虹吸排水范文（精选7篇）
虹吸排水 第1篇
随着社会的发展, 桥梁已不仅局限于河流之上, 为了缓解交通压力, 高架桥在全国各大城市中出现, 成为一种快速的交通要道, 同时一个严重的问题也摆在眼前———排水。排水设施在高架桥梁使用过程中时常出现问题:桥面平缓排水不畅, 道路积水可能造成车辆侧滑, 影响行车安全;桥面积水造成沥青面层早期水破坏, 影响结构的耐久性;排水管泄漏, 直接排到路面以及悬吊管、立管安装维护不当造成脱落等, 影响桥下交通安全[1]。
桥面排水不同于路面排水, 路面排水能够利用道路纵横坡快速收集雨水, 排入雨水检查井。而桥面较平, 雨水收集较慢;桥面与地面有一定高差, 不能利用路边沟雨水口收集, 更不可能随处开孔往路面排, 因此桥面排水较难。基于桥面排水的这两点不足, 将较为成熟的屋面虹吸式排水系统引入到桥面排水系统中, 雨水斗能阻挡杂质, 有效的防止涡流的产生, 而桥面与路面的高差使雨水能迅速带走空气, 从而在桥面雨水口形成负压, 加速雨水流入雨水口排入路面雨水排水系统。
1桥面传统排水
传统的桥面排水一种是由雨水口收集雨水, 然后经立管直接排到桥下, 而不是排到市政雨水管网中, 这种方式影响桥下交通, 城市中基本不用;另一种由桥面纵向雨水管 (或排水槽) 收集雨水, 然后经悬吊管排入桥下雨水检查井 (如图1所示) , 这种方式受到桥面纵横坡以及悬吊管坡度的影响, 对桥面施工和悬吊管的安装要求很高, 一旦收集排泄雨水不畅, 就会造成桥面积水。
传统桥面排水采用重力流, 必须为悬吊管设置一个坡度, 便于流水排出, 但是桥底是平的, 这样会使悬吊管与桥底之间的间距越来越大, 既影响美观也不便安装固定, 而虹吸排水将在管道中产生压力流, 可以克服管道坡度将悬吊管设置为水平, 极好的解决了排水管安装的问题。
2桥面虹吸排水
雨水斗为虹吸排水的关键部件。雨水斗上部有12个导流板, 一方面可以拦截杂质, 防止管道堵塞;另一方面可以导流整流, 减少水中掺气量防止涡流。图2为防涡流杂质雨水斗[2]。
桥面虹吸排水的原理是:降雨小时, 雨水通过雨水篦子过滤, 沉砂槽沉淀, 导流板隔离, 沿着连接管、悬吊管、立管内壁排入市政雨水管网, 在这个过程中沉砂槽和导流板都会起一定作用;当暴雨强度增大时, 进入雨水斗的流量增大, 减少了空气的进入, 同时雨水斗的导流板能整流, 防止涡流, 使进入排水口的空气进一步减少, 排水口开始产生负压, 达到虹吸抽排的效果, 导流板在这个过程中的作用最明显, 雨水口的压力逐渐减小到-0.5个大气压, 如果没有导流板, 管道中心将进入大量空气形成涡流, 阻止雨水口产生负压;当暴雨强度足够大时, 雨水斗被淹没, 没有空气进入排水管, 此时雨水斗不起作用, 管道中形成满流同样以压力流方式排水。桥面虹吸排水过程中连接管、悬吊管会有一定的负压, 而立管下部受大气压强的影响, 立管上部为负压, 下部为正压。图3为虹吸式桥面排水系统图[3]。
从图4虹吸作用下排水管内压强变化示意图[3]可以看出:连接管没有压力, 而悬吊管和立管却存在负压, 悬吊管中压强变化呈线性, 立管压强变化呈曲线, 在立管中间有个压力零点。但是研究发现连接管的上下部分应该有负压, 并且虹吸作用正是靠连接管上部的负压进行的, 这与桥面虹吸排水实验雨水口压强测定结果相符[4], 如图5所示雨水口处水压变化, 同时悬吊管受局部水头损失和沿程水头损失的双重影响, 压力变化曲线也很难呈线性。立管下部出口与外界大气直接相连, 出口处应为大气压强。图6为排水管压强变化模拟曲线。
3 结语
雨水斗的整流、导流、气水分离作用使雨水口处产生负压, 虹吸抽排能及时排走雨水, 避免桥面积水;沉砂槽的沉淀以及雨水斗挡板的拦截能防止雨水管堵塞, 但沉砂槽容量有限, 需要及时清理;虹吸排水为压力流, 不需要为排水管道设置一定排水坡度, 方便排水系统安装, 但在暴雨频率和暴雨量较小的地区, 排水系统主要为重力流, 桥面虹吸排水系统效果不明显。
摘要：以成都市二环高架桥面虹吸式排水实验为背景, 结合现行桥面排水设计, 将虹吸排水应用到长距离桥面排水系统中, 并对桥面虹吸排水的原理进行了阐述, 以解决桥面排水的难题。
关键词：桥面排水,虹吸作用,雨水斗
参考文献
[1]栾静静, 王东阳.城市高架桥综合排水系统设计[J].山西建筑, 2014, 40 (10) :133-134.
[2]夏深, 孟红卫, 王朝伦.城市高架桥桥面主动排水系统研究[J].四川建筑, 2013, 33 (2) :225-227.
[3]侯翠婷.城市高架桥桥面雨水排水系统研究[D].成都:西南交通大学出版社, 2013:12-13.
