建筑室內排水系統(tǒng)的優(yōu)化研究

張全堂

摘要：自進入二十一世紀以來，出現了大量高層建筑，極大的提高了人們的日常生活水平，然而，許多建筑的室內排水做法依然比較傳統(tǒng)和老套，噪音、廢水溢出、滲漏、滴水等問題遲遲得不到妥善解決。因此，對于建筑室內排水系統(tǒng)而言，今后的發(fā)展需要朝著更加獨立、完整、自由、節(jié)能、健康的方向發(fā)展，由此急需要改進與優(yōu)化傳統(tǒng)室內排水系統(tǒng)。

Abstract： Since entering the 21st century， a large number of high-rise buildings have appeared， which has greatly improved people's daily life. However， the indoor drainage practices of many buildings are still more traditional and old-fashioned. Noise， wastewater overflow， leakage， dripping problems have not been properly resolved. Therefore， for the indoor drainage system of buildings， the future development needs to move towards a more independent， complete， free， energy-saving and healthy direction， so there is an urgent need to improve and optimize the traditional indoor drainage system.

關鍵詞：建筑;室內排水系統(tǒng);優(yōu)化研究

Key words： building;indoor drainage system;optimization research

0? 引言

當下，現代建筑類型各種各樣，為有效的滿足規(guī)范所要求的各種條件，往往可供選擇的排水系統(tǒng)類型或通氣方式有很多，而這些系統(tǒng)有優(yōu)點也有缺點，為此需要深入思考如何選擇最有效的排水方式[1]。因為這些建筑排水方式深受各種因素的影響且具有不確定性，如社會、經濟、技術等，因此很難進行準確、客觀的評估，為更加合理的評價與判斷排水方式就需要高效的利用模糊的數學方法。排水設計秒流量在一定程度上能夠將室內生活排水管道的設計負荷更加直觀的反映出來，也能夠為各排水管段管徑的確定提供一定參考意見，為此需要認真、合理的設計這種計算方法[2]。

1? 傳統(tǒng)排水設計流量計算原理與存在問題

1.1 傳統(tǒng)排水設計秒流量計算

建筑內部排水流量在一定程度上會直接關系到衛(wèi)生器具的排水特點與數量，特點主要表現為三點，即歷時短、兩次排水間隔短、瞬時流量大，而每晝夜、每小時的排水量缺乏均勻性，在給水相同的情況下，在最不利的時刻為更加迅速、安全的排放最大量，在具體設計時需重視設計秒流量，即最大排水瞬時流量。具體計算方法主要有三種，即經驗法、平方根法、概率法，其中在我國比較常用的方法為第二種，可結合生活建筑的排水特點進行準確計算[3]。

1.2 存在問題

當下，我國所使用的排水設計秒流量計算方法不能全面的反映出各種因素，公式不具備較大的適用范圍，不管是在理論上還是實際應用上都存在不少問題。如：不能對生活排水的隨機性進行充分考慮;也不能充分考慮影響排水量的各種實際因素，如衛(wèi)生器具的組合形式、使用頻率、單位器具的負荷人數等;不合理的計算公式，即按照公式所計算出來的工程極易出現各種問題，如排水不暢和管徑偏小等;按照相關規(guī)范的具體規(guī)定，在缺少衛(wèi)生器具的情況下，計算結果有時會超過管段上衛(wèi)生器具排水量的綜合，為此在計算時需要結合衛(wèi)生器具排水流量的累加值[4]。

2? 建筑室內排水方式的優(yōu)化選擇

建筑室內排水系統(tǒng)主要是收集人們在日常生活與工業(yè)生產使用過的、受到污染的水、降落的雨雪，及時排放到室外的市政污水管道中，然后向污水處理廠匯集，達標后集中排放。根據系統(tǒng)所接納的不同污水類型，可將建筑室外排水系統(tǒng)分為三大類，即生活、工業(yè)廢水、屋面雨水排水系統(tǒng)。為方便今后的研究與討論，主要的研究對象為生活排水系統(tǒng)。按照不同通氣方式，又可將建筑室內生活排水系統(tǒng)分為幾種，即不通氣、設有通氣管系、特殊單立管排水系統(tǒng)。隨著現代建筑的可持續(xù)發(fā)展，類型日漸多樣化，在滿足現有規(guī)范要求的情況下，通?？梢赃x擇幾種類型不同的排水系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)通常能夠結合優(yōu)點、缺點，因此在具體選擇時需要做到謹慎、小心。不同建筑排水方式受經濟、技術、社會環(huán)境效益等各種不確定因素的影響，由此很難做到客觀、準確的評價的進行評價，為取得良好效果，可以充分利用模糊數學方法[5]。

2.1 模糊綜合評判理論

關于模糊綜合評判主要是在環(huán)境相對比較模糊的情況下，對各種因素所產生的影響進行綜合考慮，然后針對某種事物、出于某種目的所做出的決斷或決策。首先，在建立評價因素指標體系時需結合項目實際特點，根據某些屬性來認真劃分所涉及到的各種因素，按照由低到高的原則先綜合評價每一類的初層次，然后對每類所得到的評價結果做出高層次的綜合評價，保證所得到的評級結果不僅與實際相符，且定量化。其次，在開展多層次評價時，對于各因素指標權重的確定可充分運用層次分析法或專家打分法[6]。

