建筑雨水排水系统ppt.ppt

第六章 建筑雨水排水系统,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.3 雨水排水系统的水力计算,第六章 建筑雨水排水系统,第六章 建筑雨水排水系统,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.1 建筑雨水排水系统分类,按建筑物内部是否有雨水管道分为： 内排水系统 外排水系统,按雨水在管道内的流态分为： 重力无压流 重力半有压流 压力流,按雨水排至室外的方法内排水系统又分为：,架空管排水系统 埋地管排水系统,按雨水管中水流的设计流态可分为： 压力流（虹吸式）雨水系统： 采用虹吸式雨水斗，管道中呈全充满的压力流状态，屋面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。 重力半有压流雨水系统： 设计水流状态为伴有压流，系统的设计流量、管材、管道布置等考虑了水流压力的作用。 重力无压流： 雨水通过自由堰流入管道，在重力作用下附壁流动，管内压力正常，这种系统也称为堰流斗系统。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.1 建筑雨水排水系统分类,.按屋面的排水条件分为： 檐沟排水 天沟排水 无沟排水 .按出户埋地横干管是否有自由水面分为： 敞开式排水系统 密闭式排水系统 .按一根立管连接的雨水斗数量分为： 单斗系统 多斗系统,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.1 建筑雨水排水系统分类,.普通外排水 普通外排水由檐沟和水落管（立管）组成。 一般居住建筑，屋面面积比较小的公共建筑和单跨工业建筑，多采用此方式，屋面雨水汇集到屋顶的檐沟里，然后流入雨落管，沿雨落管排泄到地下管沟或排到地面。 水落管管道材料： 水落管一般用白铁皮管（镀锌铁皮管）或铸铁管。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.1 建筑雨水排水系统分类,水落管管径：铸铁管一般为 75mm、100mm；铁皮管一般为： 80mm100mm、 80mm120mm。 水落管布置：沿外墙布置， 水落管的设置间距要根据降雨量 和管道通水能力来确定，根据一 根雨落管应服务的屋面面积来确 定雨落管间距： 一般水落管间距为816m， 工业建筑可以达到24m。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,雨水斗,承雨斗,檐沟,立管,.天沟外排水 天沟外排水系统由天沟、雨水斗和排水立管组成，一般用于排除大型屋面的雨、雪水。特别是多跨度的厂房屋面，多采用天沟外排水。 天沟： 屋面上在构造上形成的排水沟，接受屋面的雨雪 水，雨雪水沿着天沟流向建筑物的两端，然后经 墙外的立管排到地面或雨水道。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,天沟外排水示意图,天沟,溢流口,山墙,泄压管,消能池,检查井,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,天沟-屋面上在构造上形成的排水沟，接受屋面的雨雪水。 雨雪水沿天沟流向建筑物的两端，经墙外的立管排到地面或 排到雨水道。,天沟,消能池,检 查 井,雨水斗,沉降缝,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,天沟的设计应保证排水通畅。 设计的主要内容： 天沟的断面尺寸，坡度等，根据水力计算来确定。 计算依据： 暴雨强度、建筑物的跨度（汇水面积）、屋面结构形式等。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,.内排水 内排水系统由天沟、雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排 出管等部分组成。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,内排水系统,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,根据雨水排水系统是否与大气相通， 内排水系统可分为密闭系统和敞开系统 敞开系统：为重力排水，检查井设置在室内，敞开式可以接纳生产废水，省去生产废水的排出管，但在暴雨时可能出现检查井冒水现象。 密闭系统：雨水由雨水斗收集，进入雨水立管，或通过悬吊管直接排至室外的系统，室内不设检查井。密闭式排出管为压力排水。一般为安全可靠，宜采用密闭式排水系统。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,根据每根立管连接的雨水斗的个数： 可以分为单斗和多斗雨水排水系统 单斗系统：悬吊管上只连接单个雨水斗的系统。 多斗系统：悬吊管上连接两个以上雨水斗 （一般不得多于4个），悬吊管将雨水斗和排水立管连接起来。,内排水系统工程图 在这里单击鼠标左键查看,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,() 雨水斗 雨水斗设在屋面，整个雨水管道系统的进水口，雨水斗 有整流格栅装置。 整流格栅装置的作用： 最大限度地排泄雨、雪水； 具有整流、导流作用，使水流平稳，以减少系统的掺气； 同时具有拦截粗大杂质的作用。,目前国内常用的雨水斗为： 65型、79型、87型雨水斗、平蓖雨水斗、虹吸式雨水斗,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,87型雨水斗,65型雨水斗,雨水斗有导流槽或导流罩，其作用是： 防止形成旋流，旋流会带入很多气体，导致雨水管道泄水能力降低。