第4章-建筑内部的排水系统(2013年)概要

第4章建筑内部

排水系统排水系统的特点和基本要求污废水的特点：废气流量变更大压力变更大固体废物存在问题：卫生排水实力污水冒溢堵塞排水系统的特点：设水封，通气管不满流，通气管通气管设清扫口，检查口，最小管径基本要求：1、快速畅通地将污废水排出室外；2、削减管道内水压波动；3、经济4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.1排水系统的分类按污水性质分1、生活废水系统2、生活污水系统3、雨水系统4、工业废水系统1.生活排水系统生活污水——粪便污水生活废水——盥洗、沐浴、洗涤以及空调凝合水等2.生产排水系统生产废水——未受污染、稍微污染、水温略高的水生产污水——被生产过程污染的水。3.雨、雪水排水系统排放建筑物屋面上的雨水和雪水。4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.1排水体制排水体制合流制分流制1、分流制污水、废水、雨水分别设置管道系统排出建筑物优点：系统简洁，工程总造价高2、合流制污水和废水合用一个管道系统排出排出建筑物优点：有利于污废水的分别处理和再利用浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.1排水排放条件排放条件5、人员安全6、污水利用7、病原体8、放射性物质1、水温2、酸碱度3、排水通畅4、易燃易爆有毒浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.2排水水系统组成基本要求：1、能快速通畅地将污废水排到室外；2、排水管道系统气压稳定，有害气体不能进入室内；3、管线布置合理，工程造价低。浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.2排水水系统组成2、排水管道3、清通设备4、通气管收集和解除污废水的设备包括：1、便溺器具2、盥洗、沐浴器具3、洗涤器具4、地漏1、卫生器具5、提升设备浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.2排水水系统组成2、排水管道3、清通设备4、通气管1、卫生器具5、提升设备

包括：1、器具排水管2、排水横支管、干管3、排水立管4、排水排出管浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.2排水水系统组成2、排水管道3、清通设备4、通气管1、卫生器具5、提升设备作用:

疏通排水管道，保障排水通畅。包括：检查口、清扫口以及带清通盖板的弯头等检查口P字弯清扫口浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.2排水水系统组成2、排水管道3、清通设备4、通气管1、卫生器具5、提升设备作用：1、排出排水系统有害气体，削减管道腐蚀。2、补给排水系统空气，平衡系统压力，防止水封破坏浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.2排水水系统组成2、排水管道3、清通设备4、通气管1、卫生器具5、提升设备作用：解除不能自流排至室外检查井的地下建筑物污废水。潜水排污泵无堵塞潜水排污泵潜水泵浙江建设职业技术学院4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型作用：⑴与大气相通平衡排水系统中的压力，泄放管内正压或补给空气减小负压，爱护水封，保证管内水流畅通，⑵解除管内有害气体，减轻废气对管道的锈蚀通气系统分类双立管系统三立管系统单立管系统无通气立管特制配件系统有通气立管通气管的类型通气立管环形通气管器具通气管伸顶通气管4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型浙江建设职业技术学院浙江建设职业技术学院1、无通气的单立管系统

特点：立管顶部不与大气连通，适用：立管短、卫生器具少，立管顶端不便伸出屋面。4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型浙江建设职业技术学院浙江建设职业技术学院2、设伸顶通气管的单立管系统特点：排水立管向上延长，穿出屋顶与大气连通，出屋面的高度：不上人屋面0.3－0.5米，上人屋面2米。5F4F3F2F1F1B伸顶通气管4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型浙江建设职业技术学院浙江建设职业技术学院高层建筑排水的特点高层建筑内呈现排水立管长、水量大、流速快、建筑标准高等特点，排水管道内气压波动猛烈，单靠单立管排水系统已不能克服高层建筑排水立管中出现的诸如水封被破坏等弊病，需在原有排水系统中增加协助通气管系统或特殊配件。4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型浙江建设职业技术学院浙江建设职业技术学院7F3F2F1F1B3、特制配件单立管排水系统特点：特制配件代替三通；立管底部与横干管或排出管连接处特制配件代替弯头。应用于高层建筑。4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型浙江建设职业技术学院浙江建设职业技术学院5F4F3F2F1F1B4、双立管排水系统特点：由一根排水立管和一根通气立管组成。应用于高层建筑。通气立管4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型5、三立管系统特点：由一根生活污水立管，一根生活废水立管共用一根通气立管组成。应用于高层建筑5F4F3F2F1F环形通气管器具通气管4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型排水管道的通气系统4-1建筑排水系统的分类与组成

