虹吸式雨水排水系统 对虹吸式雨水排水系统的认识及施工工艺
时间：2020-03-07 08:50:46 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】通过对液压支架装配厂房屋面排水系统的施工管理，阐述了虹吸式雨水排放的原理，和系统的组成，用科学的管理方法和质量保证措施，提出了在施工过程中应注意的重点、难点及相应的技术措施，并相对与普通的重力流雨水排放系统进行了优缺点分析。�
【关键词】概况；虹式原理；工作状态；系统安装��
Siphon drainage system for the understanding and construction technology�
Hao Zhao-jun�
(Shanxi Pingyang Heavy Industry Machinery Co., LtdHoumaShanxi043000) �
【Abstract】Bracket assembly plant by the hydraulic roof drainage system construction management, describes the principle of siphon drainage, and system components, scientific management methods and quality assurance measures proposed in the construction process should be the focus of attention, difficulty and the appropriate technical measures, and relative to normal gravity flow drainage system for the analysis of advantages and disadvantages.�
【Key words】Overview;Rainbow-type principle;Working condition;System installation��
目前，绝大部分屋面雨水排放都是采用重力流排放技术，随着建筑行业技术的不断发展，和超大型建筑物的不断涌现，对于结构复杂或屋面面积超大，要求屋面荷载承受能力较小的特殊情况下，这就要求在降雨时屋面积蓄的雨水要在短时间内能够迅速排出，传统的重力流排放系统要达到这一要求，就必须增加雨水斗数量和立管根数，并加大管径，而采用虹吸式排放技术，就能使雨水在管道中的流态为满流有压状态，加快了排水的速度，提高了排水量，且还能使立管根数减少横向悬吊管无坡度，并保证最大限度满足建筑使用功能。�
1. 工程概况�
该厂房为液压支架装配厂房，结构形式为钢结构，建筑面积1万多平米，汇水面积约2万平米，汇水天沟尺寸为宽*高500*300，标高为15米，屋面排水靠4个虹吸式排水系统，每个系统5个雨水斗，共20个，雨水斗材料为不锈钢。雨水管材料为HDPE高密度聚乙烯，设计重限期为5年，暴雨强度计算为qs=0.0395L/sm�2，厂房内除了屋面排水系统外，还有多条管道系统，即：乳化液高压管道、消防给水管道、采暖管道、和其他工艺管道，全部安装在高空不同的标高处，该项目由中船602院设计，山西神剑监理公司监理。�
2. 虹式原理�
虹吸现象我们在日常生活中经常会看到，就是把一根灌满水的塑料管用手堵住两端，然后分别放入一个蓄水的缸中和一个空容器中，同时放开管子两端的手，由于蓄水的容器与空的容器存在高差，水在重力的作用下流向空的容器，从而使上部不塑料管内产生负压，容器中的水就会被吸入塑料管，水就会不断从蓄水容器中向外流，这就是虹吸现象，当液面高差越大时，塑料管内的流速就越大，排水就越迅速，虹吸式排水系统正是利用了这一原理。该系统就是利用了屋面高度所形成的水头实现了虹吸排水，当降雨来临时，屋面逐渐形成积水，由于采用了虹吸式雨水斗，当屋面雨水高度达到一定高度，通过进入雨水斗的雨水流量来调整流态减少涡流，从而极大的减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态，当雨水通过管道变径时，在此处产生负压，加速雨水的排放速度。�
3. 雨水在系统中的工作状态�
虹吸式雨水排放系统的管内压力和水的流动状态是在不断变化的，在降雨初期，雨量一般较小，在悬吊管内的雨水流态是自由的液面波浪流，根据雨量的大小不同，部分情况下初期无法形成虹吸式作用，是以重力流为主的流态，随着降雨量的增加，管内逐渐出现脉动流，波拉流，进而出现满管气泡流和满管汽水汇合流，直至出现水的单向流状态。降雨末期，雨水量减少，雨水斗逐渐开始有空气进入，虹吸式作用被破坏，排水系统又从虹吸式水流状态转变为重力流状态。在整个降雨过程中，随着降雨量的增减此现象会反复出现。�
技术要点：�
3.1水的持续流动性。