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,87型雨水斗,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,虹吸式雨水斗,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,() 连接管 连接雨水斗与悬吊管的短管。 () 悬吊管 悬吊管与连接管和雨水立管连接，是雨水内排水系统中 架空布置的横向管道。对于一些重要的厂房，不允许室内检 查井冒水，不能设置埋地横管时，必须设置悬吊管。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,()立管 立管接纳雨水斗或悬吊管的雨水，与排出管连接。 排出管： 将立管的水输送到地下管道中，考虑到降雨过程中常 有超过设计重现期的雨量、或水流掺气占去一部分容积。 所以雨水排出管设计时，要留有一定的余地。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,() 埋地横管 密闭系统： 一般采用悬吊管架空排至室外的，不设埋地横管； 敞开系统： 室内设有检查井，检查井之间的管为埋地敷设。 () 排出管 排出管是立管和检查井间的一段有较大坡度的横向管道，其管径不得小于立管管径。 排出管与下游埋地干管在检查井中宜采用管顶平接，水流转角不得小于135o。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,检查井内连接管水流转角不得小于135o,135,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,()附属构筑物 作用：埋地雨水管道的检修、清扫和排气。 包括：主要有检查井、检查口井和排气井。 检查井: 适用于敞开式内排水系统。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,排气井: 埋地管起端几个检查井与排出管间应设排气井，水流从排出管流人排气井，与溢流墙碰撞消能，流速减小，气水分离，水流经格栅稳压后平稳流人检查井，气体由放气管排出。 检查口: 密闭内排水系统的埋地管上设检查口，将检查口放在检查井内，便于清通检修，称检查口井。,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,排气井,返回,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成,密闭式系统优于敞开式系统 外排水系统优于内排水系统,6.1 建筑雨水排水系统分类与组成 6.1.3 雨水排水系统的选用,经济、安全的原则,第六章 建筑雨水排水系统,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,单斗雨水排水系统：悬吊管上连接单个雨水斗。 .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：,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KQy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。,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和图2。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,Qy,Qy,K,P1,QLj,雨水泄流量与各个 参数的关系图,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。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,Qy,Qy,hL1,t,tB,tA,A,B,QLj,泄流量Qy与各个参数之间的关系 式中 h天沟水深； hL1临界水深； t流量递增时间。,雨水泄流量与各个 参数的关系图2,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,降雨初始阶段（0ttA，1/3）: （1）雨水斗和连接管 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。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,（2）悬吊管与立管 悬吊管内充满度小，非满流，呈现有自由水面的波浪流、脉动流、拉拨流。 立管也是附壁水膜流，雨水夹带一部分空气向下流动，压力变化也很小。,（3）埋地干管： 管径相同，排出管和埋地干管是充满度很小有自由水面的波浪流、脉动流，系统内压力变化很小。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,过渡阶段（tAttB， 1/31 ） （1）雨水斗和连接管 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。 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。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,（2）悬吊管和立管 管内为没有自由表面的满管气-泡流、满管气-水乳化油，压力波动大。悬吊管起端呈正压，末端和立管上部呈负压。 