2.2 建立多層次模糊綜合評判數學模型

2.2.1 確定評價指標

在選擇建筑排水系統(tǒng)類型時設計人員可以從各個方面進行考慮，如技術、經濟、社會環(huán)境，對幾家設計院設計人員的意見進行深入調查，然后按照相關規(guī)范來進行劃分。

2.2.2 確定評判集與各級指標權重分配

在考慮哪一種建筑排水類型與某種建筑或某一標準層是否相符時，就需要認真的評判各項指標，而在分配各級指標權重時可以采取專家打分法[7]。

3? 優(yōu)化與改進建筑室內排水設計流量計算的有效對策

3.1 建筑排水內部水流特點

由于根據非滿流設計的排水管道內，污水中不可避免的會存在固體雜物，因此在建筑內部的排水系統(tǒng)中存在三種介質的復雜運動，即水、氣、固，其中固體物比較少。相比較于室外排水，建筑內部排水的特點主要表現為劇烈變化的流速、較大的事故危害、變化幅度較大的水量與氣壓?；诖?，在設計內部排水系統(tǒng)時需要做到排水通暢、安全，且管線短、管徑小、造價低，就需要對排水管系的水氣流動物理現象進行深入的研究。由于排水管中的壓力變化與水封密切相關，有時會流失大量的水分，將通氣管設置在排氣管路的目的在于有效的緩解排水管內的壓力變化，增加大氣中空氣的流動性，不會破壞水封。基于此，室內排水系統(tǒng)在設計時需將排水、通氣看作是一體化設備[8]。

3.2 計算建筑室內生活排水流量

這部分的計算主要是將各種衛(wèi)生器具的排水定額結合起來，然后將設計管段的設計流量確定下來之后再按照設計流量，完成對管徑的確定。建筑內部的排水流量在一定程度取決于衛(wèi)生器具的特點與數量。

總之計算排水設計秒流量是一種概率問題，站在概率論基礎上進行計算能夠更具科學性、先進性，與客觀實際更接近，且能夠對單位器具負荷人數等多種因素進行充分考慮，如此才能將客觀實際用水情況更加科學、準確的反映出來，保證所得到的計算結果與客觀實際情況更符，且對于各類公共建筑和住宅通用性更高。目前，國外對于概率法的認可度普遍較高，且在多個國家得到有效的應用，如俄羅斯、美國、日本與法國等[9]。

3.3 計算設計秒流量時的常用概率理論方法

當前，國外所應用方法的理論基礎均在于概率，這能夠為概率計算使用新的設計方法打下堅實基礎。以概率為基礎的秒流量計算式在國外早已建立，且經過近幾十年來度用水工況的研究發(fā)現，至今所擁有的資料十分完備，由此對于改進我國的秒流量計算方法十分有效。盡管多數國家均使用概率法為基礎，但是在選取數據、處理方法存在明顯差異，方法也有很大的區(qū)別，亨特概率法、俄羅斯概率法在國際上比較有代表性。

其中，亨特概率法已經廣泛應用于美國、日本、法國等國家，主要是視系統(tǒng)中的衛(wèi)生器具使用看作是隨機變量的一種，在描述時可以使用二項分布的數學模型。而俄羅斯概率法主要是深入研究各類建筑物的設計秒流量計算方法，分析研究大量日用水量的積分曲線，然后得到一定的通用關系，最后所建立的數學模型能夠對用水高峰期、一晝夜內其他時間的用水情況進行科學的描述。兩種方法的相同點在于：設計秒流量的計算都借助概率理論，關于用水高峰期的衛(wèi)生器具使用概率具有相同的定義;不管是在室內、還是在城市小區(qū)給水管網設計秒流量計算中同樣具有適用性。不同點在于計算方法、結算結果上的不同[10]。

除此之外，在選擇合適的排水管材時需要嚴格按照《建筑給排水規(guī)范》中的相關要求，結合建筑物使用功能，選擇合適的管材。

4? 結束語

綜上所述，本文在優(yōu)化研究建筑室內排水系統(tǒng)時可以從多個方面出發(fā)，去室內排水方式的優(yōu)化選擇等，由此可知：在選擇類型不同的排水系統(tǒng)與通氣方式時，為更加科學、合理的進行分析可以充分利用多層次模糊綜合評判模型，在確定評價指標及其權重時可以從三個方面出發(fā)，即技術、經濟、社會環(huán)境;然后將評判級別與評判集合理的確定下來，對于單因素評判矩陣的判斷需要按照類型來評判某種排水方式的各項指標;最后，逐級做好綜合評判工作，最優(yōu)排水方式即所得的綜合評價最大值。采用概率法能夠準確的計算室內生活排水系統(tǒng)的排水設計秒流量，本文按照室內生活排水特點，所建立的二項分布理論數學模式以概率論為基礎。

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