4.1.3污废水排水系统的类型

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.1卫生器具

卫生器具—排水系统的起点，收集、解除污废水的设备一、分类1、便溺用卫生器具：（1）大便器，（2）小便器，（3）大便槽，（4）小便槽，（5）倒便器，（6）冲冼设备。2、盥洗沐浴用卫生器具：（1）洗脸盆，（2）盥洗槽3、洗涤用卫生器具：（1）洗涤盆（池），（2）污水盆（池），（3）化验盆。4、沐浴用卫生器具：（1）浴盆，（2）淋浴器，（3）淋浴盆，（4）净身盆

洗脸盆（a）一般型；（b）柱式4-2卫生器具、管材与附件

4.2.1卫生器具二、常用卫生器具的安装（标准图集）

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.2排水管材与附件

一、管材（一）、常见建筑排水管材及管件1.室内排水管材主要有塑料管、铸铁管、钢管等1）排水塑料管UPVC—硬聚氯乙烯管胶粘剂粘接，排放温度不大于40℃、瞬时温度不大于80℃的排水系统2）排水铸铁管不同于给水铸铁管，管壁薄，不能承受高压，主要用于污水、雨水管和工业废水管，接口为承插式。3）排水钢管用于高层民用建筑4）混凝土管或钢筋混凝土管用于污水或雨水的埋地管

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.2排水管材与附件

2、建筑排水管件有铸铁管件和塑料排水管件1）铸铁排水管件：

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.2排水管材与附件

2）塑料排水管件：

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.2排水管材与附件

（二）、排水管道的连接方式1、铸铁管承插口捻口连接

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.2排水管材与附件

2、塑料承插连接—粘结剂

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.2排水管材与附件

二、附件

4-2卫生器具、管材与附件

4.2.2排水管材与附件

1.地漏设置位置⑴卫生间、浴室、盥洗室、食堂等解除地面积水⑵不透水地面最低处或易溅水卫生器具旁边布置要求⑴地漏面应比地面低10mm，地面坡度≮0.01⑵楼板预留孔洞内，孔洞直径DN＋100浙江建设职业技术学院4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

带水封地漏安装防溢地漏直通地漏多通道地漏浙江建设职业技术学院直埋式多通道地漏全埋安装4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

名称各类地漏的适用场所直通式地漏用于地面和洗衣机排水，下部需设置存水弯。带水封地漏地漏自带水封，下部不需设置存水弯。直埋式地漏器具排水管及地漏预埋在下沉楼面的填层内防溢地漏可能造成溢水的房间内密闭地漏医院手术室、洁净厂房、制药等行业带网筐地漏公共厨房、浴室等含有大量杂质的场所多通道地漏地面、洗衣机、1～2个卫生器具排水侧墙式地漏排水管不允许穿越下层的楼面不下沉的同层排水防爆地漏人防地下室洗消间、排风竖井、扩散室、淋浴室4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

2、水封存水弯是建筑内排水管道的主要附件之一，有的卫生器具构造内已有存水弯(例如坐式大便器)，生活污水管道或其他可能产生有害气体的排水管道连接时，必需在排水口以下设存水弯。其作用是在其内形成确定高度的水柱(一般为50～100mm)，该部分存水高度称为水封高度，它能阻挡排水管道内各种污染气体以及小虫进入室内。为了保证水封正常功能的发挥，排水管道的设计必需考虑配备适当的通气管。工作原理：利用静水压力反抗排水管内的气压变更作用：⑴防止小虫通过卫生器具进入室内⑵防止排水管内有害气体通过卫生器具进入室内S弯P弯洗脸盆专用水封4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

techbook(1)S形存水弯用于与排水横管垂直连接的场所。(2)P形存水弯用于与排水横管或排水立管水平直角连接的场所。(3)瓶式存水弯及带通气装置的存水弯一般明设在洗脸盆或洗涤盆等卫生器具排出管上，形式较美观。(4)存水盒与S形存水弯相同，安装较敏捷，便于清掏。4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

