大型廠房屋面雨水排水系統(tǒng)設計

（華藍設計（集團）有限公司，廣西南寧 530001）

大型廠房的屋面結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)復雜、面積大等特點，在雨天時雨水易匯集，若未及時進行排水處理，雨水會破壞廠房屋面，影響廠房性能的發(fā)揮。在進行大型廠房建設過程中應加強對雨水排水系統(tǒng)的設計力度，實現(xiàn)對屋面雨水的迅速排水目的，保證廠房的使用壽命、效果，為各項生產(chǎn)活動的開展提供良好的生產(chǎn)環(huán)境。

1 大型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面雨水排水特點

（1）廠房的屋面結(jié)構(gòu)較復雜，匯水面積大、匯水時間短。大型廠房多采用多跨聯(lián)合的方式，由于不同施工工藝的要求，屋面結(jié)構(gòu)較復雜。大型廠房的鋼結(jié)構(gòu)屋面較光滑，匯水速度相對較快，廠房在建設過程中多通過膠質(zhì)材料進行屋面搭板連接縫的處理，若未設置排水設施，會出現(xiàn)溢水、滲水等諸多問題。

（2）大型廠房的屋面屋頂較高，增加了排水工作的難度。由于廠房建筑面積比較大，內(nèi)天溝需要承擔多跨屋面的雨水排放需求，排水量較大，須提升排水系統(tǒng)的效率。

（3）由于大型廠房的屋面面積較大，在具體施工過程中多采用多跨聯(lián)合的施工方式，連跨的內(nèi)天溝長度會達到幾百米，需要承載大量的雨水流量。

2 進行雨水排水系統(tǒng)的合理選擇

在我國的建筑施工過程中，針對不同的廠房屋面形式存在多種形式的雨水排水系統(tǒng)。在大型廠房屋面雨水排水系統(tǒng)的設計過程中，相關(guān)設計人員在結(jié)合了屋面形式特點基礎上，結(jié)合經(jīng)濟性原則及實用性原則，合理選擇雨水排水系統(tǒng)，借此滿足大型廠房的實際排水需求。

2.1 重力流雨水系統(tǒng)

從經(jīng)濟性角度進行分析，大型廠房靠近外墻處的雨水或高跨朝低跨過渡區(qū)域的雨水，可采用重力流系統(tǒng)進行設計與施工。

（1）重力流雨水斗排水系統(tǒng)。重力流雨水斗排水系統(tǒng)作為較常用的屋面排水系統(tǒng)，在該系統(tǒng)應用過程中對雨水流態(tài)具有相應的要求，雨水斗、豎管及橫管應保持水氣混合的無壓流。為了確保雨水管內(nèi)的流態(tài)效果，存在超重限期的雨水需要借助溢流設施進行排放處理。在具體工程實踐中，該部分雨水無法通過溢流系統(tǒng)進行排放，超量雨水進入重力流雨水斗排水系統(tǒng)后，會破壞排水系統(tǒng)中的無壓流態(tài)，導致系統(tǒng)中的水流特性發(fā)生根本轉(zhuǎn)變。重力流雨水排水系統(tǒng)不適用在天溝中，無法滿足大型廠房的實際屋面排水需求。

（2）87型雨水斗雨水系統(tǒng)。87型雨水斗雨水系統(tǒng)是我國傳統(tǒng)屋面雨水排水系統(tǒng)，其最大泄流量顯著優(yōu)于重力流雨水排水系統(tǒng)。由于雨水流量負荷有較大的余量，在進行系統(tǒng)的具體設計過程中，應結(jié)合流態(tài)氣水混合瘤的情況進行綜合性考慮。如果有超重現(xiàn)期的雨水進入87型雨水斗雨水系統(tǒng)，會對流態(tài)產(chǎn)生影響。在該雨水系統(tǒng)中進行溢流設施的設置過程中，大型的鋼結(jié)構(gòu)廠房需要在天溝外墻側(cè)設置溢流口，該過程中要求溢流口的最高遺留水位低于大型廠房屋面規(guī)定的最大積水深度。目前我國一些大型廠房在屋面面積雨水系統(tǒng)設計過程中均會采用87型雨水斗雨水系統(tǒng)，對高度較高的廠房，由于立管內(nèi)的水流速度較快，會對立管產(chǎn)生較大的壓力，需要在具體設計中采用抗負壓的管材，滿足87型雨水斗雨水系統(tǒng)的實際排水需求。

（3）雨水系統(tǒng)末端排出管。在我國大型廠房屋面雨水系統(tǒng)設計過程中，一般通過排至室外散水及埋管排至區(qū)域雨水管網(wǎng)兩種方式進行雨水的排除處理。將雨水直接排到室外散水模式的操作相對簡單，可通過綠地下滲的方式，在減輕區(qū)域內(nèi)雨水管道負荷基礎上，對地下水可起到良好的回補效果。應用87型雨水斗雨水系統(tǒng)時，由于管內(nèi)壓力較大、水流速度快，因此，在雨水系統(tǒng)末端排出管的設置過程中，應在排出口部位建設防沖刷設施，避免雨水對地面造成的沖刷。

建筑雨水埋地排出系統(tǒng)主要通過地下管道的方式，將雨水輸送到相關(guān)區(qū)域內(nèi)，在具體工程中常使用雨水口代替雨水檢查井的做法。由于雨水檢查井內(nèi)未進行流槽的設置，需要積極創(chuàng)設良好的水利環(huán)境，并在室外設置雨水檢查井，保障雨水的排除效果。

2.2 壓力流雨水系統(tǒng)

