建筑屋面雨水排水系统组成及水力计算.ppt

1、回到本章目录回到总目录 第第6 6章建筑屋面雨水排水系统章建筑屋面雨水排水系统q6.1建筑雨水排水系统的组成与分类建筑雨水排水系统的组成与分类q6.2雨水内排水系统中的水、气流动规律雨水内排水系统中的水、气流动规律q6.3雨水排水系统的水力计算雨水排水系统的水力计算回到本章目录回到总目录 第6章 建筑屋面雨水排水系统6.1建筑雨水排水系统的建筑雨水排水系统的分类分类与组成与组成回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.1 建筑雨水排水系统分类降落在建筑物屋面的雨水和雪水，特别是暴雨，在短时间内会形成积水，需要设置屋面雨水排水系统，有组织、有系统的将屋面雨水及时排除到室外，

2、否则会造成四处溢流或屋面漏水，影响人们的生活和生产活动。建筑屋面雨水排水系统的分类与管道的设置、管内的压力、管道的设置、管内的压力、水流状态水流状态和屋面排水条件屋面排水条件等有关。按建筑物按建筑物内部是否有雨水管道内部是否有雨水管道分为两类分为两类内排水系统内排水系统外排水系统外排水系统1.回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.1 建筑雨水排水系统分类建筑物内部设有雨水管道，屋面设雨水斗的雨水排除系统为内排水系统内排水系统，否则为外排水系统外排水系统。雨水通过室内架空管道直接排至室外的排水管（渠），室内不设埋地管的内排水系统称为架空管内排水系统架空管内排水系统；架空

3、管内排水系统排水安全，避免室内冒水，但需用金属管材多，易产生凝结水，管系内不能排入生产废水。雨水通过室内埋地管道排至室外，室内不设架空管道的内排水系统称为埋地管内排水系统埋地管内排水系统。按照雨水排至室外的方法内排水系统内排水系统又分为：架空管排水系统架空管排水系统埋地管排水系统埋地管排水系统回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.1 建筑雨水排水系统分类 按雨水在管道内的流态分为重力无压流、重力半有压流和压力流三类。重力无压流是指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堰流斗系统。重力半有压流是指管内气水混合，在重力和负压抽

4、吸双重作用下流动，这种系统也称为87雨水斗系统雨水斗系统。压力流是指管内充满雨水，主要在负压抽吸作用下流动，这种系统也称为虹吸式系统虹吸式系统。2.回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成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檐沟排水、天沟排水天沟排水和无沟排水无沟排水。当建筑屋面面积较小时，在屋檐下设置汇集屋面雨水的沟槽，称为檐沟排水。在面积大且曲折的建筑物屋面设置汇集屋面雨水的沟槽，将雨水排至建筑物的两侧，称为天沟排水。降落到屋面的雨水沿屋面径流，直接流入雨水管道，称为无沟排水。3.回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.1 建

5、筑雨水排水系统分类按出户埋地横干管是否有自由水面分为敞开式排水系统和密闭式排水系统两类。敞开式排水系统是非满流的重力排水，管内有自由水面，连接埋地干管的检查井是普通检查井。该系统可接纳生产废水，省去生产废水埋地管，但是暴雨时会出现检查井冒水现象，雨水漫流室内地面，造成危害。密闭式排水系统是满流压力排水，连接埋地干管的检查井内用密闭的三通连接，室内不会发生冒水现象。但不能接纳生产废水，需另设生产废水排水系统。4.回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.1 建筑雨水排水系统分类按一根立管连接的雨水斗数量分为单斗系统和多斗系统。在重力无压流和重力半有压流状态下，由于互相干扰，

6、多斗系统中每个雨水斗的泄流量小于单斗系统的泄流量。5.回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成6.1.2 6.1.2 建筑雨水排水系统的组成建筑雨水排水系统的组成普通外排水由檐沟檐沟和敷设在建筑物外墙的立管立管组成，见图6-1。降落到屋面的雨水沿屋面集流到檐沟，然后流入隔一定距离设置的立管排至室外的地面或雨水口。1.1.1.1.普通外排水普通外排水普通外排水普通外排水承雨斗承雨斗立管立管雨水斗雨水斗檐沟檐沟女儿墙女儿墙6-1普通外排水回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的组成与分类6.1.2 建筑雨水排水系统的组成根据降雨量和管道的通水

7、能力确定1根立管服务的屋面面积，再根据屋面形状和面积确定立管的间距。普通外排水适用于适用于普通住宅、一般的公共建筑和小型单跨厂房。天沟外排水由天沟天沟、雨水斗雨水斗和排水立管排水立管组成。天沟设置在两跨中间并坡向端墙，雨水斗设在伸出山墙的天沟末端，也可设在紧靠山墙的屋面，见图6-2。2.2.2.2.天沟外排水天沟外排水天沟外排水天沟外排水回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成立管连接雨水斗并沿外墙布置。降落到屋面上的雨水沿坡向天沟的屋面汇集到天沟，再沿天沟流至建筑物两端(山墙、女儿山墙、女儿墙墙)，流人雨水斗，经立管排至地面或雨水井。天沟外排