3、清通设备⑴检查口排水立管一般装于立管，多层或高层建筑的排水立管上每隔一层就应装一个，检查口间距不大于10m。但在立管的最底层和设有卫生器具的最高层必需设置检查口。另外，立管如装有乙字管，则应在该层乙字管上部装设检查口。检查口设置高度一般从地面至检查口中心1m为宜。较长的排水横管中间、弯头、存水弯处。检查口安装4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

⑵清扫口一般装于横管，尤其是各层横支管连接卫生器具较多时，横支管起点均应装置清扫口(有时亦可用能供清掏的地漏代替)。当连接2个及2个以上的大便器或3个及3个以上的卫生器具的污水横管、水流转角小于135°的污水横管，均应设置清扫口。清扫口安装不应高出地面，必需与地面平齐。为了便于清掏，清扫口与墙面应保持确定距离，一般不宜小于0.15m。横管上清扫口地面式清扫口4.阻火装置作用：高层建筑中，防止De≥110mm塑料管高温溶化引起的火灾贯穿扩散⑴阻火圈：阻火膨胀材料受热急剧膨胀封闭管洞，阻挡火灾通过管洞贯穿扩散。⑵防火套管：高温致使塑料管溶化，塌落堵塞管洞，阻挡火灾通过管洞贯穿扩散。阻火圈防火套管4-2卫生器具、管材与附件、通气系统与检查井

4.2.2排水管材与附件

排水管道按非满流设计，且污水中含有固体杂质，因此，排水系统中的水流运动为水、气、固三相流淌。其主要特点包括：（1）间歇排水，水量、气压变更幅度大；（2）流速变更猛烈；（3）事故危害大。为合理设计建筑内部排水系统，既要使排水平安畅通，又要做到管线短，管径小、造价低，因此需特地探讨建筑内部排水管系中的水气流淌物理现象。4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.1建筑内部排水的流淌特点4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.2水封的作用及其破坏缘由水封的作用利用确定高度的静水压力来反抗排水管内气压变更，防止管内臭气和有毒、有害气体进入室内。水封的破坏及其缘由因静态和动态缘由造成存水弯内水封高度削减，不足以反抗管道内允许的压力变更值时，管道内的气体进入室内的现象叫作水封破坏。（1）负压抽吸（2）正压喷溅（3）自虹吸现象（4）静态缘由4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.3横管内水流状态横管内的水流状态能量转换（公式4.3.1）水流状态a）急流段b）水跃段c）跃后段d）衰减段横管内的压力变更a）横支管内的压力变更b）横干管内的压力变更4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.3横管内水流状态4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.3横管内水流状态立管内的水流状态排水立管的水流特点（1）断续的非匀整流（2）水气两相流（3）管内压力变更立管内的压力变更（图4.3.5）4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.4立管内水流状态水流流淌状态A.附壁螺旋流（充水率ωt/ωj≤1/4）特点：a）水流沿管壁周边向下作螺旋运动；b）水流挟气作用不显著，管内气压稳定。4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.4立管内水流状态B.水膜流（1/4≤ωt/ωj≤1/3）特点：a）水流沿管壁周边作下落运动，形成有确定厚度的带有横向隔膜的附壁环状水膜流；b）横向隔膜厚薄不稳定，易被管内气流冲破，管内气压波动不大，不会造成水封的破坏。

C.水塞流（ωt/ωj≥1/3）特点：a）水膜厚度增加，横向隔膜形成频繁，有水塞形成；

b）管内气压波动大，造成水封的破坏。

4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.4立管内水流状态结论：在同时考虑排水系统平安牢靠和经济合理的状况下，排水系统内的最佳水流状态应为水膜流状态。此时既可保证确定的排水负荷，又能维持管内气压稳定，使管内水流畅通。4-3排水管道系统中水气流淌规律

