虹吸技术原理

虹吸技术原理上海匡能水主要物理性质水静力学主要原理水动力学基本概念雨水排水系统虹吸雨水排水水主要物理性质水力学阿基米德—流体静力学约翰·伯努利—理想流体稳定流动的动力学方程欧拉—理论流体力学的奠基人流体研究著名人物液体的粘滞性运动的液体流层之间存在相对运动产生内摩擦力具有抵抗切应变的能力静止的液体是不显示粘滞性的越靠近管壁流速越慢水主要物理性质液体的压缩性液体受压时体积压缩变形压力消除后恢复原状液体的体积随着压强的增大而减小高速流动的液体体积变小水主要物理性质液体的热胀性液体的体积随着温度的升高而膨胀增大温度降低后后恢复原状水主要物理性质水静力学主要原理大气压强地球表面大气所产生的压强一个标准大气压为101.3kN/m2水力学计算一般用工程大气压，为98kN/m2。以应力单位表示：kN/m2，用Pa表示，称帕斯卡，简称帕。压强的单位表示以工程大气压表示：1个工程大气压=98kPa(10米水柱底部的压强）以水柱高度表示：用工程大气压中计算的水柱高度来表示水静力学主要原理绝对压强以没有空气的绝对真空为零基准计算出的压强在水力计算中计入大气压用Pabs表示，即Pabs

=Pa+עh相对压强以大气压作为零基准计算出的压强在水力计算中不计入大气压用P表示，即P=עh真空压强发生真空的地方相对压强出现了负值，简称负压。当某点的绝对压强小于当地大气压强时就是该点产生了真空用Pv表示，即Pv

=－עh水静力学主要原理静水压强静止的液体对与其约束边界的壁面有压力作用相邻的液体之间有压力作用产生原因特性静水压强方向与受压面垂直并指向受压面静水中任何一点上各个方向的静水压强大小均等基本方程P=Po+עh压强=水面大气压强+水的容重×水深水静力学主要原理静水压强分布图随着高度的减少而均匀加大水静力学主要原理水动力学基本概念液体运动规律迹线法：以液体质点运动的轨迹来研究。研究办法流线法：以充满液体质点的空间的液体流速、压强变化来研究。不常用：分析水流运动时很多较难解决的数学问题。常用：简便实用，分析水流运动时以液体流动空间为研究对象。水动力学基本概念液体运动规律流场：液体运动所占据的空间。流线法流线：流场内液体质点运动的曲线。概念：分析流场中水质点在通过固定空间时的速度、压强变化情况，来获得液体运动的规律。特征：●流线上所有质点的切线方向就代表该点的运动方向。●流线不会相交、不能是折线，只能是一条连续、光滑的曲线。▽相交时：交点处流速会有两个方向。▽折线时：转折点会出现两个流动方向的矛盾现象。水动力学基本概念断面流速过水断面：与流线正交的液流横断面。流线互相平行时，过水断面为平面。流线没有互相平行时，过水断面为曲面。用A表示，单位为m2

。水动力学基本概念断面流速过水断面：与流线正交的液流横断面。流量：单位时间内通过某一过水断面的液体体积。用A表示，单位为m2

。用Q表示，单位为m3/s或L/s。断面平均流速：为了研究方便，不分别考虑过水断面上各点流速不相同的问题。实际工程计算中最经常采用断面平均流速计算流量。流量与过水断面的比值称为断面平均流速，用v表示，单位m/s。Q=vA(总流量=断面平均流速×断面面积）水动力学基本概念水流运动类型水动力学基本概念恒定流与非恒定流均匀流与非均匀流渐变流与急变流有压流与无压流恒定流与非恒定流根据液体的流动要素是否随着时间的变化而变化，可将液流分为恒定流和非恒定流。恒定流：液体运动时任何空间上的质点（流速大小、方向）不随时间而改变。非恒定流：液体运动时任何空间上的质点（流速大小、方向）随着时间而改变。恒定流非恒定流水动力学基本概念均匀流与非均匀流水动力学基本概念根据液体的流动速度是否随着位置的变化而变化，可将液流分为均匀流和非均匀流。均匀流：同一流线上液体质点大小和方向沿程没有变化。非均匀流：液流流线上各质点的运动要素沿程变化。渐变流与急变流非均匀流中，根据流线的不平行程度和弯曲程度，可分为渐变流和急变流。渐变流：流线接近于平行直线的运动。急变流：流线的曲率较大，流线之间的夹角较大的流动。渐变流渐变流渐变流急变流急变流水动力学基本概念无压流与有压流水动力学基本概念根据液体的流动过程中有无自由表面，可将液流分为无压流和有压流。无压流：液体流动时存在自由液面，一部分与壁面接触、一部分与空气接触。有压流：液体流动时整个周界都与固体壁面接触，无自由液面。雨水排水系统建筑雨水排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分，它的任务是及时排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋顶积水对屋顶造成威胁，或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故，以保证人们正常生活和生产活动。雨水排水系统什么是雨水排水系统屋面雨水系统按照管道的设置位置不同可分为：外排水系统和内排水系统。屋面雨水系统外排水系统内排水系统建筑雨水排水系统的分类雨水排水系统外排水系统天沟外排水檐沟外排水外排水系统外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。按照屋面有无天沟可以分为以下两种：雨水排水系统檐沟外排水雨水斗承雨斗檐沟立管一般用于居住建筑，屋面面积比较小的公共建筑和单跨工业建筑，屋面雨水汇集到屋顶的檐沟里，然后流入雨落管，沿雨落管排泄到地下管沟或排到地面。雨水排水系统天沟外排水天沟一般用于排除大型屋面的雨、雪水。特别是多跨度的厂房屋面，多采用天沟外排水。溢流口山墙泄压管消能池检查井雨水排水系统根据立管连接雨水斗的个数分为单斗、多斗雨水排水系统根据系统是否与大气相通分为密闭系统敞开系统按雨水管中水流的设计流态可分为重力半有压流雨水系统重力无压流雨水系统压力流雨水系统（虹吸式雨水系统）内排水系统天沟外排水分类雨水排水系统虹吸雨水排水虹吸广泛应用的原因布局自由立管少水平管无须坡度安全耐用有问题的系统使用后几场雨就可以发现了设计可靠由专业公司完成无须设计师自己计算施工量少立管埋地管少,系统可预制选材灵活可以按照建筑物的美观要求、特殊性选材适用面广底层、大面积、结构复杂屋面可有效使用虹吸雨水排水虹吸现象产生原理有一定的高度差能有效阻止空气进入管道管道密封性强虹吸雨水排水虹吸理论基础总能量Z0=HC32/2ghvo3C22/2gC12/2gP1/hvo3Z2Z1Z3P3/<0P2/Z1+P1/+C12/2g-hv