虹吸排水与同层排水应用分析 第2篇
随着时代的前进,建筑业的发展,工业厂房和公共建筑均朝着大面积的方向发展,在建筑屋面的排水系统中,传统的设计和施工是按“重力式”考虑的,因此屋面的坡度、雨水管道的多少及管径的大小是决定雨水排泄畅通的首要条件。在新型建筑中,屋面面积的增大,必然导致雨水管道增多,管径增大,从而影响建筑的美观和实用。因此,传统的屋面排水系统已显得越来越不适应了,而大面积屋面排水系统的设计,变成了现代建筑的一个新课题。为此,认为采用屋面雨水虹吸排水,是解决大面积屋面排水设计的有效途径。
1.1 虹吸排水系统简介
屋面雨水的虹吸排水系统是利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。起初由于重力作用使雨水管道内产生真空,当管中的水呈压力流状态时,形成虹吸现象,不断进行排水,最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中,由于连续不断的虹吸作用,整个系统得以快速排放屋面上的雨水。虹吸排水系统管道均按有压状态设计,雨水悬吊横管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。
1.2 虹吸排水系统的特点
虹吸排水系统管道均按有压状态设计,雨水悬吊横管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。水系统采用HDPE高密度聚乙烯管,此种管材能承受较大的冲击力,且不会因弯曲而破裂、折断,还具有耐腐蚀性、抗紫外线功能。其抗极端温度范围大,在-30 ℃～100 ℃,同时管子较轻,施工方便,安装效率大大提高。因此与传统的屋面重力流排水系统相比,虹吸排水系统具有十大优点:1)比重力系统管径小1/2～2/3;2)排水管道无需坡度敷设,屋面雨水斗布点灵活;3)排泄流量大,所需立管少,可减少、减小屋面预留洞口要求;4)管道走向灵活,可根据设计要求设置;5)现场施工量小;6)管道及配件的使用量减少;7)排水管管径小;8)节约建筑空间;9)水流速度快具有自洁管道功能;10)从设计到施工简单快捷。在这十大优点中,最为可贵的是建筑物屋面即使是平屋顶无坡度也适用,且现场施工量大大减少。
在某工程实例中,屋面排水采用虹吸排水系统,所需立管仅为8根,而若采用传统的重力式排水系统则需要设44根雨水立管。虽然同一管径相比,HDPE管比镀锌钢管贵,但随着国内厂家大量的生产,材料价格趋于降低的趋势,虹吸排水系统还是可以节约造价的。同时,由于虹吸排水系统立管少,安装工作量小,可节约大量人工。
另外,从其功能来看,重力排水系统横管需要有坡度,这样其他管道和设备标高要降低,安装空间减小,而虹吸排水系统节约了建筑空间。再则,重力排水系统管道需要定期清通,否则容易堵塞,而虹吸排水系统具有自清功能不容易堵塞。综上所述,大屋面雨水虹吸排水系统具有很大的实用价值。如今,随着科学技术和新型材料的不断发展和应用,人们对建筑的实用性和美观性的要求也越来越高,因此,屋面雨水虹吸排水系统具有广阔的发展前景和空间,特别是在厂房、机场、体育馆、展览馆、停车场等建筑中其实用性将日益体现。
1.3 虹吸排水系统设计技术要求
1)悬吊管与雨水斗出水口的高差宜大于1 m。2)雨水悬吊管不需要做坡度。3)悬吊管不宜穿越建筑物的伸缩缝、沉降缝、抗震缝,如必须穿越,应采取必要的措施(设置柔性管、伸缩器)。不宜穿越建筑物的防火墙,如必须穿越需加防火套管或阻燃套管。4)悬吊管的设置应首先选择以立管为中心,两侧对称布置方式;如不可能,可选择单侧布置方式。5)虹吸式系统各节点上游不同支管的计算水头损失之差,在管径不大于DN75时不应大于10 kPa;在管径不大于DN100时,不应大于0.5 kPa;超出时应变更管径、增加支管长度和局部阻力损失或改动系统组合等方法,调整后进行复算。6)悬吊管水头损失不得大于80 kPa。7)管道内负压控制在80 kPa以内。8)不同高度的屋面,彼此之间又有较大的高差时,宜分别设置立管和出户管。9)立管距地面1 m处,设置检查口;如有需要,悬吊管可相应设置清扫口,但应确保其气密性。10)悬吊管的设计流速不宜小于1 m/s,立管的最小流速不宜小于2 m/s,最大流速不宜大于6 m/s,不得大于10 m/s。立管底部接至室外检查井的排出管管径应适当放大,管内流速不大于1.8 m/s,否则应设置消能井。11)埋地管的敷设应符合相关规定。12)对于无溢流系统的大屋面(5 000 m2)须至少设置两套以上彼此独立的系统。虹吸排水系统见图1。
2 同层排水系统
2.1 同层排水系统简介
同层排水是针对传统卫生间排水方式而提出的。它的排水管道不穿过本层楼板,满足了现代人对私人空间的要求。下沉排水管道或抬高卫生器具的安装高度,让所有的卫生器具排水管在同一层敷设,然后接入排水立管。因而对管材,特别是配件有特殊的要求,即利用虹吸排水得到同层排水要求。下面介绍两种方法:
1)排水管道下沉。采用普通排水管材、管件,则需要建筑、结构专业设计配合来达到同层排水的要求。现介绍在广州、深圳已通用的一种排水方式:住宅建筑的厨房、阳台同层排水用普通管材、配件很容易解决。而卫生间排水量大、点多、要求严格,欲用普通排水管材、管件解决同层排水问题就需要建筑、结构专业设计配合。要求在本层卫生间内设置排水管道沉箱;将排水管道设置在同层卫生间沉箱内。沉箱长、宽同卫生间进深、开间,深为400 mm。沉箱底及四周墙壁均需做防水处理,不得渗漏水,排水管道填砂或炉渣、陶粒。填满后用砂浆找平,再铺设地砖。地砖顶面与本层其他房间楼(地)面相协调。当排水管道出现问题时,打开本层卫生间地板砖,挖出填砂予以维修。这样就达到了同层排水的要求。工程造价略有增加,在沉箱内安装完后,要保证牢固且不渗漏水,沉箱底部设二次排水管,利用虹吸技术接入排水立管。沉箱内填砂或炉渣、陶粒。填满后用砂浆找平,再铺设地砖。地砖顶面与本层其他房间楼(地)面相协调。当排水管道出现问题时,打开本层卫生间地板砖,挖出填砂予以维修。这样就达到了同层排水的要求。工程造价略有增加,但实用、方便、效果很好(见图2)。
2)抬高卫生器具安装高度或加高卫生间地面(沉箱上翻)。这种方法没有前一种方法好,可根据实际情况试验总结。
2.2 同层排水系统的优点
1)房屋产权的清晰化,所有物均在同一层内,容易划分产权。
2)检修方便,同楼层即可检修,不干扰楼上下住户。
3)空间布局的灵活性,楼板无预留洞口,布局不受限制。
4)不破坏墙体结构,延长建筑物使用寿命。
5)建筑整体功能的灵活性,既满足卫生要求,又可实现房屋功能设计的灵活性,卫生间位置不一定非要上下一致。
6)噪音小,有高密度聚乙烯管,结合隐藏式安装,大大降低了冲水时的噪音。
7)如采用挂壁式洁具,无卫生死角,清洁方便。
8)采用虹吸特殊配件后,可大量节约立管数量,相对扩展了建筑空间。
9)安全、可靠、无渗漏水隐患。
10)节约用水。
3 结语
虹吸排水与同层排水是一种新的排水方式,它需要精心设计,合理选材,细心施工,通过多方努力配合才能达到满意效果,故希望在此与同仁共同探讨。
摘要：对虹吸排水和同层排水进行介绍和分析后,提出利用虹吸排水系统和同层排水系统的方法解决大面积屋面雨水排水和本层排水管检修影响上下层的问题,以提高人们对这两种排水方式的认识,可供设计人员参考借鉴。
关键词：虹吸排水,同层排水,屋面,排水管
参考文献
[1]刘振印.民用建筑给水排水设计技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2]GB 50015-2003,建筑给水排水设计规范[S].
[3]GB 50242-2002,建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].
浅谈虹吸排水系统安装技术 第3篇
关键词：虹吸排水系统原理,安装流程,虹吸系统安装方法
0 引言
本工程位于珠江新城E3-1地块，项目占地面积19436.99平方米，总建筑面积185932平方米，其中三层地下室面积35623平方米，四层商业裙楼面积30159平方米，住宅塔楼建筑面积120150平方米。
(1)四层天面雨水排水采用虹吸雨水排水系统，雨水经收集后排入室外雨水检查井。室外地面雨水经雨水口，排入室外雨水检查井。(2)虹吸雨水排水系统管材采用高密度聚乙烯[HDPE]排水管，热熔连接。
由于虹吸排水系统独特原理，雨水斗的进水水面至临界点间高度是有效作用高度，相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中泄水，整个排出管道呈全满流的压力流状态，大大增强了系统排水能力，减少屋面雨水立管和管径，且悬吊管无需放坡，安装方便、美观及节约使用空间。
1 虹吸排水系统原理
虹吸式屋面雨水排水系统是利用具有良好整流功能的虹吸雨水斗承接屋面坡集到天沟的雨水，在处于额定设计流量时系统呈淹没泄流排水状态，不渗气，雨水斗淹没泄流的斗前水深小，自雨水斗连接管以下，管道内呈负压状态，在悬吊管与立管的交叉点处负压最大，其后立管上的负压减小，至临界点负压消失，管道内的压力为零，水流状态转为重力流。
2 虹吸雨水排水系统深化设计
根据最终确定的品牌，与设计院进行沟通协调，在充分理解设计意图的情况下，核对虹吸雨水排水系统汇水面积的太小、雨水斗的分布情况及现场实际情况，与厂家一起利用专业计算软件对虹吸雨水系统进行深化设计，确定合适的雨水斗及其安装方式，系统管道管径的大小等，报设计院审核后出图，然后严格按照图纸施工，保证虹吸雨水排水系统正常使用。
3 安装流程
3.1 虹吸系统组成
由虹吸雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、雨水埋地管组成。
3.2 虹吸雨水斗安装
虹吸雨水斗由导流罩、整流器、斗体、出水管组成，它是虹吸现象产生的关健，下沉部位置于屋面层中，上部设有进水格栅。
3.3 雨水悬吊管安装
按先总管后支管的，先大管后小管的安装原则施工。
3.4 虹吸系统安装方法
系统管道的固定采用悬吊装置，采用固定管卡和滑动管卡将管道固定在与之平行的方钢导轨上。
3.5 HDPE管安装存在的主要质量问题
3.5.1 由于HDPE管是采用热熔连接而形成一体化管道，因而可能会产生如下施工质量问题：(1)由于HDPE管采用热熔连接，如管材和管件的加热温度、加热时间、插接时间控制不当，或者是插入深度控制不准确，管道连接口会出现局部熔瘤或熔接圈凹凸不均匀的现象；(2)HDPE管热熔接口冷却后将成为一体化管道，如采用的连接工序和操作方法运用不当，管道会产生水平弯曲或垂直度超过规范要求的现象；(3)由于HDPE管的线膨胀系数较大，要求纵向回缩率不大于1%，需采取防止管道热胀变形的技术措施。
