虹吸式雨水排水系統(tǒng)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

朱 昱

（廣東珠江建筑工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 510630）

建筑給排水工程設(shè)計(jì)中，給水系統(tǒng)與排水系統(tǒng)都非常重要，其影響著建筑物的基本功能，也影響著建筑物的整體質(zhì)量。在排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要考慮到區(qū)域氣候情況，對(duì)于雨季較長(zhǎng)、雨量較多的區(qū)域，在建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)出更有效率的排水系統(tǒng)，使得雨水不積留于建筑物中，不形成對(duì)建筑物的破壞與影響。虹吸式雨水排水系統(tǒng)應(yīng)用于雨季較長(zhǎng)、雨水量較多的地區(qū)建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中具有良好的應(yīng)用效果，排水性能更佳，在建筑給排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。

1 虹吸式雨水排水原理

虹吸現(xiàn)象屬于物理現(xiàn)象，其以氣壓差、重力為動(dòng)力，主要應(yīng)用于排水設(shè)計(jì)中。虹吸式雨水排水系統(tǒng)實(shí)際上是利用液面高度差制造液體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)，在液體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)、重力的共同作用下，使得水流能夠朝著一個(gè)方面移動(dòng)。虹吸式雨水排水設(shè)計(jì)中，排水管積聚雨水，以排水管內(nèi)最高點(diǎn)液體在重力作用下向低位管口移動(dòng)，在雨水量未超過(guò)雨水斗時(shí)，這種水流狀態(tài)僅受重力影響；而在雨水量增多，超過(guò)雨水斗時(shí)，排水管內(nèi)的水量增多，高位管口液體在重力下向低位管口移動(dòng)，排水管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，逐漸形成真空狀態(tài)，在真空狀態(tài)下產(chǎn)生液體壓強(qiáng)，又受大氣壓強(qiáng)影響，高位管口的液體被吸入最高點(diǎn)，形成了虹吸現(xiàn)象。

虹吸式雨水排水系統(tǒng)借助虹吸原理，在排水設(shè)計(jì)上形成了高低位差，以雨水集聚狀態(tài)不同形成不同的排水效果。在雨水量較少的情況下，一般的排水系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足排水需求，虹吸式雨水排水系統(tǒng)也能夠起到排水作用。在雨水量較多的情況下，虹吸式雨水排水系統(tǒng)起到的排水效果增強(qiáng)，雨水的排出效率更高。由于虹吸式雨水排水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中形成氣水分離效果，所以突破了原有重力排水系統(tǒng)的多種局限，在當(dāng)前建筑給排水工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用較為廣泛。

2 虹吸式雨水排水系統(tǒng)技術(shù)分析

2.1 虹吸式雨水排水系統(tǒng)的組成

虹吸式雨水排水系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)于建筑物屋頂或屋面結(jié)構(gòu)中，為起到較好的排水效果，虹吸式雨水排水系統(tǒng)的各組成構(gòu)件也在不斷優(yōu)化完善。在其組成構(gòu)件中，主要包括雨水斗、連接管、懸吊管、溢流口、固定件等。每一個(gè)組成構(gòu)件的作用不同，在排水系統(tǒng)中都起到了重要的作用。雨水斗是起到雨水與大氣分離作用的主要構(gòu)件，也是直接暴露于屋面環(huán)境下的組成構(gòu)件，雨水通過(guò)雨水斗向下匯流于排水管道中，雨水量增多后逐漸形成排水管真空現(xiàn)象，形成虹吸現(xiàn)象進(jìn)行排水。除氣水分離外，雨水斗還起到防渦流作用，由于雨水增多，受重力作用向下排出時(shí)會(huì)形成渦流，帶入大量空氣，不流于形成虹吸現(xiàn)象，所以雨水斗通過(guò)對(duì)雨水流量與流態(tài)的控制，能夠起到防渦流效果，增強(qiáng)虹吸效果。連接管是連接雨水斗與懸吊管間的短管，一般懸吊管與多個(gè)雨水斗形成連接，靠連接管將多個(gè)雨水斗連接起來(lái)，形成雨水的同步排出，所以在虹吸式雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，雨水斗的數(shù)量一般沒(méi)有較高要求，其能夠通過(guò)連接管連接于一個(gè)或幾個(gè)懸吊管中，都能夠促進(jìn)雨水的排出。懸吊管是雨水排出的主要管體部分，懸吊管為橫管，一般是懸吊于屋架或梁下，懸吊管不需要設(shè)置坡度，在虹吸原理下能夠完成排水，所以懸吊管的安裝一半不受到多種因素局限，能夠較好地達(dá)到排水效果。溢流口屬于虹吸式雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)應(yīng)急部件，當(dāng)雨水量較多，明顯超過(guò)了排水系統(tǒng)排水能力情況時(shí)，溢流口能夠起到溢水作用，溢流口在排水系統(tǒng)中可以是孔口設(shè)計(jì)，也可以是專(zhuān)門(mén)的溢流裝置。固定件是用于對(duì)排水管進(jìn)行加固處理的結(jié)構(gòu)部件，由于排水系統(tǒng)在建筑給排水設(shè)計(jì)中需要連接，所以立管與水平管都需要進(jìn)行加固，固定件的使用提高了排水管道的穩(wěn)定性，也保障了雨水排水系統(tǒng)的合理使用。

