压力流(虹吸式)雨水排水系统

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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
水头损失
雨水排水管道总水头损失与流出水头之和不得大于 雨水管进、出口的几何高差；
悬吊管水头损失不得大于80 kPa；
压力流屋面雨水排水系统悬吊管与立管交点（转 折点）处的最大负压值不得大于70~90kPa。
6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
２．悬吊管水气流动状态 降雨末期，雨量减少，雨水斗淹没泄流的斗前水位降低
到某一定值，雨水斗开始有空气掺入，排水管内的真空被破 坏，排水系统从虹吸流工况转向重力流。
在降雨的全过程中，悬吊管内的压力和水流状态会随着 降雨量的变化而变化。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
３．水力计算方法 (１)计算汇水面积
根据建筑物的设计图，计算排水屋面的水平投影面积和 汇水面积。 (２)计算总的降雨量
确认当地气象资料如降雨强度和重现期。 (３)布置雨水斗
选择压力流雨水斗的规格和额定流量，计算各汇水面积 需要雨水斗的数量。
kPa。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
(5)系统的余压
P

9.8H
( vn2 2
hn )
ΔP——压力余量，kPa； H——雨水斗顶面与排水管出口的高度差，m； vn——排水管出口的管道流速，m/s； Σhn——雨水斗顶面到排水管出口的总阻力损失，kPa。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
(６)估算单位长度的水头损失即水力坡度i，i=H/LA ；
(７)根据管段流量和水力坡度，查压力流雨水排水系统水力
计算图确定管径，水流速度应不小于1m/s；
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
(４) 绘制水力计算管系图 确定雨水斗、悬吊管、立管和排出管（接至室外窨井）
的平面和空间位置。绘制雨水排水系统的水力计算管系图， 并确定节点和管段，为各节点和管段编号。
(５)计算系统中雨水斗至系统出口之间的高度差H，最远的 雨水斗到系统出口的管道长度L；并确定系统的计算管长LA。
管段计算所得压力值应基本平衡，否则应调整管径 重新计算。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
２．计算公式 (1)沿程水头损失
h
f



l d

v2 2g
1 2 lg( 2.51 )

3.7d Re
管内流速不大于3m/s, 管道水头损失可采用海曾—威廉公式计
３．立管和排出管水气流动状态 从立管与悬吊管交点向下，可利用的水头迅速增加，大
大超过因管道长度增加而增加的水头损失，立管内的负压值 也随之很快减少至零，继之出现逐渐增加的正压，立管底部 达到最大值后再逐渐减少，正压逐渐被消耗，至排水井处与 大气相通，管道中的压力为零，雨水斗的进水水面至排出口 的总高度差，即有效作用水头，全部用尽。
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第6章 建筑屋面雨水排水系统
6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
H
虹吸式屋面雨水排水系统水力分析
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
１．雨水斗水气流动状态
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
水流速度
系统中的所有管段，管道内的设计最小流速应大于1m/s，悬 吊管设计流速不宜小于1m/s，最大流速常发生在立管上。
立管的 设计流速
不宜小于2.2m/s； 最大不宜大于10m/s。
雨水管系的出口应放大管径，出口的水流速度不宜大于
1.8m/s，以减少水流对排水井的冲击，如出口速度大于 1.8m/s，应采取消能措施，宜通过消能井溢流至室外排水管道。
问题的薄弱环节，立管的下端宜采用 2个45º 弯头 或大曲率半径的90º 弯头接入排出管。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.1 雨水排水系统的设置
５．排出管 雨水排出管设计时，要留有一定的余地。
６．埋地横管 管径：埋地管的最小管径为200mm，最大不超过600mm。 埋设要求：不得穿越设备基础及其它地下构筑物；埋设深度，
6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.1 雨水排水系统的设置
４．立管 布置：立管一般沿墙、柱明装，民用建筑内，一般设在楼
梯间、管井、走廊等处，不得设置在居住房间内。 管径：立管管径应经计算确定，可小于上游横管管径。不宜小
于100mm。重力流雨水系统立管的上部为负压，下部为正 压，所以立管是处于压力流状态，排水能力较大。 连接：排出管埋设在地下，是整个雨水管道系统中容易出
算管道的沿程水头损失，并采用不同的C 值：
hf il
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
(2) 局部阻力损失
h
j 10

