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

一般规定

管道布置和敷设

水力计算

3 系统组件

雨水斗

管材和管件

固定件

4 系统安装

一般规定

雨水斗安装

管道安装

固定件安装

5 验收

一般规定

系统组件验收

系统密封性能验收

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

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。

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。

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。

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。 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。

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。 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。

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

一般规定 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。

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。

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。 汇水面积大于5000m 2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。 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。

管道布置和敷设 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。 悬吊管宜无坡度敷设，不得倒坡。 每根立管宜单独排出。 不同高程屋面宜采用独立系统单独排出。 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。 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。

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。 管道表面如有可能结露，应采取防结露措施。 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。

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。

虹吸式屋面雨水排水系统的最小管径不应小于DN40。

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。

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 。

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。 水力计算 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。

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。

立管管径应经计算确定，可小于上游悬吊管管径。 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。

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。

∆P =h 1·ρ·g -∑(l ·i +Z ) -υm 2·ρ

2

式中 ∆P — 水头损失允许误差，kPa ；

h 1— 雨水口至排出管过渡段的几何高差，m ；

ρ— 水的密度，4℃时，ρ=1000kg/m3;

g — 重力加速度，9.81m/s2；

υm — 过渡段的流速，m/s；

i 为沿程水头损失，Z i +Z ) — 雨水斗至计算点的总水头损失，kPa ；其中l ·∑(l ·为局

部水头损失；

l —管道长度，m ；

i —水力坡降；

Z —管道的局部水头损失，m 。

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。

υ12·ρP 1=∆h 1·ρ·g --∑(l ·i +Z ) 2

式中 P 1—悬吊管内的压力，kPa ；

∆h 1—雨水斗顶面至悬吊管管中的几何高差，m ；

υ1—计算点的流速，m/s；

ρ—水的密度，4℃时，ρ=1000kg/m3;

g —重力加速度，9.81m/s2；

i 为沿程水头损失，Z 为局部i +Z ) —雨水斗至计算点的总水头损失，kPa ；其中l ·∑(l ·

水头损失；

l —管道长度，m ；

i —水力坡降；

Z —管道的局部水头损失，m 。

管道的沿程阻力系数应按下式计算。

1υ2

i =λ d 12g

式中 i —水力坡降；

λ—摩阻系数；

λ=0. 25 0. 226Re

Re =υd 1 ν

式中 ν—液体的运动粘滞系数(m2/s),1.57×10-6 m2/s(4℃时),

d 1—管道的计算直径，m ；

υ—流速，m/s；

g —重力加速度，9.81m/s2；

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。

Z =∑ζ 2g

式中 Z —管道的局部水头损失，kPa ； υ2

ζ—局部阻力系数；

υ—流速，m/s；

g —重力加速度，9.81m/s2；

过渡段下游管道应按重力流雨水排水系统设计。

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：

Q y =385b 2g ∆h 1. 5

∆h =∆h max -∆h b

式中 Q y —溢流口服务面积内的设计流量，L/s；

b —溢流口宽度，m ；

g —重力加速度，9.81m/s2；

∆h —溢流口高度，m ；

∆h max —屋面最大设计存水高度，m ；

∆h b —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：

Q y =Kb 2g ∆h 1. 5

∆h =∆h max -∆h b

∆h K =0. 4+0. 05∆h b 式中 Q y —溢流口服务面积内的设计流量，L/s；

b —溢流口宽度，m ；

G —重力加速度，9.81m/s2；

∆h — 溢流口高度，m ；

∆h max —屋面最大设计存水高度，m ；

∆h b —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

雨水斗 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 。

虹吸式雨水斗应带有防涡流装置。 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

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)。

虹吸式雨水斗与屋面或天沟和管路系统应可靠连接。 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。

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 。

虹吸式雨水斗的布置宜对雨水立管作对称布置。 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。

接入同一悬吊管的虹吸式雨水斗宜在同一屋面标高。 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。

管材和管件 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。

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。

HDPE 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。

固定件

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。

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。

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。 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。 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

