屋面排水

众所周知，雨雪降落到屋面后在短时间内形成积水，如果处理不当，则会导致雨水四处溢流或屋面漏水，影响人们的正常生产活动。因此在进行工程设计时，必须设置屋面雨水排水系统，以便有组织、有系统地将屋面雨水及时排除。如何在设计时做到科学、快速，是广大设计人员面临的现实问题。科学，意味着方案合理、设计准确；快速，体现在工程应用性，即通过简明的计算表格，迅速得到工程计算数据及结果。本文从雨水的各种排除方式着手，进行简单对比分析，认为压力流雨水排水系统在目前具有典型工程设计应用价值，拟结合徐州地区雨量公式，总结出本地区雨水排水系统设计应用路径。

1传统的屋面雨水排水方式及其特点、应用场合

传统的屋面雨水排水方式，有多种分类方法。按雨水排水系统是否在建筑物内部，分为内排式和外排式；按每根雨水立管接纳雨水斗的个数，分为单斗系统和多斗系统；按室内埋地管检查井是否密闭或是否设有明渠，分为密闭式和敞开式；按雨水排水管道系统内的压力类型

分为重力流和压力流。

1.1 屋面雨水外排水方式

雨水系统各部分均敷设于室外，室内不会由于雨水系统的设置而产生水患。

(1)檐沟外排水

由檐沟、承雨斗、立管组成。适用用于小型低层建筑，室外不设雨水管渠。一般由土建人员进行设计，即沿建筑物长度方向的两侧，每隔15～20m设100mm直径的落水管１根，每个承水斗负担的汇水面积不超过250m2,落水管的材料过去常用雨水排水铸铁管、镀锌铁皮方形管、石棉水泥管，现在使用较为普遍的是UPVC管。

（2）天沟外排水

由天沟、雨水斗、立管、排出管组成。适用于大面积厂房屋面排水，室外常设有雨水管渠。当厂房内不允许进雨水或设置雨水管道、天沟长度不大于50m时优先采用该种方式。

立管及排出管采用铸铁管，石棉水泥接口。

1.2屋面雨水内排水方式

屋面雨水内排水方式，指屋面设有雨水斗，建筑内部设有连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地管、检查井的雨水排水系统。对于建筑立面要求高的高层建筑、大屋面建筑、寒冷地区建筑、墙外设置雨水排水立管有困难的建筑，常采用内排水方式。同时也适用于跨度大、特别长的多跨工业厂房，在屋面设天沟有困难的锯齿形或壳形屋面厂房及屋面有天窗的厂

房。

内排水整个系统均采用铸铁管，石棉水泥接口；在可能受振动处应采用钢管，焊接接口。在高层建筑中，雨水管一般敷设在管井内，并在每根立管的末端设置金属波纹管作缓冲。排出管穿越基础时应做刚性套管。目前有些地区推广应用塑料管，如采用高密度聚乙烯管(HDPE),

热熔连接。

1.2.1敞开式内排水

敞开式内排水为重力流排水，管道系统利用雨水斗收集雨水经悬吊管排入立管，再排入明渠或敞开的埋地管和检查井，最后由排出管进行排放。该系统可以接入生产废水，但不能完全

避免埋地管道冒水。

系统中的悬吊管内水力流态为非满流，当悬吊管管径一定时，其坡度决定了排水能力的大小。重力流雨水斗收集雨水时带有空气，单斗排水能力受到影响，设计规范明确规定每个系

统雨水斗的数量不得超过4个。

(1)内明渠式

厂房内设置有工艺明渠，雨水通过立管流入渠内，省略了埋地雨水干管，同时便于排出水流渗气，减少输送负荷并稳定水流，减小了出口埋深，且便于维护管理。但这种系统受厂房内

明渠条件限制，管渠连接较为复杂。

(2)内埋地管式

在厂房内设置有敞开的埋地管和检查井，可同时排入工艺废水，省去生产废水管道，埋地管可以采用混凝土管，维修较为方便。但该系统易与厂房内地下管道及地下建筑产生矛盾，厂

房较大时可能造成埋地管道过多，施工困难。

1.2.2密闭式内排水

室内雨水管系统没有开口部分，不会引起水患，管道系统为压力流排水，排水能力较大，因此不允许接入生产废水。适用于地下管道不允许冒水的场合。根据其排水干管的埋设情

况，又分为直接外排式和内埋地管式。

(1)直接外排式

建筑内不设置埋地管，管道大部分架空敷设，沿梁至外墙、柱外排，避免了与地下其它管道、建筑物之间矛盾，适用于地下管道或设备较多导致设置雨水管道困难的厂房或其它建筑。但

