14、及主干管需做通水试验，排水应通畅，无堵塞4。 4.3 厂房屋面雨水斗安装情况 图 3：雨水斗安装图 4.4 厂房内虹吸式雨水系统图（其 1） 图 4：虹吸式雨水系统图 在设计降雨强度下，整个虹吸式雨水排放系统通过雨水斗的独特设9计，雨水斗不掺入空气（允许渗入少量空气） ，降雨过程中利用雨水斗与出户管之间的高差所形成的压差，经屋面内排水系统，从户外排除管排出至厂区雨水管网。在这一过程中，排水管道中是全充满的满管压力流状态，屋面雨水的排放过程是一个在虹吸作用的结果，降雨时通过雨水斗产生的虹吸作用，加快了屋面雨水排放的速度。 参考文献 【1】.徐志通.童球.压力流（虹吸式）屋面雨水排放系统的设计与应用J.给水排水,2002（6）：50-51 【2】.张卫华.薛丽杰.史艳丹.浅论虹吸式雨水排放系统.土木建筑学术文库,第 13 卷.2010：423 【3】.王玉虎.雷梅莹.虹吸式屋面雨水排水系统在火力发电厂主厂房中的应用探讨J.电力勘测设计,2002， （02）：46-50 【4】.CECS 183:2005，虹吸式屋面雨水排水系统技术规程S 【5】.殷敏.王磊刚.袁毅宏.姚华土.虹吸式屋面雨水排水系统设计.中国建筑防水.2011 年 07 期：37-41