2.2 虹吸式雨水排水系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

虹吸式雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合了虹吸原理，在排水系統(tǒng)的應(yīng)用上具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)。一方面，虹吸式雨水排水系統(tǒng)的整體成本較低。由于所采用的排水管道管徑較小，管路總長(zhǎng)度較小，因此在排水管道安裝中耗費(fèi)的成本較少，安裝工程也較為方便，且虹吸式雨水排水系統(tǒng)的排水性能較好，不需要進(jìn)行多重安裝，在排水系統(tǒng)的整體成本上很好降低。另一方面，虹吸式雨水排水系統(tǒng)管路的設(shè)計(jì)為虹吸排水形成了很好支持作用。在虹吸式雨水排水系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)中，根據(jù)雨水排量形成液體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)，使得管路能夠滿(mǎn)足正負(fù)壓要求。在建筑屋面的排水設(shè)計(jì)中，管路中滿(mǎn)水狀態(tài)下能夠達(dá)到虹吸排水效果，為建筑排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了有力支持。除此之外，虹吸式雨水排水系統(tǒng)還具有多種優(yōu)勢(shì)，例如其在雨水斗設(shè)計(jì)中以水流狀態(tài)的調(diào)節(jié)起到防渦旋效果，在雨水排出時(shí)不產(chǎn)生噪音，能夠應(yīng)用于對(duì)于噪音要求較嚴(yán)格的建筑設(shè)計(jì)中，如在圖書(shū)館、醫(yī)院、影院等建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用虹吸式雨水排水系統(tǒng)很好的起到防噪音效果。

2.3 虹吸式雨水排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

虹吸式雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用中也具有實(shí)際價(jià)值，但同樣也需要關(guān)注其存在的問(wèn)題，并形成針對(duì)性解決。首先，虹吸式雨水排水系統(tǒng)在排水管的數(shù)量設(shè)計(jì)與雨水斗的位置設(shè)計(jì)上可能存在不合理現(xiàn)象。建筑物屋面的雨水排水問(wèn)題通過(guò)虹吸式雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以較好達(dá)到，但也需要考量排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)量及位置，否則容易造成部分區(qū)域排水較平穩(wěn)，部分區(qū)域積水嚴(yán)重，引起雨水滲漏等問(wèn)題。所以需要在排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中根據(jù)區(qū)域面積設(shè)計(jì)排水管道數(shù)量與雨水斗的位置，形成均勻分布效果，起到更好的排水效果。其次，虹吸式雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，排水管道的材料選用存在不合理現(xiàn)象。傳統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用鑄鐵管為施工材料，但這種材料在雨水匯流時(shí)可能造成雜質(zhì)的堵塞，不利于排水系統(tǒng)排水性能的提高。所以當(dāng)前在虹吸式雨水排水系統(tǒng)中，排水管道的材料選擇以硬聚氯乙烯塑料為主要的材料，排水管道的內(nèi)壁較光滑，雜質(zhì)的排出也較容易，所以在排水過(guò)程中能夠起到了的排水效果較好；同時(shí)硬聚氯乙烯材料在水流聲音的傳遞上較差，不會(huì)形成噪聲影響。最后，虹吸式雨水排水系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)可能存在不合理的地方。當(dāng)前在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中，以虹吸式雨水排水系統(tǒng)作為排水系統(tǒng)已經(jīng)形成了較廣泛的應(yīng)用，但在施工設(shè)計(jì)也常存在多種問(wèn)題，如在固定件使用上未形成較好加固效果、懸吊管的位置選擇不適宜等，都給排水系統(tǒng)的合理應(yīng)用形成影響，所以在實(shí)際施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)形成施工設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行施工，提高虹吸式雨水排水系統(tǒng)的排水性能與使用質(zhì)量。