8、水系统适用适用于于长度不超过长度不超过100m的多跨的多跨工业厂房工业厂房。天沟天沟溢流口溢流口山墙山墙泄压管泄压管消能池消能池检查井检查井雨水斗雨水斗图图6-2天沟外排水天沟外排水(-剖面剖面)回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成天沟的排水断面形式应根据屋面情况而定，一般多为矩形和梯形。图6-2 天沟外排水(平面)女儿墙分水线沉降缝天沟雨水斗立管检查井室外雨水管回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成天沟应以建筑物伸缩缝、沉降缝和变形缝为屋面分水线，在分水线两侧分别设置天沟。天沟坡度不宜太

9、大，以免天沟起端屋顶垫层过厚而增加结构的荷重，但也不宜太小，以免天沟抹面时局部出现倒坡，使雨水在天沟中积存，造成屋顶漏水，天沟坡度一般在0.0030.006之间。回到本章目录回到总目录天沟外排水方式在屋面不设雨水斗，管道不穿过屋面，排水安全可靠，不会因施工不善造成屋面漏水或检查井冒水。且节省管材，施工简便，有利于厂房内空间利用，也可减小厂区雨水管道的埋深。但因天沟有一定的坡度，而且较长，排水立管在山墙外，也存在着屋面垫层厚，结构负荷增大；晴天屋面堆积灰尘多，雨天天沟排水不畅；寒冷地区排水立管可能冻裂的缺点。6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成回到本章目录回到总目

10、录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成3.3.内排水内排水内排水内排水内排水系统一般由雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、埋地干管和附属构筑物几部分组成，如图6-3。图图6-3 -剖面剖面回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成降落到屋面上的雨水，沿屋面流入雨水斗雨水斗，经连接管连接管、悬吊管悬吊管、流入立管，再经排出管排出管流人雨水检查井检查井，或经埋地干管埋地干管排至室外雨水管道。对于某些建筑物，由于受建筑结构形式、屋面面积、生产生活的特殊要求以及当地气候条件的影响，内排水系统可能只有其中的部分组成。内排水

11、系统适用于跨度大、特别长的多跨建筑，在屋面设天沟有困难的锯齿形、壳形屋面建筑，屋面有天窗的建筑，建筑立面要求高的建筑，大屋面建筑及寒冷地区的建筑，在墙外设置雨水排水立管有困难时，也可考虑采用内排水形式内排水形式。回到本章目录回到总目录雨水斗是一种雨水由此进入排水管道的专用装置，设在天沟或屋面的最低处。实验表明有雨水斗时，天沟水位稳定、水面旋涡较小，水位波动幅度小，掺气量较小；无雨水斗时，天沟水位不稳定，水位波动幅度为大，掺气量较大。6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成 雨水斗雨水斗 雨水斗有重力重力式式和和虹吸式虹吸式两类，见图6-4。图图6-46-4回到本章目

12、录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成重力式雨水斗由顶盖、进水格栅（导流罩）、短管等构成，进水格栅既可拦截较大杂物又对进水具有整流、导流作用。重力式雨水斗有65式、79式和87式3种，其中87式雨水斗的进出口面积比（雨水斗格栅的进水孔有效面积与雨水斗下连接管面积之比）最大，掺气量少，水力性能稳定，能迅速排除屋面雨水。重力式雨水斗重力式雨水斗87式回到本章目录回到总目录为避免在设计降雨强度下雨水斗掺入空气，虹吸式雨水斗设计为下沉式。挟带少量空气的雨水进入雨水斗的扩容进水室后，因室内有整流罩，雨水经整流罩进入排出管，挟带的空气被整流罩阻挡，不易进入排水管。

13、6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成虹吸式雨水斗虹吸式雨水斗 虹吸式雨水斗由顶盖、进水格栅、扩容进水室、整流罩（二次进水罩）、短管等组成。虹吸式雨水斗虹吸式雨水斗回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成(2)(2)连接管连接管 在阳台、花台和供人们活动的屋面，可采用无格栅的平箅式雨水斗。平箅式雨水斗的进出口面积比较小，在设计负荷范围内，其泄流状态为自由堰流。连接管是连接雨水斗和悬吊管的l段竖向短管。连接管一般与雨水斗同径，连接管应牢固固定在建筑物的承重结构上，下端用斜三通与悬吊管连接。回到本章目录回到总目录6.1