一般规定 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）施工前应了解建筑物的结构，并根据设计图纸和施工方案制订与土建工程及其它工程的配合措施。施工人员应经过虹吸式屋面雨水排水系统安装的技术培训。 材料验收

（1）管材、管件、雨水斗等材料的规格、型号及性能应符合设计规定，并有质量合格证明文件。

（2）管材、管件等材料的表面应完好无损。高密度聚乙烯（HDPE ）管及管件表面无裂缝、凹陷、分层及气泡等缺陷。

材料贮运

（1）管材、管件、雨水斗等应分类堆放。管材应水平堆放在平整的地上，管件、雨水斗应逐层堆放，并不宜堆得过高。

（2）高密度聚乙烯（HDPE ）管装卸时，应严禁撞击和抛、摔、拖等。

（3）高密度聚乙烯管贮存堆放时，不得受日光长时间曝晒，并应远离明火、热源。 管道敷设

（1）雨水管道应按设计规定的位置安装，悬吊管宜不设坡度。

（2）雨水立管上应按设计要求设置检查口，检查口中心距地面1.0m 。当采用高密度聚乙烯（HDPE ）管时，检查口的最大设置间距不大于30m 。

（3）雨水管立管与横管的连接应采用45°三通。

（4）雨水横管与立管、立管与排出管的连接弯头应采用2个45°弯头或半径为4倍的90°弯头。

（5）HDPE 管道穿墙、楼板或防火分区时应按设计要求设置阻火圈或防火套管。

（6）雨水管穿过墙和楼板应设置金属或塑料套管。楼板内的套管，其顶部应高出装饰地面20mm ，底部与楼板底面相平。墙壁内的套管，其两端与饰面相平。套管与管道之间的缝隙用阻燃密实材料填实。

（7）安装过程中，管子及雨水斗的敞开口应采取封堵措施。

（8）当管道穿越建筑沉降缝或伸缩缝时，系统供应商应根据系统管材的特点考虑不同管材的挠度，提供相关的技术细节，以及详细的解决方案。

雨水安装 平屋面排水宜采用DN50或DN65雨水斗；设有天沟、檐沟屋面排水宜采用DN50～150雨水斗。

雨水斗水平安装。 雨水斗的进水口高度应保证天沟内雨水能通过雨水斗排净。 雨水斗应按产品说明书进行安装。 在屋面结构施工时，必须配合土建预留符合雨水斗安装的预留孔。 雨水斗安装后，其边缘与屋面相连处应严密不漏。 雨水斗安装时，应在屋面防水施工完成、确认雨水管道畅通、清除流入短管内的密封膏后，再安装整流器、导流罩等部件。

安装在钢板或不锈钢板天沟（檐沟）内的雨水斗，可采用氩弧焊与天沟（檐沟）焊接连接。

雨水斗与雨水管道连接时，如材质不同，可采用法兰连接。 管道安装 HDPE 管安装

（1）HDPE 管应采用热熔对焊连接或电熔套管连接。

（2）HDPE 管采用管子切割机切割，切口应垂直于管中心。

（3）HDPE 预制管段不应超过10米，预制管段之间的连接应采用电焊管套。

（4）在悬吊的HDPE 水平管上应使用电焊管箍，与固定件配合安装。

排出管安装

（1）排出管应采用铸铁管或HDPE 管。

（2）埋地雨水管的埋设深度应考虑管线上部的荷载。

（3）铸铁管可直接铺设在未经扰动的原土地基上，当不符合要求时，在管沟底部应

铺设厚度不小于100mm 的砂垫层。

（4）埋地雨水管在穿入检查井与井壁接触的管端部涂刷二道黏结剂，并滚上粗砂，然后用水泥砂浆砌入，防止漏水。

固定件安装

HDPE 悬吊管应采用方形钢导管进行固定。方形钢导管的尺寸应符合表4.4.1-1的规

定。方形钢导管沿HDPE 悬吊管悬挂在建筑物结构上，HDPE 悬吊管则应用导向管卡和锚固管卡连接在方形钢导管上。方形钢导管悬挂点间距和导向管卡、锚固管卡的设置间距距应符合表4.4.1-2的规定。

