建筑屋面雨水排水系统 (3)分析

第6章建筑屋面雨水排水系统

6.3 雨水排水系统的水力计算

屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强度q、汇水面积F以及径流系数ψ有关，屋面径流系数一般取ψ＝0.9。

1．设计暴雨强度q

设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t两个参数。设计重现期应根据建筑物的重要程度、气象特征确定，一般性建筑物取2～5年，重要公共建筑物不小于10年。由于屋面面积较小，屋面集水时间应较短，因为我国推导暴雨强度公式实测降雨资料的最小时段为5min，所以屋面集水时间按5min计算。

2．汇水面积 F

屋面雨水汇水面积较小，一般按m2计。对于有一定坡度的屋面，汇水面积不按实际面积而是按水平投影面积计算。

考虑到大风作用下雨水倾斜降落的影响，高出屋面的侧墙，应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积计算。窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出入口坡道应附加其高出部分侧墙面积的二分之一。

同一汇水区内高出的侧墙多于一面时，按有效受水侧墙面积的1／2折算汇水面积。

雨水量可按以下两个公式计算：

3. 雨水量计算公式

10000Fqs Q ψ=（6-1）

3600Fqs Q ψ=（6-2）

式中 ψ ——径流系数，屋面取0.9；

Q ——屋面雨水设计流量，L/s ；

F ——屋面设计汇水面积，m 2；

q s ——当地降雨历时5min 时的暴雨强度， L/s ·104m 2； h s ——当地降雨历时5min 时的小时降雨深度， mm/h ；

gh

Dh Q 2μπ= 雨水斗的泄流量与流动状态有关，重力流状态下，雨水斗的排水状况是自由堰流，通过雨水斗的泄流量与雨水斗进水口直径和斗前水深有关，可按环形溢流堰公式计算

1. 雨水斗泄流量

式中 Q ——通过雨水斗的泄流量， m 3 /s ； μ——雨水斗进水口的流量系数，取0.45；

D ——雨水斗进水口直径， m ；

h ——雨水斗进水口前水深， m 。

（6-3）

在半有压流和压力流状态下，排水管道内产生负压抽吸，所以通过雨水斗的泄流量与雨水斗出水口直径、雨水斗前水面至雨水斗出水口处的高度及雨水斗排水管中的负压有关：

)(242

P H g d Q +=μπ式中 Q ——雨水斗出水口泄流量， m 3 /s ；

μ——雨水斗出水口的流量系数，取0.95；

d ——雨水斗出水口内径， m ；

H ——雨水斗前水面至雨水出水口处的高度， m ；

P ——雨水斗排水管中的负压， m 。

（6-4）

各种类型雨水斗的最大泄流量可按表6-1选取。

雨水斗最大泄流量（L/s）表6-1

87式多斗排水系统中，一根悬吊管连接的87式雨水斗最多不超过4个，离立管最远端雨水斗的设计流量不得超过表中数值，其他各斗的设计流量依次比上游斗递增10％。

屋面天沟为明渠排水，天沟水流流速可按明渠均匀流公式计算

2. 天沟流量

21321I R n v =（6-5）

vw Q =（6-6）

式中Q——天沟排水流量（ m3 /s）；

v——流速（ m3 /s）；

n——天沟粗糙度系数，与天沟材料及施工情况有关，见表6.3.2；

I——天沟坡度，不小于0.003；

w——天沟过水断面积，（m2）

各种抹面天沟粗糙度系数表6-2

横管包括悬吊管、管道层的汇合管、埋地横干管和出户管，横管可以近似地按圆管均匀流计算：

3. 横管

21321I R n

v （6-7）

（6-8）

Q=vω 式中 Q ——排水流量（ m 3 /s ）； v ——管内流速(m ／s)，不小于0.75m/s ，埋地横干管出建筑外墙进入室外雨水检查井时，为避免冲刷，流速应小于1.8m ／s 。 ω——管内过水断面积(m 2)；

n——粗糙系数；塑料管取0.010，铸铁管取0.014，混凝土管取0.013；

R——水力半径(m)，悬吊管按充满度h/D=0.8计算，横干管按满流计算；

I——水力坡度；重力流的水力坡度按管道敷设坡度计算，

金属管不小于0.01，塑料管不小于0.005；重力半有压流的水力坡

度与横管两端管内的压力差有关，按下式计算：

I/)

=

+

(∆

h

L

h

（6-9）

式中

I——水力坡度；

h——横管两端管内的压力差，(mH

O)，悬吊管按其末端（立管与

2

悬吊管连接处）的最大负压值计算，取0.5m，埋地横干管按其起端（立

管与埋地横干管连接处）的最大正压值计算，取1.0m；

△h——位置水头，(mH2O)，悬吊管是指雨水斗顶面至悬吊管末端的几何高差(m)，埋地横干管是指其两端的几何高差(m)；

L——横管的长度(m)。：

将各个参数代入6-7和6-8式，计算出不同管径、不同坡度时非满流（h/D＝0.8）横管（铸铁管、钢管、塑料管）和满流横管（混凝土管）的流速和最大泄流量，见附录6-1、附录6-2、附录6-3。

横管的管径根据各雨水斗流量之和确定，并宜保持管径不变。

重力流状态下雨水排水立管按水膜流计算

4. 立管

383561

7890d K Q p α-= 式中 Q ——立管排水流量，（L/s ）；

K p ——粗糙高度，（m ），塑料管取15×10-6 m ，铸铁管取25×10-5 m 。

α ——充水率，塑料管取0.3，铸铁管取0.35。

d ——管道计算内径（m ）

（6-10）

重力流立管最大允许流量见附录6-4

重力半有压流系流状态下雨水排水立管按水塞流计算，