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6.2 系统参数与计算


6.2.1 压力流排水系统的水力计算,应符合下列规定:
    1 精确计算每一管路水力工况;
    2 计算应包括设计暴雨强度、汇水面积、设计雨水流量;
    3 应计算管段的管径、计算长度、流量、流速、节点压力等。
6.2.2 雨水斗至过渡段总水头损失与过渡段流速水头之和不得大于雨水斗顶面至过渡段的几何高差,也不得大于雨水斗顶面至室外地面的几何高差。
6.2.3 压力流排水系统管路内的压力应按下式计算:

压力流排水系统管路内的压力

式中:Px——管路内任意断面x的压力(kPa);
      △hx——雨水斗顶面至管路内任意断面x的几何高差(m);
      υx——计算点的流速(m/s)。
6.2.4 压力流排水管系的各雨水斗至系统过渡段的水头损失允许误差应小于雨水斗顶面与过渡段几何高差的10%,且不应大于10kPa。水头损失允许误差应按下式计算:

△P=△hverρg-∑9.81(lR1+Z)      (6.2.4)

式中:△P——水头损失允许误差(kPa);
      △hver——雨水斗顶面至排出管过渡段的几何高差(m);
      ρ——4℃时水的密度;
      Σ9.81(lR1+Z)——雨水斗至计算点的总水头损失(kPa);其中lR1为沿程水头损失,Z为局部水头损失;
      l——管道长度(m);
      R1——水力坡降;
      Z——管道的局部水头损失(m)。
6.2.5 管道的水力坡降应按下列公式计算:

管道的水力坡降

式中:λ——摩阻系数,按公式(6.2.5-2)计算;
      dj——管道的计算直径(m);
      Re——雷诺数;
      Kn——绝对当量粗糙度。

6.2.6 管道的局部水头损失应按管道的连接方式,采用管(配)件当量长度法计算。当缺少管(配)件实验数据时,可按下式计算:

Z

式中:ξ——局部阻力系数,管(配)件的局部阻力系数ξ应按表6.2.6的确定。

表6.2.6 管(配)件的局部阻力系数ξ
表6.2.6 管(配)件的局部阻力系数ξ

注:1 虹吸系统到过渡段的转换处宜按ξ=1.8估算。
2 雨水斗的ξ值应由产品供应商提供,无资料时可按ξ=1.5估算。

6.2.7 连接管设计流速不应小于1.0m/s,悬吊管设计流速不宜小于1.0m/s。
6.2.8 立管管径应经计算确定,可小于上游悬吊管管径。立管设计流速不宜小于2.2m/s,且不宜大于10m/s。
6.2.9 过渡段下游的管道应按重力流设计、计算,流速不宜大于1.8m/s,否则应采取消能措施,且最大流速不应大于3.0m/s。
6.2.10 过渡段的设置位置应通过计算确定,宜设在室外,且距检查井间距不宜小于3m。
6.2.11 当雨水斗顶面与悬吊管中心的高差小于1m时,应按下列公式校核:

雨水斗顶面与悬吊管中心的高差小于1m时

式中:QA——能在系统中形成虹吸的最小流量(L/s);
      QA,min——在单斗、单立管系统(立管高度大于4m)中形成虹吸的最小流量(L/s);应由产品供应商实测获得;
6.2.12 系统的最大负压计算值应根据气象资料、管道及管件的材质、管材及管件的耐负压能力和耐气蚀能力确定,但不应小于-80kPa。
6.2.13 压力流排水系统应按系统内所有雨水斗以最大实测流量运行的工况,复核计算系统的最大负压。系统最大负压值不应小于-90kPa,且不低于管材及管件的最大耐负压值,最大实测流量应按本规程附录A规定的测试方法测定。
6.2.14 当压力流排水系统设置场所有可能发生雨水斗堵塞时,应按任一个雨水斗失效,系统中其他雨水斗以雨水斗最大实测流量运行的工况,复核计算系统的最大负压和天沟(或屋面)积水深度。

条文说明

6.2.1 本条对压力流排水系统水力计算应包括的基本内容作了规定,系统供应商可根据其产品的设计流态、运行工况对计算内容作增补。
6.2.4 压力流排水系统的水力计算基于不可压缩流体的Bernoulli方程式。本规程公式6.2.3和公式6.2.4是根据Bernoulli方程式推导出来的。
6.2.5 管道水力坡降计算常用的公式有Hazen-Williams公式和Darcy-Weisbach公式。由于Hazen-Williams公式仅适用于常温下的管径大于50mm、流速小于3m/s的管中水流,为了保证计算精度,建议采用Darcy-Weisbach公式。
6.2.6 表6.2.6的管(配)件局部阻力系数供缺少实验数据时估算采用。系统供应商在做系统水力计算时,应采用其所用管(配)件的实测局部阻力系数或当量长度。
6.2.7 规定连接管、悬吊管设计最小流速是为了保证悬吊管能在自清流速下工作。根据国外研究资料,当悬吊管内的流速大于1.0m/s时,可保证沉积在管道底部的固体颗粒被水流冲走。
6.2.10 过渡段是水流流态由虹吸满管压力流向重力流过渡的管段。过渡段设置在系统的排出管上,为虹吸式屋面雨水排水系统水力计算的终点。过渡段的设置位置应通过计算确定。过渡段管道通常按重力流流态计算,将系统的管径放大,管道设有排水坡度。当过渡段设置在室外时,可减少出户管占用的建筑竖向空间。
6.2.12 各地不同海拔的大气压力和不同水温的汽化压力可按表2、表3的规定选用。

表2 不同海拔高度的大气压力
表2 不同海拔高度的大气压力

表3 不同水温的汽化压力
表3 不同水温的汽化压力

6.2.13 由于压力流雨水斗的最大设计排水流量为最大排水流量的80%左右,当系统运行于超设计重现期工况下,雨水斗的实际排水量可达到其实测最大排水流量。为确保系统最大负压值下,系统不产生气化,且不低于管材及管件的最大耐负压值,故要求作校核计算。
6.2.14 实际工程中,会发生一个雨水斗被杂物堵住的情况。此时,该汇水面积的雨量会自动分摊到其他雨水斗,本条要求对此进行系统的最大负压和天沟(或屋面)积水深度的复核计算。

 

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建筑屋面雨水排水系统技术规程 CJJ142-2014
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