雨水内排水系统中的水气流动规律

加，掺气量逐渐增大，当tA时达到最大数值后，掺气量逐渐下
降。 初始阶段天沟水深较浅，雨水泄流量较小，雨水在连接管
内呈附壁流或膜流，管道中心空气畅通，管内压力约等于大气 压。雨水泄流为气水两相重力流。
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
过渡阶段（tA≤t≤tB）：
汇流面积逐渐增大，天沟水深增加，导致泄流量增大。 由于暴雨强度减小，水深增加缓慢，近似为线形关系。而 天沟水位增大，泄流量增大，则雨水斗的进气面积减小， 掺气量迅速下降，
第4章 建筑屋面雨水排水系统 4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
单斗雨水排水系统：悬吊管上连接单个雨水斗。 １．雨水斗水气流动状态
降雨过程中，随着降雨历时延长，雨水斗前水深不断增 加，雨水斗泄流状态可分为三个阶段：
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
式中 h——天沟水深；
A
B
hL1
hL1——临界水深；
Qy
t——流量递增时间。 t
tB
雨水泄流量与各个
参数的关系图2
tA
QLj
Qy
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
降雨初始阶段（0≤t≤tA）:
降雨刚开始，只有少量雨水汇集到雨水斗，天沟水深比较 浅。随着汇水面积的增加，天沟水深增加较快，随着水深的增
排出管一般采用与立管同样的管径，也有的设计在首层 检查口下放大一号管径，以增大过流面积，使水流趋于平稳， 以缓解上述现象，避免检查井冒水。
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
５．埋地管水气流动状态 密闭式排水系统中，埋地管上设置检查口，检查口放在
检查井内，称为检查口井。 高速水流挟带气体进入埋地横管后，受到下游水流的阻
掺气，管道内为满流。泄流量随天沟水位增大而增大，但水 位增大所提供的能量，不足以克服流量增大所造成的管内水
头损失，所以泄流量Qy基本不再增大，tB 点的水深为临界水 深hL1。
天沟水深急剧上升，泄水由抽力进行，这时管内成为有 压流。
由以上分析可知，雨水排泄能力取决于天沟位置高度， 天沟水深越大泄水能力越大。
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
当天沟水位增大到雨水斗不再抽吸空气时，即淹没流状 态，立管内为单相压力流。
天沟水位继续增大时，其增加的水头主要用于克服管道 的摩阻，对泄流量影响不大。
一般情况下雨水管道处于气水两相流状态，只有当雨水 量较大，设计时又没有设置溢水口时，才会出现单相压力流 状态。
4.2.1 单斗雨水排水系统
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 等参数
的关系见雨水泄流 量与各个参数的关 系图１和图2。
掺气量比：
指进入雨水斗的空气量 与雨水量的比值。
从图中的K～Qy关系曲 线可知，按降雨历时t,
雨水斗泄流状态可分为 三个阶段。
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
２．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
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
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。
到tB时K =0。随着天沟水位的逐渐增大，立管中的水
流状态是在变化的，频繁形成水塞，出现抽吸力，管内压 力增加比较快，形成是重力——压力气水两相流。
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
饱和阶段（tB≤t＜∞）： tB以后hg增大 ，天沟水深完全淹没雨水斗，雨水斗不再
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
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４．排出管的水气流动状态 立管中的雨水进入横向的排出管时，水流速度的大小和
方向都剧烈变化，动能转变为势能，流速降低而水深增加， 在转弯处发生壅水，形成水跃，水流波动剧烈。
泄流量降低，是使立管下半部产生正压的主要原因，不 利于雨水的顺利排放。
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。
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
３．立管的水气流动状态 立管的泄流能力大于悬吊管的泄流能力。
初始阶段： 立管内是附壁水膜重力流，管道内压力变化不大。随着
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
K
泄流量Qy与各个参数之间的关
系
式中 K ——渗气量比； P1——雨水入口处压力值。P1
雨水泄流量与各个 参数的关系图１
Qy
QLj
Qy
4.2 雨水内排水系统中的水、气流动规律
4.2.1 单斗雨水排水系统
泄流量Qy与各个参数之间的关系
碍，发生壅水现象。水流速度迅速减小的同时，水中的气体 逐渐从水中分离出来，聚集在管道断面的上部，形成气室， 气室逐渐增大，对管道中的水流液面形成一定的压力
此时水力坡度不仅是管道坡度一项，还有液面压力产生 的水力坡度，则水流为气水两相的有压非满流，有助于提高 埋地管的排水能力。
4.2 雨水内排水系统Байду номын сангаас的水、气流动规律
天沟水位增大，立管水流呈气水两相流，立管上部为负压区， 下部为正压区，压力的变化近似为线形关系。 立管上部形成负压后：
会对悬吊管产生抽吸作用，悬吊管的水流进入立管时， 由横向转为竖向，呈紊流状态，气水混掺剧烈，形成完全的 两相流，流速降低，从而使立管的下部呈现正压状态。
单斗系统管内压力分布示意图
下部形成正压
4.2.1 单斗雨水排水系统
敞开式排水系统中，排出管与埋地管的连接处设置检查井。 水流状态与检查井中的水流接入方式有关。
直冲型接入：进、出检查井的管道轴线在一条直线上。
水力现象： 高速水流以直冲型接入检查井时，速度骤减，其动能一
部分消耗于克服水头损失，另一部分在检查井中转变为位能， 使检查井水位升高。