（1）壓力流雨水系統(tǒng)的特點概述。在初期降雨過程中，由于雨水流量較小，該階段雨水系統(tǒng)管道內(nèi)的雨水為氣水兩相的非滿管流，系統(tǒng)處于重力流狀態(tài)下。隨著雨量的不斷增加，會增加斗前水深，應通過虹吸式雨水斗進行氣水分離處理，將雨水系統(tǒng)管道內(nèi)的雨水逐漸過渡到水一相流的狀態(tài)，以獲得良好的雨水排放效果。

壓力流雨水系統(tǒng)在應用過程中，可不在懸吊管設置坡度，可節(jié)省廠房建筑物的空間。此外，該系統(tǒng)的設計流量比較大，應設置溢流裝置的設置，由于水流速度較快，對排水管道會產(chǎn)生相應的負壓，在施工過程中應選用抗壓性能良好的管道進行工程施工。

（2）壓力流雨水系統(tǒng)的設計。虹吸式屋面雨水系統(tǒng)具體包含虹吸式雨水斗、連接管、懸吊管、排出管、溢流設施等多種系統(tǒng)，在我國大型廠房屋面雨水系統(tǒng)中獲得了良好的應用效果。在進行虹吸式雨水系統(tǒng)的設置過程中，由于屋面面積比較大，應在結(jié)合具體廠房結(jié)構(gòu)基礎上，設置多組獨立的雨水排除系統(tǒng)，滿足屋面的實際雨水排水需求。在進行虹吸雨水斗的施工過程中，要求其具備泄水量大、斗前水深小及具備較強攔污能力的應用效果。在雨水斗出口與懸吊管的設置過程中，需要將高度差控制在1 m之內(nèi)，如果達不到這一要求，應重新進行校核計算處理。

由于虹吸式雨水系統(tǒng)多設置在廠房的中央位置，因此，在進行溢流設施的設置過程中需要單獨購置一套虹吸式雨水系統(tǒng)，可對溢流超量雨水進行排水處理。在具體設計過程中要求與屋面雨水排水系統(tǒng)的合計排水能力，可保持重現(xiàn)期為50年，以滿足廠房的實際雨水排水要求。對于一些大型的鋼結(jié)構(gòu)廠房，若出現(xiàn)屋面溢水情況會導致雨水滲透到廠房內(nèi)部，影響廠房內(nèi)的正常生產(chǎn)。在具體設計過程中，可以適當提高重現(xiàn)期標準，將其提升到100年，避免雨水滲透等情況出現(xiàn)。

（3）管材的選擇。在采用虹吸式雨水系統(tǒng)管道進行廠房屋面雨水系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，應在結(jié)合實際需求基礎上合理選擇管材類型。一般情況下可采用建筑排水用的HDPE管、鋼塑復合管等管材進行排水處理，對部分工程造價控制相對嚴重的工程項目，可以通過熱鍍鋅鋼管進行雨水排放處理。該管材雖內(nèi)壁的粗糙度較大，但內(nèi)徑大小較HDPE管及鋼塑復合管得到了提升，且管材具有良好的強度、抗壓能力，在相同工程直徑下可滿足系統(tǒng)的流量需求。在進行虹吸式雨水系統(tǒng)的設計過程中，應結(jié)合具體要求進行管材類型的合理選擇，以達到預期的雨水系統(tǒng)設計質(zhì)量。

3 水利計算參數(shù)的確定

3.1 重現(xiàn)期參數(shù)的確定

在我國現(xiàn)階段廠房建設標準中，明確規(guī)定了各種匯水區(qū)域內(nèi)的重現(xiàn)期，大型鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面雨水重現(xiàn)期進行確定過程中，需要結(jié)合不同的雨水系統(tǒng)進行重現(xiàn)期參數(shù)的合理確定。

在進行87型雨水斗雨水系統(tǒng)的重現(xiàn)期參數(shù)確定過程中，由于系統(tǒng)多設于邊跨，相應溢流設施的可靠性較高。在超量雨水進入系統(tǒng)后，系統(tǒng)可在氣水混合狀態(tài)下獲得良好的工作效果，流量最大時可達到標稱泄流量的一倍，在87型雨水斗雨水系統(tǒng)的重現(xiàn)期參數(shù)一般選用3～5年。在虹吸式雨水系統(tǒng)中由于系統(tǒng)的排水能力較強，需要在結(jié)合了廠房區(qū)域重要基礎上，將重現(xiàn)期參數(shù)確定為10～20年之間。

3.2 徑流系數(shù)與降雨歷時的確定

我國現(xiàn)階段的廠房屋面建設標準對屋面的雨水徑流系統(tǒng)進行了必要調(diào)整，如果鋼結(jié)構(gòu)廠房采用了彩鋼板作為屋面材料，應將徑流系數(shù)控制在1左右。廠房屋面上的降雨歷時為5 min左右，采用了彩鋼板的鋼結(jié)構(gòu)廠房屋面，由于其降雨歷時的變化程度較大，為了保障屋面的設置安全性，雨水設計流量可以為降雨歷時的1.5倍左右，進行校正系數(shù)的合理確定。

4 結(jié)語

大型鋼機構(gòu)機械廠房具有自身的鮮明特點，在結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范進行屋面雨水排水系統(tǒng)的設計過程中，設計單位應在結(jié)合工程實際情況基礎上，對規(guī)范內(nèi)的具體條文進行針對性選擇。在建筑給排水設計過程中，雨水系統(tǒng)的設計雖然只是其中一部分內(nèi)容，但雨水系統(tǒng)設計效果會直接影響廠房屋面的使用壽命、使用功能，設計單位應加強對該方面設計工作的重視力度，在結(jié)合經(jīng)濟性、合理性、實用性原則的基礎上進行屋面雨水排水系統(tǒng)的設計，保障廠房的各項生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有序開展。