随水流沿立管向下流动，立管内负压值迅速减小，至某高度为零，再向下压力为正。,（3）埋地干管 高速水流挟带气体进入埋地横管，受到下游水流的阻碍，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。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,结论： 单斗系统过渡阶段泄流量较大，管内气流不畅通，压力不稳定，雨水靠重力和负压抽吸流动，是水-气两相重力半有压流。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,tB以后hg增大 ，天沟水深完全淹没雨水斗，雨水斗不再掺气，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。 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。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,3.饱和阶段（tBt，=1）,（2）悬吊管和立管 悬吊管、立管和埋地横干管都是水单向流，悬吊管起端压力可能是负压也可能是负压，悬吊管与立管连接处负压值最大，形成虹吸。立管压力由负压逐渐过渡到正压，在与埋地管连接处达到最大正大。 （3）埋地干管 雨水进入埋地干管向前流动，水头损失增大，埋地干管正压值逐渐减小，至室外检查井压力减小为零。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,饱和阶段雨水斗完全淹没，不掺气，管内满流不掺气，雨水系统泄流量达到最大，雨水主要靠负压抽吸流动，是水单向流。才会出现单相压力流状态。,单斗系统管内压力分布示意图,上部形成负压,下部形成正压,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,压力流状态下系统泄流量最大，重力流泄流量最小。重力半 有压流和压力流状态下，系统泄水能力取决于天狗位置高 度、天沟水深、管道摩阻及雨水斗局部阻力，主要取决于天 沟位置高度。雨水斗离排出管垂直距离越大，产生抽力越 大，泄水能力越大。系统最大负压在悬吊管与立管连接处， 最大正压在立管与埋地横干管的连接处。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.1 单斗雨水系统,结论,多斗雨水系统： 一根悬吊管上连接一个以上与大气连通的雨水斗。 特点: 同一建筑屋面上降雨是均匀的，但一根悬吊管上，处于不同位置的雨水斗，在雨水斗直径和汇水面积相同的情况下泄流能力不同。,距离立管越远的雨水斗，泄流量越小； 距离立管越近的雨水斗，泄流量越大。,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.2 多斗雨水排水系统,多斗系统雨水斗设置位置及流量曲线图,6.2 雨水内排水系统中的水气流动规律 6.2.2 多斗雨水排水系统,第六章 建筑屋面雨水排水系统,6.3 雨水排水系统的水力计算,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.1 雨水量计算,.设计暴雨强度 雨水设计流量是雨水排水系统最基本的参数，按降雨强度计算，各地区的气候条件不同，降雨强度计算公式不同： 式中 q 设计降雨强度，L/sha； P 设计重现期，a； t 降雨历时，min； A、c、n、b 当地的降雨参数，根据统计方法确定。,各地的降雨强度公式可以在室外排水设计手册中查出。如当地无降雨强度公式时，可以根据当地雨量记录进行推算，或借用邻近地区的降雨强度公式进行计算。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.1 雨水量计算,南京地区的设计降雨强度公式,屋面雨水排水管道的设计降雨历时可按5min计算， 居住小区的雨水管道设计降雨历时应按下式计算： 式中 t 降雨历时，min； t1 地面集流时间，min，视距离长短、地形坡度 和地面覆盖情况而定，一般可以选510min； m 折减系数，小区支管和接户管：M =1，小区干 管、暗管：M =2，明沟M =1.2； t2 排水管道内的雨水流行时间，min。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.1 雨水量计算,汇水面积F 汇水面积按屋面的水平投影面积计算，而不是屋顶的实际面积计算。 对于高出屋面的侧墙，考虑到大风作用下，雨水倾斜下落的影响，应将其垂直面积的1/2计入汇水面积。 若有高出屋面的窗井，还应附加其高出部分的最大一面侧墙面积的1/2。 高层建筑群房屋面排水汇水面积的计算与高层建筑屋面排水汇水面积计算方法相同。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.1 雨水量计算,设计重现期 设计重现期根据建筑物的重要程度、汇水区域的性质、地形特点、气象特点等因素确定。 近年来，由于建筑标准的不断提高，P 值也有增大的 趋势，各种汇水区域的设计重现期不宜小于下表中的数 值。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.1 雨水量计算,.雨水量计算,式中 Q雨水设计流量，L/s； q5降雨历时为5min时的暴雨强度，L/sha； 径流系数，建筑屋面可采用 = 0.9 ； F 汇水面积，。 h5当地降雨历时为5min时的小时降雨厚度，mm/h。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.1 雨水量计算,由于降雨本身的规律性不是很强，雨水管道设计计算公式是根据长期积累的气象资料，进行数据统计分析而得到的。 