3.5.2 HDPE管的熔接接口质量控制。在进行HDPE管熔接连接时，如果管材和管件加热时间控制和操作方法不当，或者加热后管材插入的深度控制不准确，容易接口局部熔瘤或熔接圈凹凸不匀的现象，从而造成管道径向封堵而影响介质在管道内的流速和流量。为控制好接口熔接连接质量，可采用如下方法：(1)严格控制HDPE管材管件的加热时间、插接时间、插接深度和冷却时间，避免由于管材和管件加热时间过长、材质过软而产生接口的局部熔瘤；另外，受热后的管材插入管件的深度过深也会产生接口局部熔瘤和熔接圈凹凸不均的现象。(2)熔接施工应严格按规定的技术参数操作，在加热及插接过程中不得转动管材和管件，应直线插入，这样可以使管材、管件的结合面形成一个均匀的熔接圈。(3)在操作不熟练的情况下，要在管材插入端划线确定插入深度，操作时严格控制插入深度，防止插入过深造成管道径向封堵而影响介质在管道内的流速和流量。
3.5.3 HDPE管水平弯曲和垂直度控制。由于HDPE管热熔连接后为一体化管道，管材和管件连接后很难调整管道的水平弯曲或立管的垂直度，因此，HDPE管的水平弯曲或立管的垂直度控制需在热熔连接过程中进行控制。
4 闭水、通水试验
4.1 排水管道闭水、通水试验
(1)排水管安装后，必须按规范程序进行闭水或通水试验试验，出口用充气橡胶堵封闭，试验结果必须符合设计和施工规范要求。试验要求如表1。(2)室内排水管道闭水试验在吊顶管道隐蔽封顶前和埋地管道回填土前进行，室外排水管道在安装完成后进行闭水试验；(3)闭水试验前，将各预留口堵严，在系统的最高点留口灌水，由灌水口将水灌满后按设计和规范要求的时间对排水管道的管材、管件及接口进行检查；(4)吊顶内管道的闭水试验应在下一层主管检查口处用橡皮气胆堵严，由本层留口处灌水试验。
4.2 无渗漏措施
(1)施工前做好技术交底，加强作业人员质量意识。(2)管道及其支架安装要符合设计和国家规范要求。支架间隔合理，固定牢固；管道平直、坡度符合设计要求。(3)施工过程中不得野蛮施工，管道安装前要清理干净。(4)管道安装后要及时分系统、分楼层进行水压试验，特别是要隐蔽的管道，在隐蔽前一定要做好水压试验及隐蔽验收记录，并做好标识。(5)做好成品保护工作。如安装好的管道不得用做支撑或放脚手板,不得踏压,其支托卡架不得做为其它用途的受力点等。
5 结束语
本文结合对虹吸排水系统的施工实际，通过介绍虹吸排水系统原理及安装工艺等内容，论述了在安装时应注意的问题和应达到的工艺要求。
虹吸式雨水排水系统的应用与研究 第4篇
金牛生产调度中心工程是河北金牛股份有限公司的办公楼。该工程屋面投影面积1400平方米, 分高低两部分, 高差4.65米。本办公楼的核心功能区生产调度中心及其附属房间设置在高屋面处的房间内, 该区域内无法布置排水管道, 该区域的屋面面积1200平方米, 采用重力排水系统外排至低屋面, 在低屋面处采用虹吸式雨水排水系统。虹吸雨水汇水总流量L/S, 结合屋面汇水面积及天沟分布情况, 整个屋面分为2个汇水区域, 每个汇水区域设计了两道虹吸式排水系统, 共设计了8个YG-100B型雨水斗、4道排水立管。
2 系统特点
虹吸式雨水排水系统是一种新型的雨水排水系统, 与传统的重力雨水排水是完全不同的。系统在降雨初期, 天沟雨水高度未超过雨水斗一定高度时, 整个排水系统工作状况与重力排水系统相同, 随着降雨的持续, 当屋面雨水高度超过雨水斗一定高度时, 由于采用了科学设计的仿漩涡雨水斗, 通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡, 从而极大地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, 利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的重力势能, 在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用, 并在该处管道内形成最大负压, 屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外, 此时的流量远远大于重力排水的流量。屋面雨水的排放过程是一个虹吸作用的结果, 我们把这样的系统称为虹吸式雨水排水系统。
3 系统组成
屋面雨水排水系统一般由虹吸式雨水斗、无坡度悬吊管、悬吊装置、立管和末端排出管组成。
3.1 综述
虹吸式雨水排水系统管内压力、水流状态是不断变化的过程。降雨初期, 雨量一般较小, 悬吊管内是有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同, 部分情况下初期无法形成虹吸作用, 是以重力流为主的流态。随着降雨量的增加, 管内逐渐呈现脉动流, 拔拉流, 进而出现满管气泡流和满管汽水混合流, 直至出现水的单向流状态。降雨末期, 雨水量减少, 雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值, 雨水斗逐渐开始有空气掺入, 排水管内的虹吸作用被破坏, 排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态。因此在整个降雨过程中, 悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变化的情况。
3.2 雨水斗