14、建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成(3)(3)悬吊管悬吊管 悬吊管是悬吊在屋架、楼板和梁下或架空在柱上的雨水横管。悬吊管连接雨水斗和排水立管，其管径不小于连接管管径，也不应大于300mm。塑料管的最小设计坡度不小于0.005；铸铁管的最小设计坡度不小于0.01。在悬吊管的端头和长度大于15m的悬吊管上设检查口或带法兰盘的三通，位置宜靠近墙柱，以利检修。连接管与悬吊管，悬吊管与立管间宜采用45o三通或90o斜三通连接。悬吊管一般采用塑料管或铸铁管，固定在建筑物的桁架或梁上，在管道可能受振动或生产工艺有特殊要求时，可采用钢管，焊接连接。回到本章目录回到总目录6.1建筑雨

15、水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成(4)(4)立管立管 雨水排水立管承接悬吊管或雨水斗流来的雨水，一根立管连接的悬吊管根数不多于两根，立管管径不得小于悬吊管管径。立管宜沿墙、柱安装，在距地面1m处设检查口。立管的管材和接口与悬吊管相同。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。(5)(5)排出管排出管 回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成埋地管敷设于室内地下，承接立管的雨水，并将其排至室外雨水管道。埋地管最小管径为200mm，最大不超过600mm。埋地管一般采用混凝土管，钢筋混凝土管或陶

16、土管，管道坡度按表5-5生产废水管道最小坡度设计。(6)(6)埋地管埋地管 135135 排出管与下游埋地干管在检查井中宜采用管顶平接，水流转角不得小于不得小于135。回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成(7)(7)(7)(7)附属构筑物附属构筑物附属构筑物附属构筑物附属构筑物用于埋地雨水管道的检修、清扫和排气。主要有检查井、检查口井和排气井检查井、检查口井和排气井。检查井检查井适用于敞开式内排水系统，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。检查井井深不小于0.7m，井内采用管顶平接，井底设高流槽，流槽应高出管

17、顶200mm。回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.2 建筑雨水排水系统的组成排气井排气井 埋地管起端检查井与排出管间应设排气井排气井，见图6-5。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。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，称检查口井检查口井。图6-5排气井回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.3 建筑雨水排水系统的组成6.1.3 6.1.3 建筑雨水排水系统的组成建筑雨水排水系统的组成选择建筑物屋面雨水排水系统时应根据建筑物的类型、建筑

18、结构建筑物的类型、建筑结构形式、屋面面积大小、当地气候条件以及生活生产的要求形式、屋面面积大小、当地气候条件以及生活生产的要求，经过技术经济比较，本着既安全安全又经济经济的原则选择雨水排水系统。为此，密闭式系统优于敞开式系统，外排水系统优于内排水系统。堰流斗重力流排水系统的安全可靠性最差。安全的含义是指能迅速、及时地将屋面雨水排至室外，屋面溢水频率低，室内管道不漏水，地面不冒水。安全安全回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.3 建筑雨水排水系统的组成 虹吸式系统泄流量大管径小造价最低，87斗重力流系统次之，堰流斗重力流系统管径最大，造价最高。经济是指在满足安全的前提下

19、，系统的造价低，寿命长。经济经济回到本章目录回到总目录6.1建筑雨水排水系统的分类与组成6.1.3 建筑雨水排水系统的组成屋面集水 建筑屋面内排水、长天沟外排水 大型屋面的库房、公共建筑内排水 檐沟外排水 阳台雨水 优先考虑天沟形式，雨水斗置于天沟内。一般宜采用重力半有压流系统 宜采用虹吸式有压流系统 宜采用重力无压流系统 应自成系统排到室外，不得与屋面雨水系统相连接 回到本章目录回到总目录下一节：下一节：下一节：下一节：6.26.2雨水内排水系统中的水、气流动规律雨水内排水系统中的水、气流动规律回到本章目录回到总目录 第6章 建筑屋面雨水排水系统6.2雨水内排水系统中的水气流动规律雨水内排水

20、系统中的水气流动规律回到本章目录回到总目录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 雨水从屋面流入雨水斗用管道输送到雨水井或地面，雨水从屋面流入雨水斗用管道输送到雨水井或地面，其间没有能量输入，水体的这种流动通常称为其间没有能量输入，水体的这种流动通常称为重力流动重力流动。屋面雨水进入雨水斗时，会挟带一部分空气进入雨水屋面雨水进入雨水斗时，会挟带一部分空气进入雨水管道，所以，雨水管道中泄流的是管道，所以，雨水管道中泄流的是水水、气气两种介质。两种介质。回到本章目录回到总目录6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.1 单斗雨水系统这些变化受到天沟距埋地管的这些变化受到天沟

