有压流雨水系统计算正稿.docx
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有压流雨水系统计算正稿
虹吸式屋面雨水排水系统
设计与计算规程
设计部部长：
课题负责人：
校审：
课题参加人：
机械工业第九设计研究院
2004年12月
目录
1总则
2系统设计
2.1一般规定
2.2管道布置和敷设
2.3水力计算
3系统组件
3.1雨水斗
3.2管材和管件
3.3固定件
4系统安装
4.1一般规定
4.2雨水斗安装
4.3管道安装
4.4固定件安装
5验收
5.1一般规定
5.2系统组件验收
5.3系统密封性能验收
5.4工程竣工验收
6局部阻力系数
附录A HDPE管道规格表
附录B HDPE管弯头局部阻力系数
附录C HDPE异径管局部阻力系数取值
7计算实例
7.1计算简图
7.2水力计算表
1总则
1.1为使虹吸式屋面雨水排水系统做到技术先进、经济合理、安全可靠，确保工程质量，制订本规程。
1.2本规程适用于新建、改建和扩建的工业与民用建筑虹吸式层面雨水排水系统的设计、施工及验收。
1.3虹吸式屋面雨水排水系统一般由虹吸式雨水斗、管材（悬吊管、立管、排出管）、管件、固定件组成。
系统的各组件应符合各自的产品标准且能满足系统的工作压力并按不同的材质采取相应的防火、隔音、绝热措施。
1.4虹吸式屋面雨水排水系统应具有与其系统组件相应的水力计算模型。
1.5用于虹吸式屋面雨水排水系统的虹吸式雨水斗、管材、管件的设计参数应经过水力测试验证。
1.6用于虹吸式屋面雨水排水系统的设计使用寿命应与建筑物的设计使用年限相同。
1.7虹吸式屋面雨水排水系统必须按设计文件和施工图纸施工，变更设计必须经设计单位同意。
1.8虹吸式屋面雨水排水系统的设计、施工、验收除执行本规程外，尚应符合国家现行有关规范、标准的规定。
2系统设计
2.1一般规定
2.1.1设计降雨历时、设计降雨强度、汇水面积、设计雨水流量的计算应符合现行国家标准GB50015《建筑给水排水设计规范》的有关规定。
2.1.2虹吸式屋面雨水排水系统的排水设计重现期应根据建筑物的重要程度、汇水区域性质、气象特征等因素确定，一般性建筑物屋面的设计重现期不宜小于5～10年，重要公共建筑物屋面的设计重现期应根据其重要性和溢流造成的危害程度确定，不宜小于10～50年。
2.1.3虹吸式屋面雨水排水系统的雨水斗应采用经水力测试的虹吸式雨水斗。
2.1.4汇水面积大于5000m2的大型屋面宜设置不少于2套独立的虹吸式屋面雨水排水系统。
2.1.5屋面每个汇水区域内应设溢流口或溢流装置。
虹吸式屋面雨水排水系统与溢流口或溢流装置的总排水能力不宜小于设计重现期为100年、降雨历时5min时的设计雨水流量。
当虹吸式屋面雨水排水系统的设计排水能力大于或等于设计重现期为100年、降雨历时5min时的设计雨水流量，其溢流口或溢流装置的排水能力应不小于设计重现期为0.5年、降雨历时5min时的设计雨水流量。
2.2管道布置和敷设
2.2.1虹吸式屋面雨水排水系统中不应接入其他非虹吸式屋面雨水排水系统的管道。
2.2.2悬吊管宜无坡度敷设，不得倒坡。
2.2.3每根立管宜单独排出。
2.2.4不同高程屋面宜采用独立系统单独排出。
2.2.5与排出管连接的雨水检查井应能承受水流的冲击力，宜采用钢筋混凝土结构。
2.2.6管道不宜敷设在建筑物承重结构内。
因条件限制管道必须敷设在建筑物承重结构内时，应确保不会对建筑物承重结构产生任何影响。
2.2.7管道不应穿越对安静有较高要求的房间，必须穿越时应有隔声措施。
2.2.8管道表面如有可能结露，应采取防结露措施。
2.2.9过渡段不应设置在系统的立管上。
过渡段的设置应通过计算确定，并应充分利用系统的动能。
