壓力流與重力流排水

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1、壓力流屋面排水系統(tǒng)目錄1技術(shù)優(yōu)勢2工作原理1技術(shù)優(yōu)勢壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢降雨過程中屋面承接的雨水沿屋面坡向匯集到天溝，傳統(tǒng)的雨水排放是將天溝中匯集的雨水通過雨水斗、雨水立管、排出管排至雨水檢查井，或是通過雨水斗、懸吊管、雨水立管、排出管排至雨水檢查井。一般屋面排水系統(tǒng)常按其排水管的設(shè)置位置和排水去向分為外排水系統(tǒng)和內(nèi)排水系統(tǒng)，從水力學(xué)的觀點(diǎn)來分可分為重力流屋面排水和壓力流屋面排水系統(tǒng)兩類，后者在于強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度下屋面排水系統(tǒng)內(nèi)的有壓狀況。不同的屋面雨水排水系統(tǒng)根據(jù)其所具有的水流狀態(tài)的分析，采用不同的設(shè)計(jì)計(jì)算

2、方法。傳統(tǒng)的屋面雨水排水系統(tǒng)按重力流設(shè)計(jì)，屋面重力式排水系統(tǒng)采用重力式的雨水斗，雨水斗排水狀況是自由堰流，流入雨水斗的雨水滲入空氣，形成水氣混合流，雨水斗的設(shè)計(jì)流量偏??；按重力流計(jì)算的懸吊管要求不大于0．8的充滿度和大于5‰的坡度，因此需要較大的管徑和坡降，為保證連接在同一懸吊管上的各個(gè)雨水斗正常工作，限定連接雨水斗不多于4個(gè)，導(dǎo)致雨水立管的根數(shù)增加。重力流屋面雨水排水系統(tǒng)受其水力特性的限制，造成排水立管多，管徑大，排水能力小，對于大面積工業(yè)廠房及公共建筑屋面雨水排水系統(tǒng)則更顯突出。壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)，采用有壓流雨水斗

3、，排水能力有很大的提高，在符合水力計(jì)算的條件下，接入懸吊管的雨水斗的個(gè)數(shù)不受限制，因此減少了立管和埋地管的數(shù)量；懸吊管不需坡度，安裝方便、美觀；系統(tǒng)按壓力流計(jì)算可減小選用管道的直徑，由于單一系統(tǒng)的懸吊管長度可達(dá)150m，主立管可以靠近外墻，建筑物內(nèi)可以不需做管道井，不埋設(shè)管道，對于建筑物內(nèi)地面下管道多或不宜設(shè)井的場所尤為適宜?？梢姡瑝毫α魑菝嬗晁潘c重力流相比有明顯的技術(shù)優(yōu)勢2工作原理壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)的工作原理壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)由有壓流雨水斗、雨水懸吊管、雨水立管、埋地管、雨水出戶管組成。有壓流雨水斗具有良好的

4、整流功能，在設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度下雨水斗不滲入空氣，降雨過程中相當(dāng)于從屋面上有一個(gè)穩(wěn)定水面的小水池向下泄水，經(jīng)屋面內(nèi)排水管系，從排出管排出，管道中是全充滿的壓力流狀態(tài)，屋面雨水的排水過程是一個(gè)虹吸排水過程。所以，把具有虹吸排水能力的屋面雨水排水稱之為壓力流雨水排水系統(tǒng)是比較貼切的。壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)內(nèi)管道的壓力和水的流動狀態(tài)是變化的。降雨初期降雨量較小，懸吊管內(nèi)是一有自由表面的波浪流，隨著降雨量的增加，管內(nèi)呈現(xiàn)脈動流，拉撥流，進(jìn)而出現(xiàn)滿管氣泡流和滿管氣水乳化流，直至水的單相流狀態(tài)。降雨末期，雨量減少，雨水斗淹沒泄流的斗前水位降

5、低到某一定值，雨水斗開始有空氣滲入，排水管內(nèi)的真空被破壞，排水系統(tǒng)從虹吸流工況轉(zhuǎn)向重力流。在降雨的全過程中，隨降雨量的變化，排水管內(nèi)的壓力和水流狀態(tài)會反復(fù)變化。壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)水力分析見圖1。式（1）列出2－2和x－x斷面的伯諾里方程H+P2/γ+v22/2g=Hx+Px/γ+vX2/2g+h2－x（1）上式右等式，第一項(xiàng)為位置水頭，第二項(xiàng)稱為壓力水頭，第三項(xiàng)為速度水頭，第四項(xiàng)為兩斷面間的水頭損失。由于上式中，P2=0，v2=0，γ=1，hx=H－h(huán)x，代入式（1）得Px=hx－vX2/2g－h(huán)2－x（2）式中Px－

6、管道x斷面處的壓力水頭。式（2）是計(jì)算管道中任一斷面處壓力水頭的基本公式，它的物理含義是管道中任一點(diǎn)的壓力水頭等于該點(diǎn)與雨水斗的高度差減去該點(diǎn)的速度水頭及該點(diǎn)至雨水斗管段的總水頭損失。通過改變斷面x在管道系統(tǒng)中的不同位置，可以清楚地判明全系統(tǒng)的壓力；雨水斗以下的連接管，管道內(nèi)呈小的負(fù)壓或正壓。在懸吊管上，隨x斷面從懸吊管的最遠(yuǎn)端向立管一側(cè)偏移，管道內(nèi)的水頭損失增加，而可利用的水頭損失維持不變，管內(nèi)呈不斷增大的負(fù)壓，在與立管的交叉點(diǎn)處負(fù)壓最大。其后，從立管與懸吊管交點(diǎn)向下，可利用的水頭迅速增加，大大超過因管道長度增加而增加的

7、水頭損失，立管內(nèi)的負(fù)壓值也隨之很快減少至零，繼之出現(xiàn)逐漸增加的正壓，立管底部達(dá)到最大值后再逐漸減少，至排水井處與大氣相通，管道中壓力為零，水流狀態(tài)轉(zhuǎn)為重力流。從上面的分析可以得出，雨水斗的進(jìn)水水面至臨界總高度是有效作用高度，在設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)充分利用；另一方面對雨水斗至懸吊管的末端的總水頭損失應(yīng)有所限制，以控制懸吊管末端的最大負(fù)壓值虹吸式排水系統(tǒng)虹吸式排水系統(tǒng)為負(fù)壓法或壓力排水系統(tǒng)，它廣泛運(yùn)用于大型屋面建筑，如體育館，廠房等跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的屋面，是解決屋面排水的有效途徑。排水原理：利用建筑物屋面的高度使雨水具有勢能，從而使?jié)M

8、管流動時(shí)產(chǎn)生虹吸作用，在雨水連續(xù)流經(jīng)雨水懸吊管轉(zhuǎn)入雨水立管處管道產(chǎn)生最大負(fù)壓。屋面雨水在管內(nèi)負(fù)壓的抽吸作用下能以較高的流速被排至室外。系統(tǒng)組成：虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)由防漩渦雨水斗、雨水懸吊管、雨水立管、埋地管、雨水出戶管組成。形成過程:虹吸式雨水排放系統(tǒng)形成虹吸,分波浪流、脈沖流(脈動流)、活塞流(拉