4.3.4立管内水流状态主要考虑因素1、污废水的性质2、污废水污染程度3、污废水综合利用的可能性和处理要求4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.1.1排水系统的选择

4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

一、布置与敷设的原则

◆排水畅通，水力条件好；◆运用平安牢靠，不影响室内环境卫生；◆总管线短，工程造价低，占地面积小；◆施工安装、维护管理便利；◆美观；◆兼顾到其它管线的布置与敷设要求。1、排水横支管布置与敷设◆不宜太长，少转弯，一根支管连接的卫生器具不宜太多；◆不得穿过沉降缝、烟道、风道；◆不得穿过有特殊卫生要求的房间；◆不得布置在遇水易燃、爆炸或损坏的原料、产品和设备上；◆不得布置在食堂等操作烹饪的上方；◆距楼板和墙应有确定的距离，便于安装和修理；◆当悬吊在楼板下，接有3个以上卫生器具时，应设清扫口。◆是重力流，要求管道有确定坡度通向立管。4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

2、排水立管布置与敷设

◆应靠近排水量大的，水中杂质多，最脏的排水点处；◆不得穿过卧房、病房，不宜靠近与卧房相邻的内墙；◆立管宜靠近外墙，以削减埋地管长度，便于清通和修理；◆应设置检查口，其间距不大于10米，底层和最高层必需设置。◆一般设在墙角处或沿墙、沿柱垂直布置。4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

排水横管与立管连接，宜接受45°斜三通或顺水三通，排水立管与排出管的连接，或接受两个45°弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头。以保证水流顺畅。最低排水横支管，应与立管管底有确定的高差，以免立管中的水流形成的正压破坏该横支管上全部连接的水封。在立管仅设置伸顶通气管时，最低排水横支管与立管管底的垂直距离见规范。排水横支管连接在排水管或横干管上时，连接点距立管底部下游水平距离不宜小于3.0m，当靠近排水立管底部的排水支管的连接不能满足上述要求时，排水支管应单独排至室外检查井或实行有效的防反压措施。（一般一层的住户的排水管单独入检查井）4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

3、横干管及排出管的布置与敷设

◆排出管应以最短的距离排至室外，直线布置，不宜在室内转弯；◆建筑层数较多时，底层横管应单独排出◆埋地管不得布置在可能受重物压坏处和穿越生产设备基础；◆埋地管穿越承重墙或基础处应预留孔洞，管顶上部空间不宜小于0.15m；◆排出管与室外排水管连接处设检查井，井中心距建筑物外墙不宜小于3m；◆为防止管道受机械损坏，按不同的地面性质，不同材料排水管的最小埋深为0.4-1.0m。4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

二、住宅排水的设置同层排水方式要求接受后排水式的卫生洁具，在本层将污废水排至立管，并做好地漏的设置。隔层排水：排水支管穿过楼板，在下层住户的天花板上与立管相连。

同层排水：同楼层的排水支管与主排水支管均不穿越楼板，在同楼层内连接到主排水立管上。4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

同层排水

隔层排水4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

降板法同层排水降板同层排水管道安装示意图4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

塑料排水管线膨胀系数大，应依据管道位置及接口形式考虑设置伸缩节，消退管道的热胀冷缩应力。PVC-U排水管伸缩节大样4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

浙江建设职业技术学院3-3排水管道的布置与敷设

3.3.2排水管道的敷设

浙江建设职业技术学院排出管穿承重墙或基础处应预孔洞，且管顶上部净空高度一般不小于0.15m。排水穿过地下室、地下构筑物外墙，应预留孔洞或预埋防水套管。排水立管上的最低横支管与立管底部要有防反压距离。否则应单独排至室外检查井或其他防反压措施施浙江建设职业技术学院3-3排水管道的布置与敷设

