虹吸雨水技术分析剖析.ppt

虹吸雨水排放系统原理及应用 1 传统重力排放系统存在的问题 屋面雨水排放系统包括以下几个环节： 天沟；雨水斗；尾管；水平管；立管；埋地管。 天沟：希望天沟在正常排水过程中保持适当的天沟水深。 由于重力排水系统的雨水斗是按溢流堰方式进水，天沟水深和雨水斗进水口直径决定了雨水斗的排水量； 过大的天沟水深会加大天沟负荷，或者在建筑结构上不允许； 重力雨水斗进水示意图 重力雨水斗 进水是气水混流，流速完全取决于天沟水深H，排水量则又和雨水斗进口直径d成正比。 天沟水深是重力排水系统的瓶颈之一。 临界水深:形成一相流的水深。一般的天沟不能满足临界深度要求。 尾 管 尾管是直接和雨水斗喉部连接的管道。 尾管直径一般和雨水斗喉管直径相等。在重力排水系统中，尾管只起到雨水斗和水平管之间的连接作用（如果有水平管）。 但在虹吸雨水排放系统中，尾管却起着极其重要的作用。 悬吊管（水平管） 水平管用来把雨水斗的落水转移到远离雨水斗的立管处，并同时汇集多个雨水斗的落水。 动力：水面落差或者管道坡度。 坡度会严重妨碍其他管道的安装，而且也影响美观。 当水平管很长时，管内水流动力不足，成为重力排水另一个难点。 立 管 立管用来将一个或多个雨水斗的汇水从高处排下。 由于重力排水系统本身是按水气两相流设计，所以流速受限于附壁流，单位面积平均流量较小，同样的流量，重力排水系统需要较大的立管直径。 过 渡 段（埋地管） 立管水流经埋地管排入窨井或区域排水管网。 动力； 坡度； 管径。 大流量时如果埋地管内的水流条件和水平管相似，也同样需要一定的坡度和很大的管道直径。 实例：排量是400升/秒，地沟长度是50米，地沟宽度B取0.4米，按照曼宁公式， Q=Av=A*C（RJ）0.5 式中，A--过流面积，m2 C--谢才系数，C=R1/6/n R--水力半径，m n--对混凝土表面，n=0.017 J—坡度 如取水深和沟宽B相等，则 R=B/3=0.133mC=0.1331/6/0.017=15 A=0.4*0.4=0.16m2 J=(Q/A/C) 2/R=(0.4/0.16/42) 2/0.133=0.0266 地沟两端落差需要50*0.0266=1.33m 这在实现上是非常困难的，尤其是在厂房内部。 例：采用虹吸排水的埋地管 埋地管通径400mm，内径380mm，截面积A=0.113m2，管内流速3.54m/s，取沿程阻力系数为0.015，则沿程压力损失为 h=0.015*50/0.38*3.542/(2*9.8)=1.26m 这样的压力水头在虹吸系统中很容易实现，即布置一条直径400mm的水平埋地管就能够实现400升/秒流量的排放。 小 结 重力排水系统中， 大排量时天沟水深难以控制； 管内流速（尤其是水平管和埋地管或地沟内）无法加快。 这是制约重力排水系统排水能力的根本矛盾。究其根本原因，是在雨水斗进口处和水平管道内缺乏必要的动力。 2 虹吸屋面排水系统的基本原理 2.1 虹吸现象 2.2 虹吸屋面排水 总水头=尾管高度H1+立管高度H2 A—C的水力平衡：PA+H1=hac+Pvc+Pc 按表压计算， PA =0，A—C间应满足阻力hac H1- Pvc-Pc 如果C点压力Pc为负值（表压），则AC段就会存在大于势头H1的推动压力 2.3 立管顶端最低压力 平衡方程：Pc+Pvc+H2=hj2+Pvo Pc = hj2+Pvo-H2- Pvc 由于H2hj2，所以Pc0。要求Pc-9m 立管高度：决定了立管提供的最大势头 立管直径：影响立管阻力 埋地管长度和直径：影响阻力 临界压力（饱和蒸汽压）：限制C点的最低压力 立管最小流速：限制某一流量下的最大管径 小结：利用总水头高度在C点形成负压，为水平管水流提供动力，形成有压流动。 2.4 虹吸排水的基本优势 采用虹吸雨水斗，低天沟水深下获得大排水量 水平管为压力流，从而： 完全水平布置； 允许长距离铺设 布斗灵活 少挖地沟 流速高，管径小 2.5 主要影