21、距埋地管的位位置高度置高度H H、天沟水深天沟水深h h、悬悬吊管的管径吊管的管径、长度长度、坡度坡度及及立管管径立管管径等诸多因素的影响。其变化规等诸多因素的影响。其变化规律是合理设计雨水排水系统的依据。律是合理设计雨水排水系统的依据。降雨历时、汇水面积降雨历时、汇水面积和和天沟水深天沟水深影响了雨水斗斗前的水面影响了雨水斗斗前的水面深度深度h，雨水斗斗前水面深度又决定了进气口的大小和进入雨水管，雨水斗斗前水面深度又决定了进气口的大小和进入雨水管道的相对空气量的多少，进入雨水管道的相对空气量的多少直接影道的相对空气量的多少，进入雨水管道的相对空气量的多少直接影响管道内的压力波动和水流状态，随

22、着雨水斗斗前水深响管道内的压力波动和水流状态，随着雨水斗斗前水深h的不的不断增断增加，输水管道中会出现加，输水管道中会出现重力无压流重力无压流、重力半有压流重力半有压流和和压力流（虹吸压力流（虹吸流）流）三种流态。三种流态。回到本章目录回到总目录6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.1 单斗雨水系统降雨开始后，降落到屋面的雨水沿降雨开始后，降落到屋面的雨水沿屋面径流到天沟，再屋面径流到天沟，再沿天沟流到雨水斗。随降雨历时的延长，雨水斗斗前水深不断沿天沟流到雨水斗。随降雨历时的延长，雨水斗斗前水深不断增加，见图增加，见图6.2.1。图图6-6“”雨雨雨水斗前水流状态雨水斗前水流状态图图6-

23、6 雨水前水流状态雨水前水流状态回到本章目录回到总目录6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.1 单斗雨水系统进气口不断减小，进气口不断减小，系统的泄流量系统的泄流量Q Q、压力、压力P P和掺气比和掺气比K K随之发生变随之发生变化，见图化，见图6-76-7。掺气比是指进入雨掺气比是指进入雨水斗的空气量与雨水量水斗的空气量与雨水量的比值。的比值。图图6-7图图6-7回到本章目录回到总目录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 在初始阶段，降雨在初始阶段，降雨刚刚开始，只有少部分汇水面积上的刚刚开始，只有少部分汇水面积上的雨水汇集到雨水斗，天沟水深较浅。随着汇水面积的

24、增加，雨水汇集到雨水斗，天沟水深较浅。随着汇水面积的增加，天沟水深增加较快，雨水斗泄流量也增加较快。但泄流量和天沟水深增加较快，雨水斗泄流量也增加较快。但泄流量和水深的增长速度变缓。水深的增长速度变缓。1.1.初始阶段初始阶段初始阶段初始阶段（0t0tt tA A，1/3)1/3)雨水斗和连接管雨水斗和连接管按降雨历时按降雨历时t t，系统的泄流状态可分为三个阶段：，系统的泄流状态可分为三个阶段：降雨降雨开始到掺气比最大的初始阶段开始到掺气比最大的初始阶段（00t tt tA A），），掺气比最大到掺掺气比最大到掺气比为零的过渡阶段气比为零的过渡阶段(t tA At tt tB B）和）和不掺

25、气的饱和阶段不掺气的饱和阶段(t t t tB B)。回到本章目录回到总目录6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.1 单斗雨水系统在这一阶段，因天沟水深较浅，雨水斗大部分暴露在大在这一阶段，因天沟水深较浅，雨水斗大部分暴露在大气中，雨水斗斗前水面稳定，进气面积大，而泄水量较小，所气中，雨水斗斗前水面稳定，进气面积大，而泄水量较小，所以掺气比急剧上升，到以掺气比急剧上升，到tA时达到最大，见图时达到最大，见图6-6.a.因泄水量较小，因泄水量较小，充水率充水率1/3，雨水在连接管内呈附壁流或膜流，管中心空气，雨水在连接管内呈附壁流或膜流，管中心空气畅通，管内压力很小且变化缓慢，约等于大气压

26、力。畅通，管内压力很小且变化缓慢，约等于大气压力。雨水由连接管进入悬吊管后，因泄水量较小，管内是雨水由连接管进入悬吊管后，因泄水量较小，管内是充满度很小（充满度很小（h/D0.37）的非满流）的非满流,呈现有自由水面的波浪流、呈现有自由水面的波浪流、脉动流、拉拨流脉动流、拉拨流,水面上的空气经连接管和雨水斗与大气自由流水面上的空气经连接管和雨水斗与大气自由流通，悬吊管内压力变化很小。通，悬吊管内压力变化很小。悬吊管与立管悬吊管与立管回到本章目录回到总目录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 立管管径与连接管管径相同，立管内也是附壁水膜立管管径与连接管管径相同，立管内也是

