《建筑给水排水工程》教案 第7章建筑雨水排水系统 第7章建筑雨水排水系统 7-1屋面雨水排除方式 1.檐沟外排水(水落管外排水)(小型屋面) 雨水→屋面→檐沟→水落管→散水坡→地面→檐沟→铅皮、预制砼 水落管→白铁皮、铸铁管。d=75~100mm,间距8~16m 2天沟外排水:利用屋面构造上所形成的天沟本身容量和坡度排泄雨水(大型屋面 雨水→屋面→天沟→立管→地面或管道 天沟长度:40~50m,t=0.003 天沟在两跨中间并坡向端墙,雨水斗设在伸出山墙的天沟末端,立管连接雨水斗沿外墙 布置,屋外设雨水斗,建筑物内有雨水管道的雨排水系统 伸缩縫 雨水斗 图7-1天沟布置示意图 3.内排水:建筑立面要求高,大屋面面积,屋面上有天窗,多跨,锯齿形建筑屋面。 雨水→屋面→雨水斗→悬吊管→立管→埋地管→出户管→室外管道 内排水系统 组成: 雨水斗:65型(铸铁);79型(钢焊制) 布置:以伸缩缝或沉降缝为分水线,伸出屋面的防火墙可作为分水线,也可在伸缩缝 防火墙、沉降缝二侧各设雨水斗,悬吊管穿越伸缩缝时应作伸缩接头。 2.悬吊管:当雨水斗不能直接接立管埋地时,用悬吊管在空中吊设,适当位置接立管。 i≮0.003,端头及L>15m,设检查口,检查口间距≯20m 悬吊管:铸铁,安装固定在墙梁衍架上 3.立管:要求和悬吊管同径,且不宜大于300mm,距地面10m安检查口。 4排出管:DN≮立管管径。 5埋地横管:DN≥200 管道连接检查井:敞开式:管件:封闭式 二.分类 1单斗和多斗形式 2敞开式、密闭式 敞开式—一重力排水普通检查井 密闭式一一压力排水密闭三通 7-2雨水内排水系统中的水汽流动物理现象 目的:了解雨水内排系统,由于水气两相流动,管内压力变化,变化的影响因素?规律? 从而为雨水管系设计提供依据
《建筑给水排水工程》教案 第 7 章 建筑雨水排水系统 - 1 - 第 7 章 建筑雨水排水系统 7-1 屋面雨水排除方式 1. 檐沟外排水(水落管外排水)(小型屋面) 雨水→屋面→檐沟→水落管→散水坡→地面→檐沟→铅皮、预制砼 水落管→白铁皮、铸铁管。 d =75~100mm，间距 8~16m。 2.天沟外排水：利用屋面构造上所形成的天沟本身容量和坡度排泄雨水(大型屋面) 雨水→屋面→天沟→立管→地面或管道 天沟长度：40~50m，i =0.003 天沟在两跨中间并坡向端墙，雨水斗设在伸出山墙的天沟末端，立管连接雨水斗沿外墙 布置，屋外设雨水斗，建筑物内有雨水管道的雨排水系统。 图 7-1 天沟布置示意图 3.内排水：建筑立面要求高，大屋面面积，屋面上有天窗，多跨，锯齿形建筑屋面。 雨水→屋面→雨水斗→悬吊管→立管→埋地管→出户管→室外管道 内排水系统 一. 组成： 1.雨水斗：65 型(铸铁)；79 型(钢焊制) 布置：以伸缩缝或沉降缝为分水线，伸出屋面的防火墙可作为分水线，也可在伸缩缝、 防火墙、沉降缝二侧各设雨水斗，悬吊管穿越伸缩缝时应作伸缩接头。 2.悬吊管：当雨水斗不能直接接立管埋地时，用悬吊管在空中吊设，适当位置接立管。 i ≮0.003，端头及 L ＞15m，设检查口，检查口间距≯20m。 悬吊管：铸铁，安装固定在墙梁衍架上。 3.立管：要求和悬吊管同径，且不宜大于 300mm，距地面 1.0m 安检查口。 4.排出管：DN≮立管管径。 5.埋地横管：DN≥200 管道连接 检查井：敞开式；管件：封闭式 二.分类 1.单斗和多斗形式 2.敞开式、密闭式 敞开式——重力排水 普通检查井 密闭式——压力排水 密闭三通 7-2 雨水内排水系统中的水汽流动物理现象 目的：了解雨水内排系统，由于水气两相流动，管内压力变化，变化的影响因素？规律？ 从而为雨水管系设计提供依据