一般来说, 雨水斗的设计是整个虹吸系统的能否按设计要求工作的关键所在之一, 它的稳流性越好, 产生虹吸所需的屋面汇水高度越低, 总体性能就越优越。一般雨水斗是由斗体、防水压板、防水压环、整流装置以及导流罩组成。另外根据需要可提供通用型的绝缘底座, 固定件, 法兰片, 焊接片, 防火保护帽等配件。虹吸式雨水斗材质可以为铸铁、铝合金或不锈钢, 其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层集水坑中, 集水坑上部盖有进水格栅, 主要是为了防止杂物进入雨水斗。降雨过程中, 雨水通过格栅盖进入雨水斗, 当汇水达到一定高度时, 雨水斗内的整流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态, 使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式雨水斗最大限度减小了天沟的积水深度, 使屋面承受的雨水荷载降至最小, 同时提高了雨水斗的额定流量。
3.3 管材
传统雨水管道为重力流管道, 管材采用UPVC雨水管、焊接钢管。而虹吸雨水排水系统管材一般选用不锈钢管, 因为不锈钢管具有如下优点:管壁薄、韧性强、抗冲击、水流阻力小, 并具抗腐性、抗紫外线, 不结垢、无毒等优点, 材质寿命长达50~70年;在水利条件方面摩擦系数小、不易堵塞。一般用作虹吸排水的不锈钢管都采用焊接形式, 焊接时保持管道内壁光滑, 无杂质、焊瘤, 大大降低了水流损失。
3.4 悬吊系统
由于管道内形成虹吸时, 流速特别大, 对管道产生的冲击力特别大, 容易对管道的固定系统产生破坏。虹吸雨水排水系统的管道固定系统, 区别于一般的管道固定系统, 在业内一般称为“消能固定系统”, 该系统根据虹吸雨水系统独特的工作原理及运行时会产生较大的震动, 在设计时采用固定管卡分段补偿, 主要由方钢导轨、悬吊滑动管卡、悬吊固定管卡、方钢组合件、立管管卡等组成。
4 施工技术
4.1
系统安装工艺流程 (图1)
4.2 管道系统安装
管道安装时严格控制好支、吊架之间的距离。焊接时参照《工艺管道焊接标准》, 不得偷工减料, 以免影响虹吸效果。
4.3 雨水斗安装
雨水斗安装时要在钢天沟开孔, 开孔尺寸为D1+10mm。误差不大于5mm, 开洞为圆形。横向位置在天沟中央, 误差≤5毫米。纵向位置按照定位图定位, 纵向偏移误差≤10毫米。雨水斗与金属天沟采用氩弧焊接, 焊接线为雨水斗法兰的外边缘, 要保证焊缝质量达到相关要求。雨水斗排出口与HDPE管道之间使用电焊管箍焊接, 整体性和密封性非常可靠。
4.4 虹吸式雨水系统灌水试验
根据《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002, 本系统采用灌水试验, 灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。检验方法:将雨水管排出口封堵严密, 从雨水斗处注入清水, 系统灌注至水面与天沟底相平, 经1小时后, 如水面下降则加水到原水面, 直至水面不下降为止, 同时检查管道及接口, 不渗不漏为合格。
4.5 虹吸效果试验
本工程虹吸排水系统安装完成后采取了两种方式验证了虹吸排水的优越性。 (1) 采用静态水。截取一段天沟作试验, 两端封堵, 并将该系统的排水管道末端封堵严实, 用自来水灌满天沟。快速打开管道末端的封堵, 观察排水速度和效果, 发现虹吸排水流量大大超过了重力排水。 (2) 动态水计量法。选取足够管径的水源, 安装水表, 流量控制阀, 将水引致天沟。打开水源阀门, 水满到天沟深度时, 及时撤掉排水管道末端封堵, 同时计时。一段时间后, 关闭水源阀门并停止计时。流量与时间的比值即为该系统的排水量q=Q/t。通过试验证明, 该虹吸排水系统流量测定值在误差允许的方位内, 满足设计值。
5 结语
通过本工程可以看出, 虹吸排水系统比重力排水系统排水量大的多, 能满足大雨时的排水。而且虹吸雨水排水系统比重力雨水排水系统有以下优点:节约管材、节约造价, 现场施工量减少、施工方便;降低管径节约安装空间, 管道具备自洁能力。
摘要：通过金牛生产调度中心工程虹吸式雨水排水系统的实际施工情况, 分析了虹吸式水排水系统的工作原理、技术优势、特点、管材选用以及施工技术, 从而为类似的虹吸雨水排水系统工程的施工提供一定的参考。
对虹吸式屋面雨水排水系统的研究 第5篇
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。
6 灌水试验和系统调试
管道安装完毕之后, 须按照要求进行灌水试验和系统调试。具体方法如下: (1) 对于埋地管道, 使其充满水并保持15min, 待其稳定之后再灌满观察5min[3], 若液面不再下降, 则管道的接口无渗漏情况。
(2) 立管的灌水高度要达到其上部的雨水斗, 试验持续1h, 不渗不漏为合格 (3) 灌水试验完成后, 在屋面按照设计的最大与水量进行喷水, 观察系统能否及时有效地排水。
7 结语
随着科学技术的发展和新材料的应用, 虹吸式系统将日趋成熟与完善, 得到更广阔的发展空间。该系统凭借其节约管材、施工方便和节约空间等优点也必将在大型建筑的雨水排水系统中起到更加重要的作用。
参考文献
[1]王增长.建筑给水排水工程[M].北京:建筑工业出版社.2010∶200.
[2]吴树根、裴桂红.建筑给水排水工程[M].北京:中国水利水电出版社.2012∶177.