27、附壁水膜流。因立管内雨水流速大于悬吊管内的流速，雨水会挟流。因立管内雨水流速大于悬吊管内的流速，雨水会挟带一部分空气向下流动，其空间会由经雨水斗、连接管、带一部分空气向下流动，其空间会由经雨水斗、连接管、悬吊管来的空气来补充，所以，立管内压力变化也很小。悬吊管来的空气来补充，所以，立管内压力变化也很小。因泄水量与悬吊管相同，排出管和埋地干管内因泄水量与悬吊管相同，排出管和埋地干管内的流态与悬吊管相似，也是充满度很小有自由水面的波的流态与悬吊管相似，也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。浪流、脉动流，系统内压力变化很小。埋地干管埋地干管回到本章目录回到总目录6.2雨水内排

28、水系统中的水气流动规律6.2.1 单斗雨水系统 由以上分析可以看出，单斗雨水系统的初始阶段，由以上分析可以看出，单斗雨水系统的初始阶段，雨水排水系统的泄流量小，管内气流畅通，压力稳定，雨水雨水排水系统的泄流量小，管内气流畅通，压力稳定，雨水靠重力流动，是水气两相重力无压流。靠重力流动，是水气两相重力无压流。在过渡阶段，随着汇水面积增加，雨水斗斗前水深逐渐在过渡阶段，随着汇水面积增加，雨水斗斗前水深逐渐增加，因泄流量随水深增加而加大，所以这个阶段水深增加增加，因泄流量随水深增加而加大，所以这个阶段水深增加缓慢，近似呈线性关系。缓慢，近似呈线性关系。2.2.过渡阶段过渡阶段过渡阶段过渡阶段（tA

29、AttB B，1/31）雨水斗和连接管雨水斗和连接管回到本章目录回到总目录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 因泄流量逐渐增加，管内充水率增加，而管道断面积因泄流量逐渐增加，管内充水率增加，而管道断面积固定不变，所以，泄流量的增长速率越来越小。因大气压力、固定不变，所以，泄流量的增长速率越来越小。因大气压力、地球引力和地球自转切力的共同作用，当天沟的水深达到一地球引力和地球自转切力的共同作用，当天沟的水深达到一定高度时，在雨水斗上方，会自然生成漏斗状的立轴旋涡，定高度时，在雨水斗上方，会自然生成漏斗状的立轴旋涡，雨水斗斗前水面波动大。见图雨水斗斗前水面波动大。见图6-

30、6b。随着雨水斗前水位的上升，漏斗逐渐变浅，旋涡逐渐随着雨水斗前水位的上升，漏斗逐渐变浅，旋涡逐渐收缩，雨水斗进气面积和掺气量逐渐减小，而泄流量增加，收缩，雨水斗进气面积和掺气量逐渐减小，而泄流量增加，所以掺气比急剧下降，到所以掺气比急剧下降，到tB时掺气比为零。因泄水量增加和掺时掺气比为零。因泄水量增加和掺气量减少，管内频繁形成水塞，出现负压抽力，管内压力增气量减少，管内频繁形成水塞，出现负压抽力，管内压力增加较快。加较快。回到本章目录回到总目录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 连接管内频繁形成水塞的气水混合流进入悬吊管后连接管内频繁形成水塞的气水混合流进入悬吊管

31、后流速减小，雨水与挟带的空气充分混合，形成没有自由水流速减小，雨水与挟带的空气充分混合，形成没有自由水面的满管气泡流、满管气水乳化流，管内压力波动大。面的满管气泡流、满管气水乳化流，管内压力波动大。悬吊管与立管悬吊管与立管 悬吊管的水头损失迅速增加，因可利用的水头几乎悬吊管的水头损失迅速增加，因可利用的水头几乎不变，所以，管内负压不断增大。由单斗雨水系统压力实不变，所以，管内负压不断增大。由单斗雨水系统压力实测资料可得单斗雨水排水系统管内压力分布示意图。见图测资料可得单斗雨水排水系统管内压力分布示意图。见图6-8。回到本章目录回到总目录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

32、统 从中可以得从中可以得出，悬吊管起端呈出，悬吊管起端呈正压，悬吊管末端正压，悬吊管末端和立管的上部呈负和立管的上部呈负压，在悬吊管末端压，在悬吊管末端与立管连接处负压与立管连接处负压最大。最大。上部形成负压上部形成负压图图6-8 单斗系统管内压力分布示意图单斗系统管内压力分布示意图 下部形成正压下部形成正压回到本章目录回到总目录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 气水混合物流入立管后，由横向流动变成竖向流动，气水混合物流入立管后，由横向流动变成竖向流动，流速增加，但不足部分不能由空气来补充。流速增加，但不足部分不能由空气来补充。为达到平衡，抽吸悬吊管内的水流，水气紊