《建筑给水排水工程》教案 第7章建筑雨水排水系统 单斗系统 1.雨水斗泄流状态 尸 图7-2雨水泄流与各参数的关系曲线 按降雨历时,雨水斗泄流状态分三个阶段: ①初始阶段0≤t<t4 汇水而积F,h浅,随F↑、h↑、Q↑,但q↓,故泄流量和h↑速度变缓。 k-—掺气比; h水深浅,进气面积大,而Q小,故k急剧上升,在t4处达到最大。 P一一雨水斗入口处压力 h小、Q小、连接管内呈膜状,管内压力平稳,随h↑、Q↑、k↑、P↑,变化缓慢 该阶段:雨水靠重力流,水气两相重力流
《建筑给水排水工程》教案 第 7 章 建筑雨水排水系统 - 2 - 一. 单斗系统 1. 雨水斗泄流状态 图 7-2 雨水泄流与各参数的关系曲线 按降雨历时，雨水斗泄流状态分三个阶段： ①初始阶段 0≤ t ＜ A t 汇水而积 F ， h 浅，随 F ↑、 h ↑、 Q ↑，但 q ↓,故泄流量和 h ↑速度变缓。 k —— 掺气比； h 水深浅，进气面积大，而 Q 小，故 k 急剧上升，在 A t 处达到最大。 P ——雨水斗入口处压力 h 小、 Q 小、连接管内呈膜状，管内压力平稳，随 h ↑、 Q ↑、 k ↑、 P ↑,变化缓慢。 该阶段：雨水靠重力流，水气两相重力流
《建筑给水排水工程》教案 第7章建筑雨水排水系统 ②过渡阶段tA≤1<tB h:F↑、h↑→ρ↑,但q↓,故h增加缓慢,近似线性,Q↑↑,而不变 ∴泄洪量增长速率小 k:h进气面积,g气t+,而g水↑∴k↓,tB时k=0 P:Q水↑,Q气↓,水塞形成,出现抽力,P↑快 该阶段,水气两相压力流 ③饱和阶段t=tB h:淹没雨水斗,不掺气管内满流,因雨水斗安装高度已定,h↑产生的作用小,不足 以克服因Q↑在管壁上产生的摩擦阻力,Q水基本不增加。 k=0,O不增加,h↑,泄水由抽力进行 该阶段单相压力流 2悬吊管和立管内的压力变化 yl2.50 Q=10L/ 35l/s 压力KPa) 图7-3单斗雨水系统压力变化曲线 ①h较浅时,管道泄水能力小。悬吊管—一非满流重力流,立管——附壁膜重力流,管 系内无压力变化 ②h↑,管道泄水能力增加,悬吊管、立管压力变化,压立变化曲线如图。悬吊管,起 端正压,末端负压,整个管系由正压变负压,压立零点位置随O↑而上移,满流的压力零
《建筑给水排水工程》教案 第 7 章 建筑雨水排水系统 - 3 - ②过渡阶段 A t ≤ t ＜ B t h： F ↑、 h ↑→ Q ↑，但 q ↓，故 h 增加缓慢，近似线性， Q ↑ t ↑，而 不变 ∴泄洪量增长速率小 k ： h ↑进气面积↓， Q气 ↓，而 Q水 ↑∴ k ↓， B t 时 k =0 P ：Q水 ↑， Q气 ↓，水塞形成，出现抽力， P ↑快 该阶段，水气两相压力流 ③饱和阶段 t = B t h ：淹没雨水斗，不掺气管内满流，因雨水斗安装高度已定， h ↑产生的作用小，不足 以克服因 Q ↑在管壁上产生的摩擦阻力， Q水 基本不增加。 k =0，Q 不增加， h ↑，泄水由抽力进行。 该阶段单相压力流。 2.悬吊管和立管内的压力变化 图 7-3 单斗雨水系统压力变化曲线 ① h 较浅时，管道泄水能力小。悬吊管——非满流重力流，立管——附壁膜重力流，管 系内无压力变化。 ② h ↑，管道泄水能力增加，悬吊管、立管压力变化，压立变化曲线如图。悬吊管，起 端正压，末端负压，整个管系由正压变负压，压立零点位置随 Q ↑而上移，满流的压力零