HDPE 管悬吊管的锚固管卡一般设置在横管的始端、末端和三通的两端及支管处，当

HDPE 悬吊管管径大于DN250时每个固定点应采用两个锚固管卡。

HDPE 管立管的锚固管卡间距最大为5m ，导向管卡间距最大为15倍管径。 当虹吸式雨水斗的下端与悬吊管的距离大于750mm 时，在方形钢导管上或悬吊管上

应增加两个侧向管卡。 5 验收

一般规定

虹吸式屋面雨水排水系统应有主管单位组织业主、设计、施工、主要器材供应商和其雨水立管的底部弯管处应设支墩或采取牢固的固定措施。

他有关单位联合验收。验收人员应具有相应的专业技术资格。

验收时应具备下列文件：

（1）施工图（竣工图）及设计变更文件；

（2）雨水斗、管材管件及主要固定件的出厂质量合格证明文件； （3）主要器材的安装说明书； （4）中间试验和隐蔽工程验收记录。

系统组件验收

雨水斗验收应符合以下要求：

（1）雨水斗安装位置应符合设计要求。雨水斗边缘与屋面之间连接处应严密不漏； （2）应注意雨水斗内不得遗留杂物、充填物或包装材料等，以免堵塞；

（3）如为混凝土屋面，宜在雨水斗周围铺设1m 2（长宽各1m ）厚度5cm 、直径大于12mm 的砾石或卵石。

管道验收应符合：

（1）管道的材质、规格、管径应符合设计要求。各类管材应符合相关产品标准； （2）室内雨水管道安装允许偏差应符合现行国家标准GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》的有关规定；

（3）悬吊管的检查口或带法兰堵口的三通间距应符合现行国家标准GB50242-200《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》2的有关规定。

固定件验收应符合：

（1）悬吊管、立管的固定件的安装应符合4.4节的相关规定； （2）雨水管的固定件应牢固地固定在建筑物承重结构。

溢流口或溢流装置验收应符合：

（1）溢流口或溢流装置周围不得遗留杂物、充填物等，以免堵塞； （2）雨水口与溢流口或溢流装置间屋面应保持水流通畅，无障碍物。

系统密封性能验收

堵住所有雨水斗，向屋面顶或天沟灌水。水位应淹没雨水斗，持续1小时，雨水斗周

围屋面不渗不漏。

安装在室内的雨水管道，应每隔一段高度进行灌水试验，高度距离最大为30米，最高

段必须到雨水斗口。灌水试验1小时，管道及其所有连接处，应没有渗水现象。

工程竣工验收

屋面及天沟必须清理干净，不得留有任何杂物。

每个汇水区域必须设有溢流口或溢流装置，溢流装置的施工应符合设计要求。 雨水主立管及水平干管均应作通水试验，排水应畅通，无堵塞。

6 局部阻力系数

6.1 附录A HDPE 国标管材规格和公称压力（PE80）。 6.2 附录B HDPE 管弯头局部阻力系数。 6.3 附录C HDPE 异径管局部阻力系数取值。

附录A HDPE 国标管材规格和公称压力（PE80）

三通局部水头损失系数：直线段为0.5，旁通入为1。 雨水斗为2.5。过渡段为1.8

7 计算实例 7.1 计算简图

见图1，虹吸式屋面雨水排水系统计算简图。 7.2 水力计算表

见表7.1－1，虹吸式屋面雨水排水系统水力计算表。

图1 虹吸式屋面雨水排水系统计算简图

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水头损失允许误差计算

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