33、流混合。为达到平衡，抽吸悬吊管内的水流，水气紊流混合。形成水塞流、气泡流、气水乳化流。形成水塞流、气泡流、气水乳化流。随着水流沿立管向下流动，可利用的水头迅速增加，随着水流沿立管向下流动，可利用的水头迅速增加，立管内的负压值迅速减小，至某一高度时压力为零。再向立管内的负压值迅速减小，至某一高度时压力为零。再向下管内压力为正，压力变化曲线近似呈线性关系，其斜率下管内压力为正，压力变化曲线近似呈线性关系，其斜率随泄流量增加而减小，零压点随泄流量增加而上移，满流随泄流量增加而减小，零压点随泄流量增加而上移，满流时零压点的位置最高。时零压点的位置最高。回到本章目录回到总目录 高速挟气水流进入密闭系统的

34、埋地管后，流速急骤高速挟气水流进入密闭系统的埋地管后，流速急骤减小，其动能大部分用于克服水流沿程阻力、转变为水壅，减小，其动能大部分用于克服水流沿程阻力、转变为水壅，形成水跃，水流波动剧烈，是使立管下半部产生正压的主形成水跃，水流波动剧烈，是使立管下半部产生正压的主要原因。水中挟带的气体随水流向前运动的同时，受浮力要原因。水中挟带的气体随水流向前运动的同时，受浮力作用作垂直运动扰动水流，使水流掺气现象激烈，形成满作用作垂直运动扰动水流，使水流掺气现象激烈，形成满管的气水乳化流，导致水流阻力和能量损失增加。管的气水乳化流，导致水流阻力和能量损失增加。6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.1

35、 单斗雨水系统 埋地干管埋地干管 因横干管内的流速比立管流速小，水气在立管下部因横干管内的流速比立管流速小，水气在立管下部进行剧烈的能量交换，水气完全混合，所以立管底部正压力进行剧烈的能量交换，水气完全混合，所以立管底部正压力达到最大值。达到最大值。回到本章目录回到总目录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 水流在埋地横管内向前流动过程中，水中气泡的水流在埋地横管内向前流动过程中，水中气泡的能量减小，逐渐从水中分离出来，聚积在管道断面上部形能量减小，逐渐从水中分离出来，聚积在管道断面上部形成气室，并具有压力作用在管道内雨水液面上。成气室，并具有压力作用在管道内雨水液面上

36、。虽然气室占据了一定的管道断面积，使管道过水断虽然气室占据了一定的管道断面积，使管道过水断面减小，但同时有压力作用在水面上，水力坡度不再仅是面减小，但同时有压力作用在水面上，水力坡度不再仅是管道坡度一项，还有液面压力产生的水力坡度，这又增加管道坡度一项，还有液面压力产生的水力坡度，这又增加了埋地管的排水能力。了埋地管的排水能力。回到本章目录回到总目录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 对于敞开式内排水系统，立管或排出管中的高速水对于敞开式内排水系统，立管或排出管中的高速水流冲入检查井，流速骤减，动能转化成位能，使检查井内流冲入检查井，流速骤减，动能转化成位能，使检查井

37、内水位上升。同时，挟气水流在检查井内上下翻滚，使井内水位上升。同时，挟气水流在检查井内上下翻滚，使井内水流旋转紊乱，阻扰水流进人下游埋地管。水中挟带的气水流旋转紊乱，阻扰水流进人下游埋地管。水中挟带的气体与水分离，在井内产生压力。在埋地管起端，因管径小，体与水分离，在井内产生压力。在埋地管起端，因管径小，检查井内的雨水极易从井口冒出，造成危害。检查井内的雨水极易从井口冒出，造成危害。由以上分析可以看出，单斗雨水系统的过渡阶段的泄由以上分析可以看出，单斗雨水系统的过渡阶段的泄流量较大，管内气流不畅通，管内压力不稳定，变化大，流量较大，管内气流不畅通，管内压力不稳定，变化大，雨水靠重力和负压抽吸流

38、动，是水气两相重力半有压流。雨水靠重力和负压抽吸流动，是水气两相重力半有压流。回到本章目录回到总目录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 到达到达tB时刻，变成饱和阶段。这时天沟水深淹没雨水斗，时刻，变成饱和阶段。这时天沟水深淹没雨水斗，雨水斗上的漏斗和旋涡消失，见图雨水斗上的漏斗和旋涡消失，见图6-6c。3.3.饱和阶段饱和阶段饱和阶段饱和阶段（t tt tB B，1 1）雨水斗和连接管雨水斗和连接管 不掺气，管内满流。因雨水斗安装高度不变，天沟不掺气，管内满流。因雨水斗安装高度不变，天沟水深增加所产生的水头不足以克服因流量增加在管壁上产水深增加所产生的水头不足以克服

