虹吸式雨水排水技术在建筑给排水施工中的应用

虹吸式雨水排水技术在建筑给排水施工中的应用

高彦保1, 李淑英2

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司  1

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司天津分公司2

摘 要：建筑给排水工程的设计与施工，不仅关系到建筑的整体功能，而且关系到人们的生产与生活。建筑物的给水、排水工程设计和施工不合理，将对建筑物的质量和寿命产生很大的影响。而在这种需求下，作为一种逐步发展起来的给排水技术，其优势明显，适用于不同级别、不同功能的建筑给排水施工，具有较高的推广价值。本文从理论依据和优点出发，论述了其在实际工程中的应用。

关键词：建筑物；给排水施工；虹吸式雨水排水

虹吸式雨水排水系统是一种近几年逐步发展起来的新型雨水系统，它由雨水出户管道、雨水立管、雨水悬挂管以及防涡雨斗组成，其排水管均按照满流、有压工况进行设计。该方法的基本原则是：当降雨发生时，屋顶的雨水高度达不到雨斗，因此该方法的基本原则与屋顶的重力排水原则一致。随着降雨强度的增大，屋檐雨高将逐渐增大，直到超过雨斗顶。因为本系统使用了防旋涡的雨斗，因此能够对雨斗内携带的雨水的流型和流量进行调整与控制，因此能够减小旋涡，提高进入下水道时雨水所携带的空气量，保证整个下水道系统都是满流的。

一、虹吸式雨水排水的作用原理

“虹吸”是由于流体中分子之间的位能不同和彼此之间的引力所引起的一种自然现象。“虹吸”是指通过不同水柱间压力的不同，将表面的水抽出，然后向下游流动的现象。在虹吸原理的作用过程中，因为材料管口径与水面气压的不同，水流会从压力较大的一侧向压力较小的一侧缓慢地流入，在这一作用的实现过程中，两边的压力基本相同，而在虹吸作用的作用下，容器中水面可以保持相同的高度，直到虹吸作用结束，水流也不会再流动。因此，“虹吸雨排”的工作原理，就是利用建筑之间的高低差异，制造出一个高低不一的水位，然后通过雨水斗，将水气和液体分开，最终保证水管一直保持在满溢的状态。在输水管道中，由于水流在管道内形成了一个压力流动，从而产生了虹吸力，从而说明了虹吸力对排水的影响是十分显著的。当前，在现代建筑项目中，虹吸排水系统得到了广泛的应用，其原因在于，虹吸排水系统突破了常规重力排水系统的种种限制，通过雨斗的设计，实现了气、水的分离，使得虹吸排水系统的作用更加显著。

二、建筑排水设计中的虹吸式雨污水处理技术

（一）选择并确定虹吸雨水斗的各项规格和数量

在选用虹吸式雨斗材料时，要考虑到：第一，雨斗的品质；二是雨斗的使用年限，三是雨斗的外形；四是雨斗的抗腐蚀能力，从上述几个方面考虑，虹吸式雨斗应选用不锈钢材料。其次，建筑工程师还必须对屋顶汇水区进行合理的分区，并根据屋顶外形及雨水槽的分布特征，计算出汇水区的蓄水能力。另外，在实际安装雨斗时，要注意每一个雨斗之间的距离不能超过20米，同时，与结构梁分开的屋顶天沟两边也要安装雨斗，从而决定了屋顶雨斗的安装数目。

（二）选择并确定金属和非金属管材

一般而言，虹吸式雨水排水系统由两种材质组成，一种为金属管材，一种为非金属管材，在使用这种管材时，既要满足系统的排水能力，又要保证其具有一定的装饰功能和防火功能。从有关金属管的规定中，我们可以看出，在虹吸排水系统中，可采用的金属管有两种，一种是排水性能好的薄壁不锈钢管，另一种是涂塑钢管。本产品使用的是金属管材，其目的是为了改善管材的装饰效果和防火性能，因此，本产品广泛应用于商场、工厂等高温环境中。而在给水管道中使用的无缝钢管则是高密度聚乙烯，高密度聚乙烯具有传统无缝钢管所不具备的优越性。如：耐腐性、冲击性、耐磨性均优于其它管材，且为绿色环保管材，不会对环境造成损害，在销毁过程中，也不会产生二英、二氧化硫等危害人体的物质。