1-2=Z2+P2/+C22/2gZ1xg+P1/+C12/2-Pv/=Z2xg+P2/+C22/2柏努利方程虹吸雨水排水虹吸产生过程压力变化平衡系统空置虹吸产生过程压力变化虹吸雨水排水平衡开始下雨虹吸产生过程压力变化虹吸雨水排水正负压交替正压最大点负压最大点即将形成虹吸虹吸产生过程压力变化虹吸雨水排水负压完全形成虹吸虹吸产生过程压力变化虹吸雨水排水雨水斗雨水斗

雨水斗是整个雨水管道系统的进水口，主要作用是最大限度的排泄雨、雪水；对进水具有整流、导流作用，使水流平稳，以减少系统的掺气；同时具有拦截粗大杂质的作用。

目前国内常用的雨水斗为65型、79型、87型雨水斗、平蓖雨水斗、虹吸式雨水斗等.

虹吸雨水排水虹吸(压力)流雨水斗结构斗体局部下陷有反旋涡片有挡污格删片虹吸雨水排水整流罩下沉式雨水斗进水格栅排出管虹吸式雨水斗虹吸雨水排水虹吸雨水排水虹吸雨水排水虹吸雨水排水虹吸雨水斗常见流量6升/秒12升/秒25升/秒40升/秒72升/秒每个品牌都有自己的不同规格雨水斗虹吸雨水排水雨水斗的布置同一条天沟长度超过200米时必须设置至少两根立管。不同一条天沟的雨水斗不能汇到同一条立管上。同一条天沟的雨水斗底座安装高度必须相同。均匀布斗时相邻两个雨水斗之间的距离在0.2～20米之间。均匀布斗方式：水平的天沟、按雨水斗位置找坡的天沟采用。集中布斗方式：水平天沟两端、天沟向同一方向倾斜采用。天沟两端的雨水斗距天沟两端不得小于1米。虹吸雨水排水均匀布斗方式:最常见:直天沟圆形天沟虹吸雨水排水集中布斗方式:水平天沟两端斜水平天沟底端集中布斗是一种较经济的方式虹吸雨水排水管材选用常用管材HDPE管PE管不锈钢管涂塑钢管虹吸雨水排水虹吸的专用配件弯头三通虹吸雨水排水方钢的两端支管接入的后端横管转立管的顶端5米管道中必须设一个锚固点的设置固定管卡的设置系统必须进行二次悬吊横管10倍管径立管15倍管径必须设一个管卡水平管固定设置虹吸雨水排水固定系统虹吸雨水排水埋地管的铺设虹吸系统有极强的自净功能，原则上不需要设置检查口，但根据中国排水习惯做法，在立管上离底楼地平上一米处设置检查口。检查口的设置虹吸雨水排水埋地管的设置①埋地出口流速不得大于2.5米/秒。强调：不建议做消能井，流速无法控制将冲毁管井。不能把出口流速控制在2.5米/秒内，其他流速也无法控制。水滴石穿，再坚固的消能井都无法抵御时间的冲毁。②埋地管必须有一定坡度，建议在1～2%之间。③埋地管埋地深度不得少于1米。④埋地管管径必须逐级放大，不建议全部使用同级管径。虹吸雨水排水溢流口设置中国给排水规范规定：溢流口同雨水系统的排水量之和不小于重现期为50年的暴雨强度。即：溢流量＝50年的暴雨强度－雨水系统的设计排水量溢流口数量＝溢流量/单个溢流口排水量一般情况下，天沟的溢流口设在天沟两端，如计算的溢流口数量大于2，需考虑用溢流管来实现溢流；在设置溢流口出现困难时，也可考虑溢流管来代替溢流口，甚至考虑另设一套系统溢流装置来保证系统的安全性。溢流的设置依据虹吸雨水排水溢流的设置方式1溢流口2溢流系统①天沟两端开口②天沟中间开