虹吸排水 第6篇
采用直流冷却供水方式的滨海火力电厂和核电厂,一般都设有排水虹吸井,利用虹吸作用以降低循环水泵扬程。在实际工程应用中,虹吸井多采用薄壁堰、实用工程堰或宽顶堰溢流排水,这些普通的虹吸井溢流堰在运行中容易使电厂循环水排水系统产生不易溃灭的泡沫,造成一定程度的视觉污染。虹吸井泡沫已成为滨海电厂运行中的一种普遍现象,对电厂海域环境有一定的影响。为消除循环水排水泡沫的感官影响,一些电厂在循环水排水系统中投加消泡剂,不但增加了电厂的运行费用,同时消泡剂又会对海域环境产生二次污染,不利于海域环境的保护。因此,分析滨海电厂虹吸井泡沫的产生原因,采取合理的抑制和消除措施,对电厂的运行和环境保护,有着重要的意义。
2、循环水排水系统泡沫的成因
为维持循环水系统的虹吸作用,虹吸井溢流堰顶的水位需保持在一定高度。由于虹吸井溢流堰的这种壅水效应,导致循环冷却水排水与下游水体存在一定落差,循环冷却水经虹吸井溢流堰和排水口跌落后与下游水体发生猛烈碰撞产生水跃,当厂址标高较高时,此现象更为明显。由于水流的紊动作用,在水跃表层产生无数的大小漩涡,水面剧烈波动继而破碎形成大量水滴。水滴重返水体过程中,带入大量空气,发生掺气现象。水跃消能的剧烈卷吸掺气是产生小水滴、盐雾和泡沫的基本因素。
为防止海生物附着在冷却水系统管路,一般滨海电厂的循环冷却水系统都会投加药品进行处理,其中以加氯(如次氯酸钠)最为普遍。海生物残体和次氯酸钠等物质,会改变水体的黏性、表面张力等物理性质,致使水体中产生的气泡上升至水面后不易溃灭而聚集成泡沫。因此,水流掺气是泡沫产生的必要条件,而海水水质则是泡沫长时间不易溃灭消散的充分条件。
3、循环水排水泡沫消除的技术路线
排水口水流的产泡量与掺气量直接相关,而掺气量主要取决于两方面因素:排水口的进气量以及水流的紊动动量。为避免循环水排水泡沫的产生,主要在于选取合适的消能工。一般水工消能设施多用外消能工,如利用水跃消能、水垫塘消能、旋流消能等。这些消能工在消能过程中都将掺入大量空气,且掺气量愈多消能效果越好。然而,因为气泡形成的重要原因是空气的掺入,电厂排水的“消泡”则要求掺气量愈少愈好。基于泡沫的成因,虹吸井消泡工程措施的技术路线需体现在减小或消除循环水排水系统中的水体掺气现象。循环水系统中水体掺气主要发生在虹吸井溢流堰后高速跌落的下游水体中。在虹吸井中采取合适的消能工,利用水流对撞达到充分消能,有效减少堰后水跃卷吸掺气,可达到抑制和消除泡沫的目的。
4、常用的消泡方案及消泡效果评价
随着我国对环保问题的重视程度不断提高,滨海电厂虹吸井排水泡沫的问题越来越引起重视。多个已投入运行的滨海电厂对虹吸井进行改造,以减小和消除排水泡沫的产生。一些新建滨海电厂也考虑在虹吸井中设置减小和消除泡沫产生的工程设施。常用的消泡方案有下列几种。
4.1 挡泡墙
该方案即在循环水系统泡沫产生处设置挡墙,拦截泡沫。一般泡沫多产生在虹吸井溢流堰后或排水口处。挡泡墙方案即在流道出口设置挡墙,使漂浮在溢流堰后的泡沫被挡泡墙拦截,水流从挡泡墙下部孔口进入排水箱涵。该方案通过拦截泡沫实现排水泡沫不向外海扩散的目的,被拦截的泡沫需经过比较长的时间才会在挡泡墙前溃灭。该方案不能从根本上消除泡沫的产生,不能治本,一般只作为消泡方案的辅助措施。
4.2 压力导流箱涵
导流箱涵消泡方案即在溢流堰或者排水口处设置导流箱涵,将原来水流下泄流道改为双层流道。下泄的水流大部分由导流箱涵虹吸出流,少量由箱涵顶部自由出流。在导流箱涵顶部,通常设有一定数量的窄缝,使水流从下层压力流道朝上垂向喷出,形成垂向柔性水幕拦截气泡。为保证消能效果,采用此方案时通常会在导流箱涵底部设置淹没式消力墩。
导流箱涵方案是目前国内应用比较多的消泡方案,大亚湾核电站、岭澳核电站二期工程、红沿河核电一期工程的虹吸井、钦州燃煤电厂排水口均采用此类方案作为消能消泡的手段。该方案的设计思想主要为分层出流、隔断空气。该方案利用导流箱涵将虹吸井溢流堰堰面分隔成两个流道,其中下层流道为主流道,上层流道为辅助流道。
主流道和辅助流道的流量比是导流箱涵设计的关键,需根据厂址处的潮位条件和虹吸井的设计流量通过试验确定。流量比设置不合理,会导致在高潮位时辅助流道过流量大,低潮位时主流道不能形成满流,从而引起高、低潮位均发生掺气现象,影响导流箱涵的消泡效果。为强化虹吸井的消能效果,采用导流箱涵方案时,通常还需在箱涵内还会设置消力坎、窄缝等辅助消能措施。
4.3 正反斜板堆
正反斜板堆是将长度与虹吸井宽度相等的条形板料分层排列,每层似百叶窗条排列状。相邻层的板条倾斜角度正相反,成90°正交态。最上层条板倾斜角度顺应水舌下落倾角,可顺势引导水流进入第二层。第二层板迎对来流,水流与其相撞后即刻沿板面分裂成两股,向斜上方第一层板和斜下方第三层板冲击;再被第一层板挡回,被第三层板再分裂成正、反向两股。如此撞击和分裂下去,其能量即可迅速消减。各层斜板的交错排列位置和其正交倾斜度使得水舌无法直落到井底。因此,即使是最低水位的大落差,水舌激起的气泡群也难以穿透斜板堆。紧靠正反斜板堆的下游设置胸墙,其胸墙底面标高与虹吸井出水涵管顶边内表面标高齐平,即水流通道高度不低于涵管通道高。胸墙的作用有二:一是将第一层斜板溅出的水流挡回;二是尽量减小胸墙上游水室生成的泡沫进入虹吸井下游。