三、浅谈建筑给水工程中虹吸雨水技术的具体运用策略

（一）排水管道设计

在建筑物的给水排水设计中，由于雨水的作用，使排水管道发生溢流的现象时有发生。这容易导致悬挂装置承受过大的压力，管路也会产生强烈的振动，并会影响到各个管段之间的负压，导致负压不均匀，产生不连续的虹吸。所以，一定要准确地控制排水管道的数目，并且选用合适的管径，以避免在降雨时发生排水不畅或积聚，减少对周边建筑的损害。排水管道设计完成后，也要考虑到以后的维修保养。在设计时，应注意以下几点：一是要选用合适的管材，按照建筑给排水工程的要求，选用 HDPE管、不锈钢管、涂塑复合管等。二是根据所建工程的实际情况，准确地计算出管线的力学参数，确定管线的直径，选用合适的管线，避免管线达不到雨水量的基本要求，引起管线的爆管，造成管线的浪费。例如， HDPE管材的内部非常的平滑，可以通过控制管径的大小，来控制水流阻力，增强排水的效果，这样就能很好的解决管道堵塞的问题。三是为解决由于下陷而造成的管线破坏，将排水系统铺设在建筑物内的钢筋水泥沟槽内。桥墩的直径应超过管道的直径约200毫米。此外，要做好管沟和管墩保护措施，对因沉降问题造成的管道损坏进行处理，对管沟进行有效地保护，从而降低管道埋设之后的维护问题。

（二）建筑排水设计控制

在我国局部地区降水增多的背景下，本地区降水将持续增多。但是，虹吸排水系统能够实现满流排水，很容易就能达到最大流量，而且当其达到满流时，其动态负荷很大，导致排水管道振动强烈，水流噪声很大，给周围环境带来了很大的影响，影响了居民的生活质量。同时，因管道内各个管段的负压差异，也会引起管道的间歇抽水现象，严重影响了建筑的排水效果。如果虹吸式雨水排水管道设计不合理，则在降雨量大时，会造成雨水不能快速排出，进而产生雨水聚集的问题。这个时候，如果建筑的楼板产生了裂缝，那么就会在建筑的屋顶上产生漏水的问题，进而造成楼板中的钢筋腐蚀严重，这就会使建筑物的整体质量下降，影响到建筑物的整体使用功能，缩短建筑物的使用寿命。

（三）降低管道内的噪音

在建筑工程给排水工程的施工过程中，当使用虹吸式雨水排水技术的时候，相关的设计人员一定要注意到建筑工程的整体美，从而提升建筑物的可用性，避免浪费建筑空间。此外，为了保证虹吸式降雨系统的顺利运行，还需要对下水道的噪声进行科学、有效的降噪，以防止噪声太大，对周边居民的日常生活造成影响。

（四）选择合适的排水管料

在使用虹吸式雨水排水技术的时候，有关的设计人员要结合工程的实际情况，对排水管道的数量和外观进行严格的控制，以保证设计方案能够达到最好的效果，尽可能的防止质量问题的发生。在管道材料的选择上，可选用 HPDE管材，并符合最佳的设计原则，同时，设计人员还应综合考虑设计效益、施工环境影响因素等，尽量选用管径较小的管道材料，以免造成管材浪费。在使用虹吸雨水系统时，若水管材质不相配，则会造成水管破裂。因此，管子内的材料应保持平滑，从而达到降低阻力的目的，从而提高雨水排放速度，加速建筑给排水工程的施工效率。

四、结束语

综上所述，在我国，虹吸式排水管网将被广泛采用，其给水与排水管网将被广泛采用。通过对工程实例的分析，得出了虹吸排水系统性能价格比高、后期维修成本低、安装、运行简便、对周边环境影响小等结论。因此，在未来的给水排水工程中，设计师必须考虑到建筑物的高度和主体结构，充分发挥它的优势，提高它的整体排水效果，防止雨水对建筑造成的破坏，保证人民的生活质量。

参考文献

[1]刘雅琴.虹吸式雨水排水技术在建筑给排水工程中的应用探索[J].城市建设理论研究(电子版),2022(29):154-156.

[2]王强.虹吸式雨水排水技术在建筑给排水施工中的应用[J].建材发展导向,2022,20(08):124-126.DOI:10.16673/j.cnki.jcfzdx.2022.0085.