2.2.10过渡段下游管道应符合现行国家标准GB50015《建筑给水排水设计规范》中重力流雨水排水系统的有关规定。
2.2.11虹吸式屋面雨水排水系统的最小管径不应小于DN40。
2.2.12溢流口或溢流装置的设置高度应能保证溢流时雨水在雨水斗与溢流口或溢流装置间的流动。
2.2.13溢流口或溢流装置的设置高度应根据建筑物屋面结构允许的最大积水水深确定，但溢流口下缘应高出雨水斗顶面不小于50mm。
2.2.14所有屋面边界或屋面入口的标高应不低于溢流口或溢流装置的设置高度。
2.3水力计算
2.3.1虹吸式屋面雨水排水系统的水力计算应包括对系统中每一管路的水力工况作精确计算。
计算结果应包括每一计算管段的管径、计算长度、流量、流速、压力。
2.3.2虹吸式雨水斗的设计流量应由雨水斗的水力测试确定，并不应大于经水力测试确定的最大流量。
2.3.3立管管径应经计算确定，可小于上游悬吊管管径。
2.3.4虹吸式屋面雨水排水系统的水力计算应符合下列规定：
（1）虹吸式屋面雨水排水系统从雨水斗至过渡段总水头损失与过渡工作面流速水头之和不得大于屋面雨水斗至过渡段的几何高差。
（2）雨水斗顶面到悬吊管管中心的高差不宜小于1m。
（3）雨水斗顶面至过渡段的高差在立管管径小于等于DN75时宜大于3m，在立管管径大于等于DN90时宜大于5m。
（4）悬吊管设计流速不宜小于0.75m/s。
立管设计流速不宜小于2.2m/s，不宜大于10m/s。
（5）虹吸式屋面雨水排水系统过渡段下游的流速不宜大于2.5m/s，当流速大于2.5m/s时应采取消能措施。
2.3.5各雨水斗到系统出户管处的水头损失允许误差应小于5kPa。
水头损失允许误差按下式计算。
式中
—水头损失允许误差，kPa；
—雨水口至排出管过渡段的几何高差，m；
—水的密度，4℃时，
=1000kg/m3;
g—重力加速度，9.81m/s2；
—过渡段的流速，m/s；
—雨水斗至计算点的总水头损失，kPa；其中
为沿程水头损失，Z为局部水头损失；
—管道长度，m；
—水力坡降；
Z—管道的局部水头损失，m。
2.3.6系统内的最大负压计算值应根据系统安装地的海拔高度、管道材质、管材和管件的最大、最小工作压力确定，但不应低于-90KPa。
悬吊管内的压力按下式计算。
式中
—悬吊管内的压力，kPa；
—雨水斗顶面至悬吊管管中的几何高差，m；
—计算点的流速，m/s；
—水的密度，4℃时，
=1000kg/m3;
g—重力加速度，9.81m/s2；
—雨水斗至计算点的总水头损失，kPa；其中
为沿程水头损失，Z为局部水头损失；
—管道长度，m；
—水力坡降；
Z—管道的局部水头损失，m。
2.3.7管道的沿程阻力系数应按下式计算。
式中
—水力坡降；
—摩阻系数；
式中
—液体的运动粘滞系数（m2/s）,1.57×10-6m2/s（4℃时）,
—管道的计算直径，m；
—流速，m/s；
g—重力加速度，9.81m/s2；
2.3.8管道的局部水头损失宜按管道的连接方式，采用管（配）件当量长度法计算。
当缺乏管（配）件当量长度的实验数据时，管道的局部水头损失可按下式估算。
式中Z—管道的局部水头损失，kPa；
—局部阻力系数；
—流速，m/s；
g—重力加速度，9.81m/s2；
2.3.9过渡段下游管道应按重力流雨水排水系统设计。
2.3.10溢流口或溢流装置的设计流量应根据溢流口或溢流装置的形式计算确定。
（1）当溢流口采用宽顶堰时，其设计流量可按下列公式计算：
式中
—溢流口服务面积内的设计流量，L/s；
—溢流口宽度，m；
g—重力加速度，9.81m/s2；
—溢流口高度，m；
—屋面最大设计存水高度，m；
—溢流口底部与屋面或雨水斗（平屋面时）的高差，m；