保证水流方向的持续流动性是维持虹吸作用的关键，特别是在管道转弯角度相对较小时，如90度转角处，很有可能因为管内流速的突然下降而引起虹吸状态被破坏，因此当水流在系统中遇到90度转角时，此处弯头的连接方式必须采用两个45度弯头和一段衔接短管，以保证流速不会突然大幅下降，而是维持上升状态，当系统中出现90度T型支管时，横管内的水流以较快的速度冲向管壁就会突然遇到阻碍，瞬间速度变为零，一方面对管壁形成极大的冲击，另一方面水流创击管壁后又以一个与初始方向相反的速度，迅速的在管内形成回流，这样，两股方向相反的水流在管内冲撞，很容易形成水塞，阻碍水流排放，破坏虹吸作用。因此，在施工过程中可根据管道的空间和环境情况来采取相应的解决方式，如：支管汇集处可采用45度斜三通，和两个45度弯头。�
3.2汽水混合流的影响。
当管道系统内形成虹吸作用时，由于可供使用的管道管径不一定恰好是计算所得的管径尺寸，因此管道内会有很多溶解在水中的小气泡，并不是完全理想化的液体单向流，这些微小气泡在流动过程中会逐渐释放，然而这种汽水混合流仍可以看作是虹吸作用，是允许存在的状态，并不影响虹吸作用的形成，也不影响系统的正常排水，影响管道内水流态的重要因素是系统内的负压，负压过大时，会导致管内流速过快，产生气蚀现象，对于金属管道会产生极大的伤害，同时负压过高，系统内小气泡会在负压作用下破裂使管道系统产生剧烈震动，减少了系统的使用寿命，严重时会发生安全事故，因此在虹吸式雨水管道设计时要求管道内负压不得超过-0.08MPa（气蚀临界值为-0.09 MPa）。另外管道内气团的存在也会严重影响虹吸作用的形成，和水流在管道内的充满度。�
3.3密封性对虹吸效果的影响。
为了使虹吸系统能持续的正常工作，必须要求从管道系统各处紧密相连不得渗漏，如果系统某部位密封不严进入空气，就根本无法形成虹吸状态，就变成了传统的重力式排水，但是重力式排水系统为了达到较好的排放效果，在安装管道时要求悬吊管的最小坡度为0.02毫米，而虹吸式悬吊管安装时的坡度为零，没有重力势能得作用，所以当系统一但进入空气就无法有效的形成虹吸排水。因此除了必须保证入口处要有效的阻止空气进入，而且整个系统的连接部位也要求密封可靠，对于雨水斗只有当斗前水深满足一定要求时，它才能够完全形成水封，隔断空气，迅速形成虹吸作用。�
4. 系统安装�
4.1雨水斗安装。
在安装雨水斗之前，根据图纸设计要求，和不锈钢雨水斗地盘外径，先在屋面排水天沟上开洞，然后将雨水斗地盘与天沟焊在一起，要求雨水斗地盘与天沟面板顶面标高一致，并且周围不得渗漏，最后再做防水保护层，在屋面工程和管路系统做完后，再装空气挡板和格栅防护罩。�
4.2管道安装。
因为管道的设计采用了高密度聚乙烯HDPE材料，所以决定了它的连接形式为热熔连接，管道下料和热熔必须用专用设备来保证，要求管道的连接端面必须与管道轴线垂直，并且清洁，对接后的管道焊缝内外必须均匀，由于干管是在高空悬吊，所以必须在地面先预制好部分管段，然后再在设计的标高处组装，管道在空中的对接采用电容套筒，雨水斗与管道的连接可采用法兰或电容套筒，悬吊管采用导向管卡和锚固管卡连接在方形导管上，锚固管卡设在管道的始端、和末端，中间采用导向管卡，间距不得大于3米，而且必须要能承受管道在满流时的重量和高速水流时的冲击，还应该能够吸收管道在热胀冷缩时产生的轴向力，方形导管悬挂在建筑物构件上，悬吊管不设坡度，水平安装，安装过程中管道及雨水斗开口处采用封堵，以免杂物进入，堵塞管道。�
5. 系统验收�
系统安装完毕后，按规范先做灌水试验，在规定时间内要求各处不得渗漏，灌水试验合格后，还需做排水性能试验，虹吸式排水系统可以采用以下三种方法进行排水性能试验。�
5.1单位时间内水容积增减的方法。�
5.2使用管道流量计测量的方法。�
5.3采用降雨时实际观测来计算排水能力的方法。
我们选用了第三种方法，当降雨时先把排水口封堵，当雨水在汇水天沟内集到一定深度时（不超过0.4米），打开系统出口，5秒后开始计数测30秒内的流量，看是否能达到设计要求。�
6. 重力排水与虹吸式排水的优缺点对照表（见表1）�
7. 结束语�
该工程交工投入使用3年多来，经过多次的暴雨考验，整个排水系统运行正常，有效的解决了超大屋面的雨水排放问题，说明该技术已经成为一项日趋成熟的技术，也逐渐成为大型建筑屋面排水系统的设计首先。
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参考文献�
［1］建筑给排水设计手册.�
［2］屋面虹吸式排水施工规范.�
［3］建筑设计标准01S302.
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［文章编号］1006-7619（2011）11-15-151�
［作者简介］ 郝兆君（1957.6-），男，职称：工程师，工作单位：山西平阳重工机械有限责任公司，固定资产管理部。�
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