正反斜板堆的设计思想主要是考虑水流对撞内消能,避免水流直接下跌,减弱水流对下游水体的搅动掺气。水流沿上层斜板下泄时,可以形成水帘掩护下层斜板,减小下层斜板表面掺气程度。
各方案的优缺点如表1。
5、问题与建议
虹吸排水 第7篇
沈阳恒隆广场项目是继上海恒隆广场、天津恒隆广场项目之后,香港恒隆地产在中国内地的第3个恒隆广场项目。该项目位于沈阳市沈河区中街路,与“沈阳故宫”毗邻。恒隆地产将在这一地区建设一个最顶级的购物中心,总建筑面积达13万m2。沈阳恒隆广场屋面总汇水面积约3万m2,共有11个不同标高屋面,设计并施工了35个卓宝“澎湃”虹吸排水系统,232个“澎湃”虹吸雨水斗。
2 虹吸式屋面雨水排水系统设计
虹吸式屋面雨水排水系统设计,依据的是工程设计单位提供的设计条件图纸,业主的设计要求,工程所在地的气象参数(暴雨强度、降雨量等),设计及施工规范、规程,标准、图集、技术措施、企业标准等。
本工程是我国东北地区标志性建筑工程,具有屋面结构复杂、屋面数量很多、天沟结构形式多样、管道走向要求严格、技术配合复杂等特点。综合考虑现场工地实际情况,我们对系统进行了有针对性、独具特色的设计(图1)。
2.1 系统设计流程
2.1.1 设计重现期选取
依据《建筑给水排水设计规范》要求,设计重现期取为10年;对于无法开设溢流口的内天沟或者天沟被隔断的区域,设计重现期取为50年。按照10年设计的汇水区域,在屋面合适位置开设溢流口或者设置溢流管。虹吸式雨水排水系统加溢流设施总排水能力,不低于沈阳地区50年设计暴雨量。
2.1.2 雨水斗选型及布置
本工程屋面类型,为钢混屋面、金属屋面。设计重现期为10年时,每m2汇水面积设计雨量0.046 0L/s;设计重现期为50年时,每m2汇水面积设计雨量0.060 0 L/s。所用管材类型,HDPE。屋面汇水面积30 000 m2,屋面汇水流量1 380 L/s,配备232个虹吸式雨水斗,设计35个虹吸雨水系统。
依据屋面结构形式及设计要求、雨水斗排量等因素进行雨水斗选型及布置,对有隔断的区域都设置了雨水斗(图2),个别隔断的区域汇集雨水量较大,则设置2个雨水斗,确保所有雨水斗间距均不超过20m。具体见表1。
2.1.3 水平悬吊管走向确定
结合建筑各层平面图、立面图、剖面图,确定各层雨水悬吊管的标高。雨水悬吊管贴当层结构梁底敷设。结合其他各相关专业管线图纸,再与设计单位沟通,确定雨水悬吊管走向。
2.1.4 立管位置确定
屋面雨水立管依据设计单位的要求,进行综合布置;对个别区域需要增加立管时需与设计单位商定。
2.1.5 排出管位置确定
本工程由于已依据原有方案预留了出户套管,不能改变其大小及数量,故在设计过程中需要考虑这一点。对排出管的走向也进行了深入的思考,并将所有的预留套管都用上,且大小均符合设计要求。由于套管数量有限,部分增加的立管与原有的立管实施了合并出户的方案,且排水量均符合规范要求。
2.1.6 绘制平面图
依据卓宝“澎湃”屋面虹吸雨水2007设计软件,绘制平面图。该软件通过了中国软件评测中心(CSTC)、中国实验室国家认可委员会(CNAL)、国家质量技术监督局(CMA)认证,并据此绘出平面图、出系统图。再按照设计重现期、工程所在地进行水力计算,出计算书和材料清单。
在进行系统水力计算过程中,当管道公称直径、管段长度一定时,可以得知虹吸雨水系统各个计算节点的设计流量、相对位高、管段总损失、设计流速、相对负压值,当观察到相关参数不符合规范的要求时,需要调整管径,重新计算并出计算书,直到满足规范条件为止。
5 min暴雨强度值q5可依据沈阳市政工程设计研究院采用数理统计法编制的公式算出:
式中:q5——5 min暴雨强度值;P——设计暴雨重现期,取10年;t——降雨历时,取5 min。
2.1.7 出施工图
整理图纸,出施工图。
2.2 系统设计要点
本工程系公共建筑,具有功能分区多、屋面空间结构复杂、管线排布困难等特点。虹吸式屋面雨水排水系统设计要点总结如下。
2.2.1 雨水斗型号选择
应结合屋面天沟形式、天沟尺寸进行合理设计,满足结构要求,要经济合理,并符合CJ/T 245—2007《虹吸雨水斗》的相关要求。
2.2.2 管材选择
公共建筑一般不需考虑高温的环境,所以对管材主要考虑装修及防火要求。当前应用于虹吸式屋面雨水排水系统的主选管材是高密度聚乙烯HDPE管,符合CJ/T 250—2007《建筑排水用高密度聚乙烯(HDPE)管材及管件》的相关要求。
2.2.3 虹吸雨水斗安装位置确定