公式中采用的一些参数，如设计重现期、降雨历时、径流系数（径流量降雨量）等都带有一定的经验性。 因此工程中应参照一些经验确定设计参数。 设计时选降雨历时越短，降雨强度越大，雨水系统造价越高；选降雨历时过长，降雨强度过小，雨水系统造价降低，但出现大雨时雨水不能及时排出的危险增大。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.1 雨水量计算,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,.雨水斗泄流量 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： 半有压流和压力流状态下，排水管道内产生负压抽吸，通过雨水斗的泄流量为：,雨水斗最大泄流量（L/s）,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,.天沟流量 屋面天沟为明渠排水 式中 Q天沟排水流量，m3s； v流速，ms； n天沟粗糙度系数，与天沟材料及施工情况有关， 见各种抹面天沟n值表； i天沟坡度，不小于0.003； 天沟过水断面积，m2。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,各种抹面天沟n值表,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,横管 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： 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。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,立管 重力流状态下雨水排水立管按水膜流计算：,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,式中 Q立管排水流量，L/s； Kp粗糙高度，m，塑料管取15106m，铸铁管取25105m； 充水率，塑料管取0.3，铸铁管取0.35； d 管道计算内径，m。,重力半有压流立管的最大允许泄流量表,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,.溢流口 功能：主要是雨水系统事故时排水和超量雨水排除。 按最不利情况考虑，溢流口的排水能力应不小于50年重现期的雨水量。 式中 Q溢流口服务面积内的最大降雨量，L/s； b溢流口宽度，m； h溢流孔口高度，m； m流量系数，取385； g重力加速度，m/s2，取9.81。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 系统计算原理与参数,.普通外排水系统(宜按重力无压流系统设计) 根据屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，立管 间距8-12m； 计算每根立管的汇水面积； 求每根立管的泄水量； 按堰流式斗雨水系统查重力流立管最大允许泄流量 表， 确定立管管径。,重力流立管最大允许泄流量 点击查看,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 设计计算步骤,.天沟外排水(宜按重力半有压流系统设计) 确定天沟形式和断面尺寸，校核重现期。 天沟形状：矩形、梯形、半圆形、三角形等。 天沟尺寸：根据排水量、天沟汇水面积计算，根据每 一条天沟应该排泄的雨水量计算天沟断面面积。 设计时：常采用断面净尺寸为400mm400mm，保护高 度不小于100mm。,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 设计计算步骤才,天沟的设计计算有两种情况,已知：天沟的长度、形状、几何尺寸、 坡度、材料和汇水面积 求解：校核重现期是否满足要求,已知：天沟的长度、坡度、材料、汇水面积和设计重现期 求解：天沟的形状和几何尺寸,点击查看具体步骤,点击查看具体步骤,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 设计计算步骤,（2）计算水流速度,（3）计算天沟允许泄流量Q,（4）计算汇水面积F,（5）计算5min暴雨强度,（6）校核重现期,（1）计算过水断面面积,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 设计计算步骤,已经确定天沟的长度、形状、几何尺寸、坡度、材料和汇水面积，校核重现期是否满足要求。,()确定分水线，求每条天沟的汇水面积F； ()求5分钟的暴雨强度q5 ； ()求天沟设计流量Q设 ； ()初步确定天沟形状和几何尺寸； ()求天沟过水断面面积；,已经确定天沟的长度、坡度、材料、汇水面积和设计重现期，确定天沟的形状和几何尺寸,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 设计计算步骤,()求流速V ； ()求天沟允许通过的流量Q允； ()若 Q设Q允 ，确定立管管径； 若 Q设Q允 ，改变天沟的形状和几何尺寸，增大天沟的 过水断水面积，重新计算。 Q设 ：天沟设计流量 Q允 ：天沟允许通过的流量,6.3 雨水排水系统的水力计算 6.3.2 设计计算步骤,.重力流和重力半有压流内排水系统,布置雨水斗，布置连接管、悬吊管、 立管、排出管和埋地管,计算确定连接管、 选择悬吊管、立管、排出管和埋地管管径。,计算的内容,6.3 雨水排水系统的水