《建筑给水排水工程》教案 第7章建筑雨水排水系统 点在最高位置 3埋地横管的水气流动 来自立管的水流具有较大的动能,该动能的绝大部分用以克服沿程阻力和转变为后面井 中壅高水位的静水压力,有利于增强管内排水能力。 水流特点:①水流掺气水中夹带气泡一方面水平前进,另一方面受浮力。结果,扰动 水流,导致水流阻力和能量损失增加,所以,埋地管不能再按单相水流规律计算。 ②半有压非满水中分离出气泡,在管道上部形成“气室”,具有压力作用于液面上。气 室占据了一定的管道断面积,导致排水能力下降,但另一方面,水流具有压力,水力坡度不 仅是管道坡度一项,还应考虑由压力变化引起的水力坡度的增值。 ③波动水跃的流动状态 立管喷出速度较高的水流直冲入埋地横管,因受阻立导致ν下降,动能转化为势能,使 井内水位上升,另一方面,挟气水流上下翻滚,使井内水流旋转紊乱,阻扰水流顺利下泄, 同时部分气体从水中分离,在井室中产生压力,若为敞开系统,气体溢出释放的压力,使井 中水位猛升,在水柱大于埋深的情况下,很容易由检查井反冒水。 7-3雨水排水系统的水力计算 雨量计算:按当地暴雨强度公式: 1按q5f(Ls·ha)计算: Q q5. F(Us) (7-1) 10000 式中:k—一屋面泄流系数 F一一汇水面积(m2) 2按小时降雨厚度h(mm/h)计算 h F (7-2) 3600 联立上二式,得: h=36q5,q5-Ls:100m2 存在问题:雨量计算中有误差:雨水→屋面→管道,t=2~3min,但暴雨公式是选用 5~120min,实测雨量记录并经整理得到q2、q3没有数据曲线外延,曲线在t=15~60min内 较精确,误差大 单斗系统计算 1雨水斗泄流量计算(单斗),试验得到: Q,=k1√2gh2 (7-3) 式中:Q,—雨水泄流量 k1——流量系数,试验值1.6-1.8
《建筑给水排水工程》教案 第 7 章 建筑雨水排水系统 - 4 - 点在最高位置。 3.埋地横管的水气流动 来自立管的水流具有较大的动能，该动能的绝大部分用以克服沿程阻力和转变为后面井 中壅高水位的静水压力，有利于增强管内排水能力。 水流特点：①水流掺气 水中夹带气泡一方面水平前进，另一方面受浮力。结果，扰动 水流，导致水流阻力和能量损失增加，所以，埋地管不能再按单相水流规律计算。 ②半有压非满 水中分离出气泡，在管道上部形成“气室”，具有压力作用于液面上。气 室占据了一定的管道断面积，导致排水能力下降，但另一方面，水流具有压力，水力坡度不 仅是管道坡度一项，还应考虑由压力变化引起的水力坡度的增值。 ③波动水跃的流动状态 立管喷出速度较高的水流直冲入埋地横管，因受阻立导致 v 下降，动能转化为势能，使 井内水位上升，另一方面，挟气水流上下翻滚，使井内水流旋转紊乱，阻扰水流顺利下泄， 同时部分气体从水中分离，在井室中产生压力，若为敞开系统，气体溢出释放的压力，使井 中水位猛升，在水柱大于埋深的情况下，很容易由检查井反冒水。 7-3 雨水排水系统的水力计算 一. 雨量计算：按当地暴雨强度公式： 1.按 5 q (L/s·ha)计算： F q Q k r = 10000 5 (L/s) (7-1) 式中： k ——屋面泄流系数 F ——汇水面积(m2 ) 2.按小时降雨厚度 h (mm/h)计算： F h Q k r = 3600 (7-2) 联立上二式，得： h5 = 36q5 ， 5 q ——L/s·100m2 存在问题：雨量计算中有误差：雨水→屋面→管道， t =2~3min，但暴雨公式是选用 5~120min，实测雨量记录并经整理得到 q2 、 3 q 没有数据曲线外延，曲线在 t =15~60min 内 较精确，误差大。 二. 单斗系统计算 1.雨水斗泄流量计算(单斗)，试验得到： 2 5 y Ls 2ghs Q = k (7-3) 式中： Qy ——雨水泄流量 Ls k ——流量系数，试验值 1.6~1.8
《建筑给水排水工程》教案 第7章建筑雨水排水系统 h,一天沟水深 2雨水斗排泄雨水面积,由(7-2)得到 =NO 取决于暴雨强度大小的系数p56,表7 根据Q,、F及表7-1,绘制一个65型雨水斗最大允许汇水面积m2(表72),可供布置 雨水斗使用 3管道的流能力(单斗) 列00与1-1断面方程: P ZI Z,+ +h 2 00 h +h 0+0+ g 2L H+h,=2(1+=,+∑5) H+h 2 (1+L+∑5) 2g(H+h) =b:V= (1+L+∑5) 4.埋地横管泄流量 埋地横管为水气两相流,但目前无可靠的掺气水流泄流公式,故按单相流计算,充满度 08=h/D 例:H=10m,h=0.4m,L=20m,h5=100mmh,F=432m2 计算管道系统 1选择雨水斗:DN10065型雨水斗