架空管道过长，有产生凝结水的可能。

(2)内埋地管式

建筑内设有密闭的埋地管和检查口，适用于空中设施较复杂、无直接外排水的条件，而地下

可敷设埋地管的厂房或其它建筑。

1.3屋面雨水混合排水方式

由于大型屋面形式比较复杂，各部分工艺要求不尽相同，雨水排水管道系统的布置要根据实际情况，因地制宜，水流适当集中或分散排除，可以采用内、外排结合，重力流、压力流结合，明渠、埋地管结合等灵活多样的形式。在技术上要求满足工艺要求，做到管线短，排水通畅，注意管线综合，方便施工和将来的维护，力求节省材料、降低成本。混合排水方

式在实际工程中应用较为广泛。

2压力流雨水排水系统

20世纪50年代以来，我国机械厂房屋面雨水的排除一直是采用苏联重力流排水设计方法，曾经出现过事故。清华大学及机械部总设计院进行了一系列的雨水系统试验，对水力工况进行测定，为雨水系统设计奠定了基础。随着大型屋面建筑的出现，按重力流设计的传统方法已不适应。近20年来，在国外发展起来了一种虹吸式压力流雨水排水系统。

2.1系统组成

压力流雨水排水系统由压力流雨水斗、连接管、水平悬吊管、排水立管、排出管（虹吸终止

管）组成,如图1所示。

2.2工作原理

压力流雨水排水系统工作原理是利用建筑物的高度所形成的水头来实现虹吸排水。雨水通过能分离气水的压力流雨水斗后，使雨水管处于满流状态，当管中的水呈压力流状态时虹吸作用产生，在降雨过程中，只要雨量达到设计值，就会连续不断地产生虹吸，使屋面雨水快速

排除。

2.3系统特点

(1)比传统重力流系统的管径约小D/2；管道安装要求空间小；

(2)压力流系统水平悬吊管为水平安装，不需要坡度，为管道安装提供方便和灵活性；

(3)每个系统的雨水斗个数不受严格限制，并且每个斗的泄水能力不会因为斗的增加而变化；

(4)雨水在管道内高速流动，可保持较好的自清作用，不容易发生管道堵塞现象；

(5)每个系统流量加大，促使排出室外的管道减少，下水道的连接管减少，室外雨水检查井

的数量也就减少了。

压力流雨水排水系统的关键，是选择压力流雨水斗和精确的水力计算。如图1所示水力分析结果，以0-0为基准面，雨水斗水面为1-1断面，排出横管为2-2断面，根据水力学能量方程（伯努力方程），可以计算出管道系统总的压力损失。计算目的是使不同管段的流量、压力平衡，使管道总摩阻等于雨水斗面与临近点（排出横管虹吸状态终止点）的高度差。雨水斗的数量是根据设计暴雨强度下汇水面积内的雨量除每个斗的排水能力。单斗泄水能力按12L/s进行计算。我国给水排水国家标准图集01S302提供了两种虹吸式雨水斗安装方式。

目前有关软件计算仍依赖境外生产厂商。

3徐州地区雨水排水系统的设计应用

压力流雨水排水系统在解决大屋面、复杂屋面雨水排水时具有许多优点，能够满足建筑使用功能及造型上的要求，但其造价目前仍相对较高。其设计计算已有介绍，本文不再赘述。根据我国实际情况，传统的重力流方式仍有很大的市场。现就徐州地区屋面雨水排水重力流系统设计应用加以论述。首先根据当地的雨量公式，计算出降雨强度以及小时降雨厚度，确定屋面汇水面积，然后进行雨水斗、管道系统的选择计算。现结合徐州地区雨量公式，进行简

要概括。

3.1雨量计算

3.1.1小时降雨厚度

(1)降雨强度：根据徐州地区雨量公式，计算出降雨历时为5min、重现期为1a的暴雨强度：

q5=2.79(L/s·100m2)

(2)降雨历时：室内降雨量常采用的降雨历时为5min。

(3)计算小时降雨厚度：

H=36q5=101(mm/h)

3.1.2汇水面积