3.3.2排水管道的敷设

浙江建设职业技术学院防反压距离≥3米防反压距离由楼层数定浙江建设职业技术学院3-3排水管道的布置与敷设

3.3.2排水管道的敷设

浙江建设职业技术学院PVC-U塑料排水管道的固定、滑动两用管卡浙江建设职业技术学院3-3排水管道的布置与敷设

3.3.2排水管道的敷设

浙江建设职业技术学院2、同层排水本层卫生器具排水管不穿越楼板进入下层空间，均敷设在本层楼面上。一般用于住宅厨、卫排水。

降板法同层排水降板同层排水管道安装示意图浙江建设职业技术学院3-4污水局部处理与提升

3.4.1污水局部处理

浙江建设职业技术学院1、化粪池——粪便污水的处理装置原理——利用沉淀和厌氧发酵去除生活污水中有机物。效果——污水停留12～24h后，悬浮物去除率60％左右；贮存时间≥90d，细菌病毒去除率25％～75％。化粪池浙江建设职业技术学院3-4污水局部处理与提升

3.4.1污水局部处理

浙江建设职业技术学院2、隔油池——含油污水的除油装置。防止含植物油和动物油脂的污水凝固附着在管道壁面上致使管道过水断面减小或堵塞；防止含汽油、柴油的污水进入排水管道，产生挥发性气体，危害人身平安。浙江建设职业技术学院3-4污水局部处理与提升

3.4.1污水局部处理

浙江建设职业技术学院3、降温池——降低废水温度排水水温≥40℃时，高温水和气体，给排水管道的维护管理和管道的接口、密封以及运用寿命带来影响。降温池（左图隔板式、右图虹吸式）浙江建设职业技术学院3-4污水局部处理与提升

3.4.1污水局部处理

浙江建设职业技术学院4、沉沙池——去除污水中无机杂质原理：依靠重力作用分别污水中大密度、大颗粒无机杂质五、通气系统的布置与敷设

◆层数不高，卫生器具不多的污水管道应设伸顶通气管，高出屋面不小于0.3m，停人屋面应大于2m；◆层数较高，卫生器具较多，则排水量较大，将排水管和通气管分开，设专用通气管道；◆通气立管不得接纳污水、废水和雨水，不得与通风管或烟道连接。◆通气立管的顶端应设网罩或风帽。排水立管安装排水支管安装（卫生间防水及正在进行的闭水试验）一住宅排水的设置同层排水方式要求接受后排水式的卫生洁具，在本层将污废水排至立管，并做好地漏的设置。隔层排水：排水支管穿过楼板，在下层住户的天花板上与立管相连。

同层排水：同楼层的排水支管与主排水支管均不穿越楼板，在同楼层内连接到主排水立管上。4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

同层排水

隔层排水4-4排水系统选择与管道布置敷设

4.4.2排水管道的布置与敷设

通气管系通气管系的作用（1）使室内污水管道与大气相通，使管道中散发的有毒有害气体排入大气；（2）保持管道中的气压平衡，防止存水弯中的水封受到破坏，使管内水流畅通；（3）常常有簇新空气流通于管道内，可避开管道因废气而遭遇锈蚀。通气管系的种类及设置原则（1）种类A伸顶通气管B协助通气管系（A）专用通气立管（B）主、副通气立管和环形通气管（C）平安通气管（D）结合通气管排水立管与最上层排水横支管连接处向上垂直延长至室外作通气用的管道。解除废气，平衡压力仅与排水主管连接，使污水主管内空气流通立管负荷高时连接环形通气管和排水立管，使排水支管和排水主管空气流通与环形通气管连接，使排水横支管空气流通在多个卫生器具的排水横支管上，从最始端卫生器具的下游端接至通气立管横管负荷高时卫生器具存水弯出口端接至主通气管卫生、安静要求高设有通气的排水立管的最大排水实力不通气的排水立管的最大排水实力（2）设置原则一般2层或2层以上的生活污水管道，有污水立管，必需设置伸顶通气管；只有1层的建筑可以不设伸顶管；底层单独出户管不设伸顶管；当立管所承纳的排水负荷较大，立管所担当的排水负荷超过临界流量时，需设置专用通气立管，以增加立管的通气实力；当横管所承纳的排水负荷较大时，需设置主、副通气立管和环形通气管，以增加横管的通气实力；a)排水横管上有4个以上卫生器具，且管长大于12米b)排水横管上有6个以上大便器c)排水横管的充溢度大于0.5横管长度大于12米时，需设置平安通气管；结合通气管用于连结排水立管和通气立管。通气管系的安装伸顶通气管的安装