《建筑给水排水工程》教案 第 7 章 建筑雨水排水系统 - 5 - s h ——天沟水深 2.雨水斗排泄雨水面积，由(7-2)得到 rs y y s N Q k Q h F = = 1 3600 ， 1 k =1 F = NrsQy (7-4) Nrs——取决于暴雨强度大小的系数 p156，表 7-1 根据 Qy 、 F 及表 7-1，绘制一个 65 型雨水斗最大允许汇水面积.m2 (表 7-2)，可供布置 雨水斗使用。 3.管道的*流能力(单斗) 列 0-0 与 1-1 断面方程： h g v r P Z g v r P Z + + = + + + 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 g v g v L g d v r g H hs 2 2 2 0 0 2 0 0 2 2 2 2 2 2 + + + = + + + + (1 ) 2 2 2 + = + + d L g v H hs + + + = d L H h v g s 1 2 2 2 (1 ) 2 + + + = L d H h v g s (1 ) 2 ( ) 4 2 + + + = = L d g H h Q v d s 4. 埋地横管泄流量 埋地横管为水气两相流，但目前无可靠的掺气水流泄流公式，故按单相流计算，充满度 0.8= h / D 例： H =10m， h =0.4m， L =20m， 5 h =100mm/h， F =432m2 计算管道系统 1.选择雨水斗：DN100 65 型雨水斗 0 0 Ⅰ Ⅰ H hs
《建筑给水排水工程》教案 第7章建筑雨水排水系统 雨水斗前水深h=8cm(一般6-10cm),查p156,表72,F=497m2,屋面面积432Q,满足要求 综上,影响雨水系统排泄能力的因素有H、h、λ和5,主要是H 多斗系统 多斗系统:气水两相流,各斗雨水泄流到立管的水力阻力,因D、L配件及立管负压 抽吸作用影响不同而有差别 实测:近斗泄流能力为远斗泄流能力的数十倍,远斗由于少受或不受立管负压抽吸作用 影响天沟水位高,泄流量亦不会明显增加,故多设亦无实际意义。 多斗系统由于目前尚缺乏理论上的计算公式,只能按单斗公式经验的安全的修正,一般 采用单斗
《建筑给水排水工程》教案 第 7 章 建筑雨水排水系统 - 6 - 雨水斗前水深 s h =8cm(一般 6~10cm)，查 p156，表 7-2，F允 =497m2，屋面面积 432＜ F允 。 2.雨水流量 12 3600 432 100 / 3600 = = = F h mm h Qr l/s 3.管道*流量 (1 ) 2 ( ) 4 2 + + + = L d g H h Q d s = 20 4.5 0.1 1 10 4 0.1 2 9.81 4 3.14 1000 2 + + + =26l/s Q泄 ＞ Qr ，满足要求。 综上，影响雨水系统排泄能力的因素有 H 、h 、 和 ，主要是 H 。 三. 多斗系统 多斗系统：气水两相流，各斗雨水泄流到立管的水力阻力，因 D 、 L 配件及立管负压 抽吸作用影响不同而有差别。 实测：近斗泄流能力为远斗泄流能力的数十倍，远斗由于少受或不受立管负压抽吸作用 影响天沟水位高，泄流量亦不会明显增加，故多设亦无实际意义。 多斗系统由于目前尚缺乏理论上的计算公式，只能按单斗公式经验的安全的修正，一般 采用单斗