3 虹吸式雨水排水系統(tǒng)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑工程在工程質(zhì)量上受多種因素影響，建筑給排水工程作為重要的工程組成部分，其工程質(zhì)量直接對(duì)建筑工程整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。建筑給排水工程中，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)去采用的是重力排水系統(tǒng)，而在當(dāng)前更多采用虹吸式雨水排水系統(tǒng)，虹吸式雨水排水系統(tǒng)在排水性能上更高，排水效率與質(zhì)量也更好，所以廣泛應(yīng)用于建筑排水工程設(shè)計(jì)中。建筑給排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用虹吸式雨水排水系統(tǒng)，需要重視以下幾個(gè)方面內(nèi)容。

3.1 對(duì)排水性能的計(jì)算與設(shè)計(jì)

建筑給排水工程中，應(yīng)形成對(duì)于建筑物性能的良好適應(yīng)，處于雨季較長(zhǎng)、雨量較多的區(qū)域環(huán)境中的建筑物，為避免雨水對(duì)建筑物的浸泡與侵襲，在排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上需要形成更高的排水性能。所以在建筑給排水設(shè)計(jì)中，需要對(duì)現(xiàn)有的建筑物排水需求進(jìn)行計(jì)算，并應(yīng)用于虹吸式雨水排水系統(tǒng)的排水性能設(shè)計(jì)中。一般在雨量較多的情況下，虹吸式雨水排水系統(tǒng)會(huì)形成滿(mǎn)流排水，且雨水排放過(guò)程會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，這給支吊架、固定件等承重、固定部件形成了較大的動(dòng)態(tài)負(fù)荷，排水管中負(fù)壓產(chǎn)生變化時(shí)會(huì)造成間歇虹吸，所以可能引起雨水排出不順暢的問(wèn)題。因此在建筑給排水設(shè)計(jì)中，充分分析虹吸式雨水排水系統(tǒng)的排水性能與建筑排水需求，能夠較好地設(shè)計(jì)排水管數(shù)量與雨水斗位置，使得雨水的排出更加有效。

3.2 對(duì)排水溝與溢流系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)

建筑給排水工程設(shè)計(jì)中，不能僅對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還需要進(jìn)行預(yù)防性設(shè)計(jì)。例如在虹吸式雨水排水系統(tǒng)處于滿(mǎn)流狀態(tài)，而雨水總量超過(guò)排水能力時(shí)，需要通過(guò)排水溝及溢流系統(tǒng)起到排水效果，避免建筑物在雨水浸泡下形成滲漏現(xiàn)象。因此在建筑給排水工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)用虹吸式雨水排水系統(tǒng)時(shí)，需要同步設(shè)計(jì)溢流系統(tǒng)與排水溝，例如以屋面溢流口的形式形成直接排水。另外，虹吸式雨水排水系統(tǒng)在同一屋面也可以形成兩套設(shè)計(jì)方案，提高排水系統(tǒng)的排水能力，增強(qiáng)建筑給排水工程的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量。

3.3 虹吸出戶(hù)管在檢查井中的數(shù)量分布

當(dāng)前在建筑給排水工程中，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中大多以虹吸式雨水排水系統(tǒng)為主，而室外雨水管網(wǎng)卻并未實(shí)現(xiàn)全面更替，其大多以重力排水系統(tǒng)的規(guī)格設(shè)計(jì)。由于雨季雨水排出量較多，若是一個(gè)檢查井中分布有較多的虹吸出戶(hù)管，可能造成雨水外溢，沖開(kāi)井蓋等。所以在建筑給排水設(shè)計(jì)中，虹吸出戶(hù)管在檢查井中的數(shù)量分布需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

虹吸式雨水排水系統(tǒng)很好地應(yīng)用了虹吸原理，以雨水排水時(shí)的虹吸現(xiàn)象提高了雨水排出效率，所以當(dāng)前在建筑給排水工程中，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)常采用虹吸式雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其本身具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如安裝方便、成本較低、排水性能較好、噪音較小等，所以在應(yīng)用上也得到了較多的認(rèn)可。建筑給排水工程中，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以虹吸式雨水排水系統(tǒng)為設(shè)計(jì)方案，還需要關(guān)注到排水系統(tǒng)的排水能力與實(shí)際需求，形成準(zhǔn)確計(jì)算與合理設(shè)計(jì)，并根據(jù)排水系統(tǒng)的排水性能設(shè)計(jì)溢流系統(tǒng)與排水溝等，盡可能提高建筑排水工程的實(shí)際質(zhì)量，減少建筑物受雨水侵襲的影響。