39、因流量增加在管壁上产生的摩擦阻力，泄流量达到最大，基本不再增加。所以天生的摩擦阻力，泄流量达到最大，基本不再增加。所以天沟水深急剧上升，泄水主要靠负压抽力，所以雨水斗和连沟水深急剧上升，泄水主要靠负压抽力，所以雨水斗和连接管内为负压。接管内为负压。回到本章目录回到总目录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 因雨水斗完全淹没不进气，所以悬吊管、立管和埋因雨水斗完全淹没不进气，所以悬吊管、立管和埋地横干管内都是水单相流，受位能和系统管路压力损失的地横干管内都是水单相流，受位能和系统管路压力损失的制约，悬吊管起端管内压力可能是负压也可能是正压。制约，悬吊管起端管内压力可能是负

40、压也可能是正压。悬吊管与立管悬吊管与立管 随悬吊管的延伸随悬吊管的延伸,管内压力逐渐减小，负压值增大，管内压力逐渐减小，负压值增大，至悬吊管与立管的连接处负压值最大，形成虹吸。立管内至悬吊管与立管的连接处负压值最大，形成虹吸。立管内的压力变化规律与过渡阶段末端相似，由负压逐渐增加到的压力变化规律与过渡阶段末端相似，由负压逐渐增加到正压。在立管与埋地管连接处达到最大正压。正压。在立管与埋地管连接处达到最大正压。回到本章目录回到总目录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 雨水进入埋地干管向前流动过程中，水头损失不断雨水进入埋地干管向前流动过程中，水头损失不断增加，而可利用水

41、头增加，而可利用水头H不变，所以，埋地干管正压值逐渐不变，所以，埋地干管正压值逐渐减少，至室外雨水检查井处压力减为零，从屋面雨水斗减少，至室外雨水检查井处压力减为零，从屋面雨水斗斗前的进水水面至埋地干管排出口的总高度差，即有效斗前的进水水面至埋地干管排出口的总高度差，即有效作用水头作用水头H，全部用尽。，全部用尽。埋地干管埋地干管 由以上分析可以看出，单斗雨水系统饱和阶段的雨由以上分析可以看出，单斗雨水系统饱和阶段的雨水斗完全淹没，不掺气，管内满流不掺气，雨水排水系水斗完全淹没，不掺气，管内满流不掺气，雨水排水系统的泄流量达到最大，雨水主要靠负压抽吸流动，是水统的泄流量达到最大，雨水主要靠负压

42、抽吸流动，是水单相压力单相压力流。流。回到本章目录回到总目录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 通过以上对单斗雨水排水系统各个组成部分的水通过以上对单斗雨水排水系统各个组成部分的水流状态、压力变化规律和泄水量大小的分析，压力流状流状态、压力变化规律和泄水量大小的分析，压力流状态下系统的泄流量最大，重力流时泄流量最小。在重力态下系统的泄流量最大，重力流时泄流量最小。在重力半有压流和压力流状态下，雨水排水系统的泄水能力取半有压流和压力流状态下，雨水排水系统的泄水能力取决于天沟位置高度、天沟水深、管道摩阻及雨水斗的局决于天沟位置高度、天沟水深、管道摩阻及雨水斗的局部阻力，部

43、阻力，其中主要取决于其中主要取决于天沟位置高度天沟位置高度。雨水斗离排出管的垂直距离越大，产生的抽力越大，雨水斗离排出管的垂直距离越大，产生的抽力越大，泄水能力也就越大。系统最大负压在悬吊管与立管的连接泄水能力也就越大。系统最大负压在悬吊管与立管的连接处，最大正压在立管与埋地横干管的连接处。处，最大正压在立管与埋地横干管的连接处。回到本章目录回到总目录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 一根悬吊管上连接一根悬吊管上连接2个或个或2个以上雨水斗的雨水个以上雨水斗的雨水排水系统为多斗雨水系统，这些雨水斗都与大气相排水系统为多斗雨水系统，这些雨水斗都与大气相通，当雨水斗

44、斗前水深较浅时，从连接管落入悬吊通，当雨水斗斗前水深较浅时，从连接管落入悬吊管的雨水，产生向下冲击力，在连接管与悬吊管的管的雨水，产生向下冲击力，在连接管与悬吊管的连接处，水流呈八字形，向上游产生回水壅高，对连接处，水流呈八字形，向上游产生回水壅高，对上游雨水的排放产生阻隔和干扰作用，使上游雨水上游雨水的排放产生阻隔和干扰作用，使上游雨水斗的泄水能力减小。斗的泄水能力减小。1.1.初始和过渡阶段初始和过渡阶段初始和过渡阶段初始和过渡阶段6.2.2 6.2.2 多斗雨水排水系统多斗雨水排水系统回到本章目录回到总目录6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.2 多斗雨水排水系统在初始和过渡阶段，