v2 2g
雨水斗的局部阻力系数因雨水斗的结构、尺寸、材质不同而 有所差别。弯头、三通等管件的有各自的局部阻力系数。
国产虹吸式雨水斗的局部阻力系数
雨水斗型号 YT50 局部阻力系数 1.3
YG50 1.3
YT75 2.4
YG75 2.4
YG100 5.6*
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
(3) 阻力损失估算
L0 kL
L0——等效长度，m； L——设计长度，m；
6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
在悬吊管中，水流从悬吊管的最远端向立管方向运动， 沿流动方向，水头损失迅速增加，而雨水斗前的水位变化不 大，即可利用的水头几乎维持不变，按水力学中的能量方程 进行分析，可知管内呈不断增大的负压，在与立管的交叉点 处负压最大。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
(4)管段压力计算 天沟水面和任一计算断面x断面之间的伯诺里方程为：
由于上式中，p1=0 ，v1=0 ，hx=H-Hx ，则有：
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.1 雨水排水系统的设置
１．雨水斗的设置 布置：应以伸缩缝或沉降缝作为排水分水线
否则应在该缝两侧各设置一个雨水斗。 雨水斗的间距：应计算确定，应考虑建筑物结构特点，如柱
子的布置等，一般可采用12～24m。 天沟的坡度：可采用0.003～0.006。 雨水斗的安装要求：连接处密封不漏水，与屋面的连接处必
须作好防水处理。 ２．连接管
连接管应牢固地固定在建筑物的承重结构上，其管径一 般与雨水斗短管的管径相同。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.1 雨水排水系统的设置
３．悬吊管 布置：悬吊管一般沿梁或屋架下弦布置，应牢固固定在其上。 管径：不得小于雨水斗连接管管径。 坡度：虹吸式雨水系统的悬吊管，原则上为压力流不需要设坡
估算：铸铁管的局部水头损失当量长度为管道长度的0.2倍； 塑料管当量长度为管道长度的0.6倍。
故：金属管计算管长可按LA =1.2L ； 塑料管计算管长可按LA =1.6L 估算。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
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K——考虑管件阻力引入系数；钢管、铸铁管k=1.21.4，塑料管k=1.4-1.6.
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
1) 计算管路阻力损失估算
R0
E L0

9.81H L0
R0——计算管路等效长度的阻力损失，kPa/m； E——系统可以利用的最大压力，kPa； H——雨水斗顶面至雨水排出口的几何高差，m； L0——计算管路等效长度，m；
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
hx H
Hx
x
x
虹吸式屋面雨水排水系统水力分析
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
Pi
9.8H i
( vi2 2
hi )
Pi——i断面处管内的压力，kPa； Hi——雨水斗顶面至i断面的高度差，m； vi——i断面处管内流速，m/s； Σhi——雨水斗顶面至i断面的总阻力损失，
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
2) 悬吊管阻力损失估算
RX0
Pm a x LX 0
RX0——悬吊管单位等效长度的阻力损失，kPa/m； Pmax——最大允许负压值，kPa； LX0——悬吊管路等效长度，m；
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
几何高度 悬吊管中心线与雨水斗的出口高差宜大于1m 以上； 雨水排水管道中的总水头损失与流出水头之和不得大于 雨水管进、出口的几何高差。
计算公式
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
度，但由于大部分时间悬吊管内可能处于非满流排水状 态，宜设置不小于0.003 的坡度，以便管道排空。 连接：悬吊管与雨水立管连接， 应采用两个45°弯头或90°斜三通。 防护：悬吊管不得设置在精密机械设备，和遇水会产生危害的 产品及原料的上空，否则应采取予防措施。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
２．悬吊管水气流动状态 压力流雨水排水系统内，管道的压力和水的流动状态是变化的。
雨量较小
降 雨 量 变 化
悬吊管内的水流状态 有自由表面的波浪流
脉动流 满管气泡流和满管气水乳化流
雨量大
水的单相流状态
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采用虹吸式雨水斗，管道中是全充满的压力流状态。
虹吸式雨水斗为下沉式，置于屋面层中，具有良好整流功能。
降雨过程中，雨水通过格栅盖进入雨水斗后，落入屋面层以下的
深斗内，斗内设有带孔隙的整流罩，使处于涡流状态的雨水平稳
地以淹没泄流状态进入排水管。
下 最大限度减小了天沟积水深度
沉 式 雨
使屋面承受的雨水荷载降至最小
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
４．压力流雨水排水系统的适用条件
各种屋面雨水排水系统的选择，除考虑安全性、经济性 以外，主要应根据各种雨水排水系统的特点，结合当地以及 该建筑的实际情况综合分析后确定。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
一般可参照排水管道的规定，在民用建筑中不得 小于0.15m。 管道材料：可采用铸铁管、钢管或高密度聚乙烯管等。埋地 管也可采用混凝土管、陶土管。
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
6.4.2 虹吸式雨水排水系统设计计算
１．虹吸式雨水系统水力计算一般规定 为了保障虹吸式雨水排水系统维持正常的压力流排水状态， 压力流雨水排水系统应符合以下规定： 雨水斗的设置 虹吸式雨水斗应设置在天沟或檐沟内，天沟的宽度和深度 应按雨水斗的安装要求确定，一般沟的宽度不小于 550mm ，沟的深度不小于300mm。
虹吸排水的过程
使雨水斗的出口获得较大的淹没水深
水 消除了掺气现象
斗 提高了雨水斗的额定流量
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虹吸式雨水斗
进水格栅
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整流罩
下沉式雨水斗 接出管
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6.4 压力流(虹吸式)雨水排水系统
在雨水斗的接出管上，由于一般的虹吸式雨水 斗都有较大的水头损失，加上雨水斗的出水管较细， 管道内流速较快，速度水头较大，两项之和与可利 用的水头之差的绝对值不大，雨水斗以下的连接管， 管道内呈小的负压或正压。