需要综合考虑屋面结构及下层功能区划,与建筑设计单位协调天沟布置。对屋面有大型设备的公共建筑,天沟布置应考虑相关的影响,避开对安静有特殊要求的房间及排风、烟道、电梯井等位置;被伸缩缝隔断的区域,需要每个区域都有雨水斗,间距尽量均匀,以保证每个雨水斗进水均匀。但虹吸雨水斗实际安装位置,可适当调整。
2.2.4 系统水平悬吊管布置
需要结合相关专业图纸,与设计单位进行系统的协调和配合,以使管线布置合理、方便施工,尽可能贴结构梁底敷设;立管的布置还需考虑市政管网排水检查井的位置,尽可能靠近敷设。
2.2.5 系统立管布置
在考虑建筑功能要求的同时,应尽可能考虑方案的优化,尽量对称布置。对称布置的系统,水力条件好、系统管径小、经济性佳。
2.2.6 系统最大设计负压值确定
宜接近70 kPa,并不得高于75 kPa。设计最大负压值过高,会使得总阻力损失超过80 kPa,既不符合规范要求,也提高了管材的耐负压要求和工程造价;设计最大负压值过低,设计管径偏离实际,系统经济性差。
2.2.7 系统排出管布置
要结合室外管网的图纸进行设计,尽可能使管路最短。从地下室悬吊出户的,还需要结合其它专业的图纸,做好与设计单位的设计配合和协调工作。
2.2.8 消能井设置
当系统出户管管径超过De315、设计流速超过2.5 m/s时,需要设置消能井。
2.3 虹吸效应形成的工作流程
虹吸效应形成的工作流程,可分为5个阶段(图3)。
2.3.1 阶段1:波浪流
在降雨初期,水流量较小,斗前水位较低。水流通过雨水斗的导流罩后,顺利地流入斗体并在斗体内形成漏斗状水舌,流入管中后形成较薄的流层,水流平稳为重力流;水流入立管后,沿管壁下落;在流入出户管后,进入埋地管检查井。这一过程的压力为大气压。
2.3.2 阶段2:脉动流
当水流量增加时,斗前水位增高。水流在斗体内水舌的空心部分逐渐缩小,直至封闭,斗体内出现负压,水流开始波动,流速加快;水流动一段后,气泡溢出水面;流入立管后,流层增厚逐渐脱离管壁下落,流速增大,水流波动,随即通过出户管流入检查井。
2.3.3 阶段3:拉拔流
水流量继续增加,斗前水位继续升高。水流波动加剧,水面出现漩涡,并伴有抽气声,斗体内负压增加;悬吊管水中夹带大量气泡,管内负压继续增大,流速加快,水流波动;水流入立管后,出现水气段相间下落,管内上部为负压,下部为正压,交替处的过渡点为大气压,即所谓压力零点;水流通过出户管时受阻,流速降低,产生水跃后流入检查井。
2.3.4 阶段4:乳化流
当水流量再增加时,斗前水位上升很快。管道内水流速增大,负压也加大,水流含有大量极小气泡,呈现乳白色的气泡流,立管和出户的水流情况也类似。
2.3.5 阶段5:满管流
随着水流量继续增加,斗前水位迅速升高。悬吊管内达到满流,水流较平稳,呈现透明的一相流,管末端负压值达到最大值;此时立管和出户管内亦为水一相流,立管上端下端压力均为最大值。出户管内为正压并沿流向逐渐降低,到达检查井中时压力为大气压力。
3 虹吸雨水排水系统施工
3.1 工艺流程
施工准备→钢天沟开洞、混凝土屋面预留预埋→下部悬吊管安装→立管安装→斗体安装→连接水平管→埋地管安装→灌水试验→验收交工。
3.2 虹吸式雨水斗在不同结构屋面施工的注意事项
3.2.1 预留孔洞
钢筋混凝土结构屋面在预留预埋阶段,前期需配合土建单位,按照设计院设计图纸预留孔洞,大小应与图纸一致。当预留洞大小与产品尺寸不符时,按照产品实际尺寸进行调整,套管需要比图纸管径大小大1~2个型号预埋。钢结构屋面按照设计院的设计图纸位置,现场打孔,尺寸要与厂家产品相符。
3.2.2 材料进场
材料进场需要质检,确保用于工程的材料都是合格且符合设计要求的产品。
3.2.3 工程验收
严格按照GB 50242《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》和CECS 183∶2005《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》进行竣工验收,确保工程质量。
4 结语
本工程属于沈阳市地标性的重点工程,原设计为重力流雨水系统,暴雨重现期为2年。而按重力流进行设计的屋面需要设置大量排水口,有大量的重力雨水立管。考虑到大量的雨水口会有大量的漏水隐患,而本工程屋面下均为商铺,一旦漏水,损失十分严重。另外,过多的排水立管根本没有地方敷设,且屋面存在大量的内天沟,倘内天沟设计重力排水的话,很容易出现室内冒水的弊病。还有,过多的雨水立管会连接更多的出户管道井、更多的预留套管,施工难度大,工期长。为了解决上述问题,经过综合分析比较,该工程选用了虹吸式雨水排水系统。通过这次改变,使工程复杂的雨水排放系统大为简化。由于整个系统管道数量减少、管径减小、水平管道无需考虑坡度要求,非常有利于地下室综合管线的布置,既降低了施工难度又减少了施工成本。