45、多斗雨水系统中雨水斗之间在初始和过渡阶段，多斗雨水系统中雨水斗之间相互干扰的大小与悬吊管上雨水斗的个数、互相之间相互干扰的大小与悬吊管上雨水斗的个数、互相之间的间距及雨水斗离排水立管的远近有关。即使每个雨的间距及雨水斗离排水立管的远近有关。即使每个雨水斗的直径和汇水面积都相同，其泄流量也是不同的。水斗的直径和汇水面积都相同，其泄流量也是不同的。回水线长度与管径、坡度、泄流量及管内压回水线长度与管径、坡度、泄流量及管内压力有关。初始阶段泄流量小，管内空气流通，气压稳力有关。初始阶段泄流量小，管内空气流通，气压稳定，回水线长，随泄流量的增加，管内产生负压抽吸，定，回水线长，随泄流量的增加，管内产生

46、负压抽吸，雨水在重力半有压流状态下流动时，则回水线缩短。雨水在重力半有压流状态下流动时，则回水线缩短。回到本章目录回到总目录6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.2 多斗雨水排水系统图图6-9 多斗系统雨水泄流规律多斗系统雨水泄流规律图图6-9是立是立管高度为管高度为4.2m，天沟水深为天沟水深为40mm时多斗雨时多斗雨水排水系统泄流水排水系统泄流量的实测资料，量的实测资料，图中数据为泄流图中数据为泄流量，单位为量，单位为Ls。回到本章目录回到总目录6.2雨水内排水系统中的水气流动规律6.2.2 多斗雨水排水系统为沿水流方向悬吊管内的负压值逐渐增大，离立管近的雨为沿水流方向悬吊管内的负压

47、值逐渐增大，离立管近的雨水斗受到的负压抽吸作用大，由雨水斗流到立管的水头损失水斗受到的负压抽吸作用大，由雨水斗流到立管的水头损失小，所以泄流能力大；而离立管远的雨水斗受到的负压抽吸小，所以泄流能力大；而离立管远的雨水斗受到的负压抽吸作用小，且排水流程长，水流阻力大，还受到近立管处的雨作用小，且排水流程长，水流阻力大，还受到近立管处的雨水斗排泄流量的阻挡和干扰，泄流能力小。水斗排泄流量的阻挡和干扰，泄流能力小。因离立管远的雨水斗泄水能力小，该雨水斗处天沟水位因离立管远的雨水斗泄水能力小，该雨水斗处天沟水位上升快，雨水斗可能淹没。为防止屋顶溢水，天沟水深不可上升快，雨水斗可能淹没。为防止屋顶溢水，

48、天沟水深不可能无限增高，所以近立管雨水斗不可能淹没。这样近立管雨能无限增高，所以近立管雨水斗不可能淹没。这样近立管雨水斗泄水时总要掺气，立管内呈水气两相流。水斗泄水时总要掺气，立管内呈水气两相流。回到本章目录回到总目录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 在设两个雨水斗，且近立管雨水斗至立管距离相等的情况在设两个雨水斗，且近立管雨水斗至立管距离相等的情况下（图下（图6-9中的中的b、c、d、e），总泄流量基本相同。随着），总泄流量基本相同。随着2个雨水个雨水斗间距的增加，近立管雨水斗泄流量逐渐增加，远离立管雨水斗斗间距的增加，近立管雨水斗泄流量逐渐增加，远离立管雨水

49、斗泄流量逐渐减小，但变化幅度不大。泄流量逐渐减小，但变化幅度不大。当两个雨水斗间距相同当两个雨水斗间距相同(图图6-9中的中的a和和c)，距离立管不同时，距离立管不同时，两个雨水斗泄流量的比值基本相同两个雨水斗泄流量的比值基本相同(18.99.052.09，21.6210.302.10)。但两种情况总泄流量不同，离立管越近，总泄流。但两种情况总泄流量不同，离立管越近，总泄流量越大。量越大。回到本章目录回到总目录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 若若1根悬吊管上连接根悬吊管上连接5个雨水斗时（图个雨水斗时（图6-9中的中的f），各个），各个雨水斗泄流量变化很大。离

50、立管越远，泄流量越小，雨水斗泄流量变化很大。离立管越远，泄流量越小，5个雨水个雨水斗泄流量之比为斗泄流量之比为1152280196。距离立管最近的两个。距离立管最近的两个雨水斗泄流量之和已占总泄流量的雨水斗泄流量之和已占总泄流量的87.8，第，第3个及其以后的个及其以后的雨水斗形同虚设。雨水斗形同虚设。比较图比较图6-9中的中的b与与f两种情况还可以看出，近立管雨水两种情况还可以看出，近立管雨水斗泄流量和总泄流量基本相同，斗泄流量和总泄流量基本相同，f中其余中其余4个雨水斗泄流量之和个雨水斗泄流量之和(11.82Ls)比比b中离立管较远的一个雨水斗的泄流量中离立管较远的一个雨水斗的泄流量(12