a）伸出屋顶高度0.5~0.7mb）上人屋面不小于1.8mc）出口4m内有门窗时，高于门窗上边缘

0.6md）不能设在挑出部位下（阳台、遮阳板、遮雨板）协助通气管的安装a）通气立管上下端的位置b）环形、平安通气管的末端高度c）结合通气管的数量及安装方法通气管的管径确定a）通气立管的管径与排水立管的管径相同或小一级b）结合通气管管径与通气立管管径相同c）汇合通气管断面面积总管断面积F=fmax+m∑fn5-4污水提升和处理污水泵：潜污泵，自动限制集水池：容积不小于最大一台水泵5min的抽水量，每小时启动次数不超过6次；不得大于6h平均污水量；水深1~1.5m；设集水坑（深0.5m）泵站：地下室或底层化粪池：水力停留时间8~24h，2~3格，离建筑物不小于5m除油池除泥/除砂池排水立管的通水实力水膜流运动的力学分析目的：确定水膜流阶段排水立管在允许压力波动范围内的最大排水实力A）水膜流的运动特征水膜流形成后比较稳定，向下作加速运动，水膜厚度近似与下降速度成反比。随着水流下降速度的增加，水膜所受管壁摩擦力也随着增加。直至水膜所受的管壁摩擦力与重力达到平衡时，水膜的下降速度与厚度不再变更，此时的流速称作终限流速（vt）；从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度称作终限长度（Lt）。B）水膜流运动的力学分析排水立管中的水膜可近似看作一个中空的圆柱状物体（图5-28），在下降过程中同时受到重力W和管壁摩擦力P的作用。取一个长度为△L的单元体进行分析，依据牛顿其次定律有：F=ma=m（dv/dt）=W–P（5-2）其中W=mg=Q·ρ·t·g（5-3）P=τ·π·dj·△L（5-4）τ=（λ/8）·ρ·v2（5-5）λ=0.1212（KP/e)1/3(5-6)v=△L/t(5-7)将（5-3、4、5、6、7）带入（5-2），整理后有：（m/ρt）·（dv/dt）=Q·g-（0.1212π/8）·（Kp/e)1/3v3·dj(5-8)当水膜达到终限流速vt时，水膜厚度达到终限流速时的水膜厚度et，此时水流速度不再变更，加速度a=dv/dt=0，式（5-8）可整理为：vt=[（21Q·g/dj）·（e/Kp）1/3]1/3(5-9)终限流速时的排水流量Q=etvtπdj(5-10)将（5-10）带入（5-9）得vt=2.22（g3/Kp）1/10·（Q/dj）2/5=4.4（1/Kp）1/10·（Q/dj）2/5=1.75（1/Kp）1/10·（Q/dj）2/5（Q：L/s，dj：cm）(5-11)

依据终限长度的定义，利用数学方法推得：Lt=4.4（1/Kp）1/10·（Q/dj）2/5(5-12)立管在水膜流时的通水实力在水膜流状态，当达到终限流速时，水膜下降速度和厚度保持不变，立管通水实力也不变，表达式为：Q=（1/10）ωt·vt(5-13)将ωt=πet（dj–et）和式（5-11）带入，有：

Q=0.3686（1

/Kp）1/6[（dj–

et）et]5/3/dj2/3

(5-14)

化简后有：

Q=0.0365（1

/Kp）1/6α5/3/dj8/3(5-15)

其中，

Q：排水流量，L/s；

α：充水率（α=ωt/ωj）

dj：立管内径，m；

Kp：当量粗糙高度，见表5-6。影响立管内压力波动的因素及防止措施立管（横支管入口处）最大负压

P1=-ρβvt2

或P1=-1.53ρβ（1

/Kp）1/5（Q

/dj）4/5

P1：立管