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论述虹吸式压力流雨水系统的应用与设计

我国许多地区夏季常有大雨或暴雨，会造成屋面短时间内大量积

水，若不能及时排除易引起建筑屋面的渗漏。我国许多学者对于屋面

排水问题进行了大量的研究，已有多种屋面雨水排水系统投入使用[1]

随着现代建筑美学和结构设计的进步，许多屋面造型新颖的建筑

都成为城市建筑的名片而得到大力发展，同时也带来了屋面雨水排水

系统设计的问题。屋面雨水排水系统设计的目标是迅速排除或者最短

时间内排除屋面积水，雨水排放方案的选择应在进行技术经济比较后

确定，在确保排水效率的基础上，具有良好的经济性。

1重力流与压力流雨水排水系统的对比分析

建筑雨水排水系统是防止屋面渗水的重要设施，在对屋面雨水排

水系统进行设计时应根据实际情况进行选择，必须遵循迅速排水、安

全、经济的原则。当前我国建筑雨水排水系统仍主要采用重力流雨水

排水系统，并在多年的应用中积累了丰富的经验[2]重力流雨水排水系

统主要包括普通雨水斗、悬吊管、立管、埋地管及出户管等部分，其

工作原理是利用雨水的重力进入排水系统，但当雨水流量过大时，超

量水会对排水管道产生压力，容易导致排水系统的损坏。随着科技的

进步，压力流（虹吸式）雨水排水系统的设计与建设逐渐成熟，在

我国也开始得到推广与应用[3]相比重力流雨水排水系统，虹吸式雨水

系统的系统组成基本一致，包括防漩涡雨水斗、悬吊管、立管和出户

管等部分，但防漩涡雨水斗的技术要求较高，要保证系统水力上的平

衡才能正常使用。

重力流雨水系统采用普通雨斗，按有压非满流状态进行排水设

计，而虹吸式雨水系统的雨水斗具有防漩涡功能，在屋面雨水高度超

过雨水斗高度时通过控制雨水流量使得系统中排水管道呈满流状态，

这极大地提高了排水效率。实测资料表明，重力流雨水系统雨水斗与

立管的距离越近，排水能力越强，但达不到虹吸式雨水系统的排水能

力，而虹吸式雨水系统不会因雨水斗与立管距离的不同产生不均匀排

水的问题。因此，通常重力流雨水系统采用单斗排水设计，而虹吸式

雨水系统可在悬吊管排水极限的范围内接入多个雨水斗。

重力流雨水系统管道是按照半压力流进行设计的，悬吊管、横管

等必须设置一定的坡度，确保在雨量较小时雨水的正常排出。虹吸式

雨水系统管道时在满流有压状态下工作，利用管道内较强的抽吸作用

排出雨水，只要保证管道不存在倒坡即可保证系统的正常使用，这极

大地方便了工程施工。此外，重力流雨水系统的单斗排水还会导致连

接立管的排出管道过多，不仅影响建筑美观，而且还会减少排水管道

的有效断面，降低排水系统的排水能力。而虹吸式雨水系统可以实现

多个雨水斗同时接入悬吊管，管内的抽吸作用可以保证充分利用排水

管道的排水能力，可不设置传统的管道井等辅助设施。

2虹吸式压力流雨水系统的设计

精确的水力计算是虹吸式压力流雨水排水系统设计的关键，其初

步决定了管径、管长、各节点布置等参数的设置，在工程施工中常常

还会因客观条件的限制进行适当调整。雨水量计算是虹吸式压力流雨

水系统水力计算的前提。在进行雨水排水系统设计前，应建筑工程当

地的气候条件，确定降雨历时、降雨强度、设计重现期、汇水面积等

参数。

对于屋面雨水排水系统，降雨历时通常取5min降雨强度通常按

照为设计室外雨水管渠而编制的暴雨强度公式计算确定，但计算值一

般都略低于实测值，需要留有一定富余量，也可根据气象局和水文总

站统计确定的5min降雨强度最大值，并经频率计算调整后最终得到

屋面雨水排水系统设计用降雨强度。建筑的重要程度、汇水区域性质、

气象特征等都是设计重现期的重要影响因素，但设计重现期越高，排

水系统的设计要求越高，会显着增加工程造价，需要结合工程实际情

况确定。受建筑结构的影响，屋面汇水面积应按屋面水平投影面积和

侧墙、窗井、裙房等建筑投影折减面积计算确定。

屋面雨水设计流量可由设计降雨强度、屋面汇水面积计算求得。

虹吸式屋面雨水排水系统设有独立的溢流口或溢流系统，其总排

水能力不低于重现期为50年的5min降雨历时的设计雨水流量。根

据求解的总降雨量和各区域的汇水面积流量可以确定压力流雨水斗

的规格、技术指标和雨水斗的数量。在各分区雨量计算和雨水斗结构

布置的基础上，可以绘制雨水管系统的布置草图，从而方便进行虹吸

式屋面雨水排水系统的水力计算。

在保证系统安全、可靠的前提下，充分利用水头来减小管径和降

低造价