对虹吸式屋面雨水排水系统的研究

2015-08-15宋鹏飞田文涛郑州大学土木工程学院河南郑州450001

江西建材 2015年10期

■宋鹏飞，田文涛 ■郑州大学土木工程学院，河南郑州 450001

近年来，伴随着国民经济的飞速发展，我国城市建设如火如荼。千姿百态的建筑如雨后春笋般拔地而起，城市面貌日新月异。由于传统的重力流雨水排水系统已无法满足要求，一些大型建筑不得不采用新兴的屋面雨水排水系统。比如上海世博会主题馆、新茂大厦等就采用了虹吸式屋面雨水排水系统。下面结合上海世博会主题馆对这种新型的系统做个简单的介绍。

1 上海世博会主题馆介绍

主题馆在世博会期间承担着演绎与展示“城市，让生活更美好”主题的重任，是永久性场馆之一。主题馆是国内最大的大跨度双弦张拉桁架结构，占地面积11.5 公顷，总占地面积达到了12.9 万平方米，建筑高度为27.1 米。其中西展厅南北跨180 米，东西跨126 米，。它的屋面由形状相同或对称的单元组成，5min 内的雨水流量达到了4400L/s。

2 虹吸式屋面雨水排水系统

2.1 原理

该系统利用雨水斗将气水分离。降雨初期，排水系统与重力流排水系统一样。当屋面雨水高度超过雨水斗时，雨水斗会控制进水量，减少漩涡，使雨水管道充满，产生真空。利用雨水的势能，雨水连续不断的进入排水管，形成虹吸现象，快速的将屋顶的雨水排出。

2.2 系统组成

(1)虹吸式雨水斗—设在天沟或屋面的最低处，雨水由此进入排水管道，具有整流、导流作用。(2)连接管—竖向短管，起到连接雨水斗和悬吊管的作用。(3)悬吊管—悬吊在屋架、楼板和梁下或架空在柱上的雨水横管。为了维修方便，一般靠近墙柱。(4)溢流口—当降雨量超过系统设计排水能力时用来溢水的孔口或装置。(5)固定件—用于固定水平管和立管的装置。(6)埋地管—敷设于地下，将立管的雨水排至室外雨水管道。(7)附属构筑物—主要有检查井、检查口井和排气井，一般设置在排出管与埋地管连接处，埋地管转弯、变径及超过30m 的直线管路上［1］。用于埋地管道的检修、清扫和排气。

3 主题馆选择虹吸式雨水排放系统的必要性

为什么选择这种系统而不选用传统的重力流排水系统呢?归结起来有以下几点原因:(1)主题馆屋面结构形式复杂，屋面面积大，无法满足重力流需要一定坡度的要求，而虹吸式则不需要。(2)主题馆作为要永久保留的建筑，虹吸式雨水系统管材的使用寿命长，并且后期可以节省维修费用。(3)世博园工期紧张，虹吸式系统施工简单、快捷，有助于缓解施工压力。(4)重力流立管较多并且影响美观，而虹吸式可以减少立管和雨水斗数量，节约管材，并且管径小，便于加工处理。(5)虹吸雨水排水系统一般选用不锈钢管，它具有管壁薄、韧性强、阻力小和抗腐蚀性强等优点，而且使用寿命长，节省了世博馆的维护费用。(6)虹吸式排水系统的排水管道内为满流状态，而重力流系统则为气液混合状态，前者的泄流能力更强。此外，虹吸式系统中雨水流速快，管道的自净能力较强，不易结垢。

4 虹吸式系统的弊端

虹吸式系统确实有诸多优势，但其也有弊端。一方面，虹吸式排水系统并非适合所有建筑，比如对于一些小型建筑，建筑高度不够高，体现不出虹吸式系统的优势，反而会增加投资。另一方面，虹吸式排水系统立管数量较少，若其中一根立管不工作，可能导致整个系统瘫痪。因此应根据实际情况合理的选择雨水排水系统。

5 各部分布置及安装

(1)雨水斗。应该将雨水斗设计为下沉式，以此避免雨水斗中掺入空气。此外应根据雨水斗的位置、形状、规格及尺寸，配合土建施工做好预留。

(2)悬吊管与立管的安装。在放线之前应根据图纸校核是否与其他管线冲突;保证管道定位的准确，特别是弯头、大小头、三通等处的定位，而且标高不能任意变动，以免破坏虹吸条件;悬吊管与立管之间通常用45°三通或90°斜三通连接。当悬吊管长度大于15m 时，应设检查口或者带法兰盘的三通以便于检修;立管管径一般不小于悬吊管管径，并且其连接的悬吊管不多于两根，常沿墙或柱布置，而且在距地面1m处设置检查口;悬吊管的安装片间距不超过2.5m，并且安装片固定位置要准确，要在一条直线上，埋设应牢固。

(3)埋地管的布置。埋地管敷设于地下，其材料一般采用钢筋混凝土管、陶土管等非金属管，要避免穿越基础或被重物压坏。同时其坡度还要满足要求。

(4)附属构筑物的布置。为防止冒水现象发生，检查井直径不应小于1m，井深不应小于0.7m［2］，并设置高流槽导流;检查口井设置在内排水系统的埋地管上;排气井布置在埋地管起端，检查井与排出管之间。

(5)溢流口的设置。溢流口应设置在雨水能方便到达的地方，其高度的确定视屋面允许的最高溢流水位而定，并且低于建筑面所允许的最大积水面积。