（2）当溢流口采用薄壁堰时，其设计流量可按下列公式计算：
式中
—溢流口服务面积内的设计流量，L/s；
—溢流口宽度，m；
G—重力加速度，9.81m/s2；
—溢流口高度，m；
—屋面最大设计存水高度，m；
—溢流口底部与屋面或雨水斗（平屋面时）的高差，m；
K—堰流量系数。
3系统组件
3.1雨水斗
3.1.1虹吸式屋面雨水排水系统的雨水斗应采用经水力测试的虹吸式雨水斗，其斗前水深应通过计算排水量及排水管管径进行控制，其斗前水深不宜大于55mm。
3.1.2虹吸式雨水斗应带有防涡流装置。
3.1.3虹吸式雨水斗应设置在屋面或天沟的最低点，每个汇水区域的雨水斗数量不应少于2个。
两个雨水斗之间的间距不应超过20m。
天沟端部雨水斗距屋面边缘的距离不应小于1m，并不应大于10m
3.1.4虹吸式雨水斗与屋面斗体材质一般可采用铸铁、铝合金、不锈钢、高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）。
3.1.5虹吸式雨水斗与屋面或天沟和管路系统应可靠连接。
3.1.6设置于屋面上的虹吸式雨水斗其接触片材质应和屋面防水材料相对应。
对于采用沥青作为防水材料的屋面可采用不锈钢的接触片。
设置于天沟内的虹吸式雨水斗应带连接片，连接片材质应根据天沟材质确定。
3.1.7虹吸式雨水斗应带有格栅，格栅间隙形状可以是孔状或细槽状，孔状间隙口直径应不小于6mm，且应不大于15mm。
3.1.8虹吸式雨水斗的布置宜对雨水立管作对称布置。
3.1.9当虹吸式雨水排水系统连接多个虹吸式雨水斗时，雨水斗排水连接管应接在悬吊管上，不得直接接在雨水立管的顶部。
3.1.10接入同一悬吊管的虹吸式雨水斗宜在同一屋面标高。
3.1.11天沟的起点深度应根据屋面的汇水面积、坡度及虹吸式雨水斗的斗前水深确定。
天沟坡度不宜小于0.003。
3.2管材和管件
3.2.1用于虹吸式屋面雨水排水系统的管道必须承受负压和水流的高速振动，对管材、管件及其连接方式要求较高，建议采用HDPE管。
用于同一系统的管材和管件及与虹吸式雨水斗的连接短管宜采用相同材质。
3.2.2管材的选择应根据不同建筑的特点，考虑工作压力、防火、噪声、安装方便、经济条件等因素。
3.2.3HDPE管材和管件
（1）管材和管件应采用不低于PE80等级的HDPE原材料制造。
管材规格应符合附录A的要求。
（2）HDPE管材的热胀冷缩率应不大于3%。
（3）管材和管件内外表面应光滑平整，壁厚应均匀，无划痕，外壁颜色应为黑色，具有抗紫外线的能力。
管材外壁应标注有供应商名称、产品型号、尺寸、生产日期、原材料型号等参数。
如管材外壁上需要进行喷涂作业时，应采用专用的涂料。
（4）管材端口必须平整，且端面应垂直于管材的轴线。
3.3固定件
3.3.1管道安装时应设置固定件，固定件必须能够承受满流管道的重量以及高速水流所产生的作用力。
对HDPE管道系统，固定件还应吸收管道热胀冷缩时产生的轴向应力。
3.3.2固定件应根据各种管材、按不同管径和要求设置，位置应准确，敷设应平整，与管道接触应紧密，但不得损伤管道表面。
3.3.3固定件的使用寿命应不低于虹吸式屋面雨水排放系统的使用寿命。
3.3.4固定件宜采用与虹吸式屋面雨水排放系统配套的专用管道固定系统。
3.3.5固定件里层与外层均应镀锌，镀锌层厚度应符合国家有关标准的规定。
4系统安装
4.1一般规定
4.1.1系统安装前应具备下列条件：
（1）施工图纸及其它技术文件齐全，并经会审；
（2）有批准的施工方案或施工工艺，已进行技术交底；
（3）材料、机具及施工力量等准备就绪，能保证正常施工；
（4）施工前应了
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