11.满管压力流（虹吸式）雨水系统天沟计算探讨

满管压力流(虹吸式)雨水系统天沟计算探讨高敬黄晓家(中国中元国际工程公司，北京100089)摘要雨水天沟的计算是满管压力流(虹吸式)雨水系统设计计算的重要环节，如何正确界定汇水面积是计算雨水天沟的关键。分析了设计中常用的四种雨水天沟计算方法，提出雨水天沟尺寸应按1个虹吸雨水系统服务的汇水面积计算。关键词满管压力流(虹吸式)雨水系统设计流量汇水面积屋面集水时间雨水天沟随着城市化进程的不断发展，大型公共建筑如会展中心、剧院、机场候机楼及物流库房等大屋面建筑的建设越来越多，满管压力流(虹吸式)雨水系统(以下简称虹吸雨水系统)的应用也日益广泛。虹吸雨水系统的设计除系统设计外，天沟设计计算也很重要，但我国现行规范和设计行业内对虹吸雨水系统天沟计算的规定有些欠缺，没有统一的做法，使得不同设计人的计算结果相距甚远，甚至出现了天沟满水向室内漏水的情况。为了更合理地设计屋面虹吸雨水系统，本文就屋面雨水天沟的设计计算进行探讨。1天沟设计计算公式雨水天沟的过水断面应根据汇水面积的设计流量计算确定，天沟计算的影响因素诸多，如天沟坡度、天沟材质、断面形状等，而天沟坡度的大小是选择天沟计算公式最重要的因素。目前雨水天沟的计算方法有以下两种：当天沟坡度>0．003时，天沟的排水量应根据《室外排水设计规范》(GB500142006，2011年版)[]给出的下列公式计算：Q—Av(1)v=R／。I1／／(2)式中Q一天沟设计排水量，In。／s；A——水流有效断面面积，ITI。；矿一流速，m／s；R——水力半径，m；——粗糙系数。当天沟坡度≤O．003时，宜采用《建筑与小区雨水利用工程技术规范》(GB50400-2006，以下简称“雨水规范”)[给出的以下公式计算：Qdg=kagkdfASX(3)式中Qk——短天沟设计排水量，L／s；志dg——安全系数，取0．9；志a——断面系数，取值见文献E2-i；Az——沟的有效断面面积，mm。；S——深度系数，取值见文献[2]；X——形状系数，取值见文献[2]。地上式消防水泵接合器时，影响货运站作业，而且货车很容易将其撞坏，必须设置防撞护栏加以保护。因此这部分消防水泵接合器均采用地下式，而设置在绿化带内的采用地上式。参考文献1GB50016-2006建筑设计防火规范2黄晓家，李基波，寇怡军，等．大型航空货运站火灾危险性分析与消防措施．中国中元国际工程公司，2006．29~353DGJ08—94—2001民用建筑水灭火系统设计规程4GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范，2005年版5黄晓家，姜文源．自动喷水灭火系统设计手册．北京：中国建筑工业出版社，2002※通讯处：100089北京市海滨区西三环北路5号电话：(010)68732954E-mail：wangyuling@ippr．net收稿日期：2012—1O一26修回日期：2012—12—26给水排水Vo1．39No．2201345虹吸雨水系统天沟可采用平坡，应按文献[2]的公式进行计算。笔者在实践中发现，雨水天沟的计算方法各不相同。目前主要有以下几种计算方法：方法一，按1个虹吸雨水斗服务的汇水面积计算；方法二，天沟集水容积按天沟服务汇水面积内1min的雨水量计算；方法三，按天沟所服务的汇水面积计算；方法四，按1个虹吸雨水系统所服务的汇水面积计算。2工程设计案例分析某工程为轻钢结构屋面，单坡屋面的汇水面积为120×42—5040m2，屋面坡度为8．6，天沟长120122，雨水设计重现期按P一10a计，降雨历时一5min时北京地区的降雨强度为585L／(s·hm2)，根据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003，2009年版)l3]，设计雨水流量为：Q=q~F／lO000(4)式中一设计雨水流量，L／s；q——设计暴雨强度，L／(s·hm)；一径流系数；F一汇水面积，。由于轻钢结构屋面表面光滑，坡度8．6>2．5，实际集水时间少于5rain，这时降雨强度和雨水流量大于设计值，需要考虑1．5的安全系数。故设计雨水流量为Q一1．5×585×5o4o／lo000=442(L／s)。2．1方法一：按1个雨水斗所服务的汇水面积计算天沟尺寸在天沟内均匀布置虹吸雨水斗，雨水斗间距为lOITI，天沟内需设雨水斗数量为120／10—12(个)，则每个雨水斗所服务的汇水面积为10×42===420(m)，相应的雨水设计流量为q一1．5×585×420／10000—36．86(L／s)，应选用排水流量大于36．86L／s的虹吸雨水斗，根据国家标准图09S302《雨水斗选用及安装》，天沟的宽度应保证雨水斗的安装及周围均匀进水的要求，故要求天沟的宽度≥0．61TI，当天沟过水断面为0．6mX0．15m时，天沟的排水量为43．66L／s~36．86L／s，可以满足排水要求。2．2