第3章建筑雨水排水系统

第6章建筑屋面雨水排水系统6.3雨水排水系统的水力计算6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算１．设计暴雨强度雨水设计流量是雨水排水系统最基本的参数，按降雨强度计算，各地区的气候条件不同，降雨强度计算公式不同：式中

q——设计降雨强度，L/s·ha；

P

——设计重现期，a；

t——降雨历时，min；

A、c、n、b——当地的降雨参数，根据统计方法确定。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算各地的降雨强度公式可以在室外排水设计手册中查出。如当地无降雨强度公式时，可以根据当地雨量记录进行推算，或借用邻近地区的降雨强度公式进行计算。

北京地区的设计降雨强度可按下式计算：6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算

屋面雨水排水管道的设计降雨历时可按5min计算，居住小区的雨水管道设计降雨历时应按下式计算：式中

t——降雨历时，min；

t1

——地面集水时间，min，视距离长短、地形坡度和地面覆盖情况而定，一般可以选5～10min；

M

——折减系数，小区支管和接户管：M=1，小区干管、暗管：M=2，明沟M=1.2；

t2

——排水管道内的雨水流行时间，min。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算２．汇水面积F（1）屋面的水平投影面积计算，而不是屋顶的实际面积计算。（2）对于高出屋面的侧墙的汇水面积计算：1）一面侧墙，按侧墙面积的50%折算成汇水面积；2）二面相邻侧墙，按二面相邻侧墙面积的平方和的平方根的50%折算成汇水面积；3）两面相对等高侧墙，可不计汇水面积；4）两面相对不同高度侧墙，可按高出低墙上面面积的50%折算成汇水面积；6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算２．汇水面积F

（3）坡度大的屋面，当屋面竖向投影面积大于水平投影面积的10%，则竖向投影面积的50%折算成汇水面积；（4）窗井、贴近建筑外墙的地下汽车库出入口坡道和高层建筑裙房屋面的雨水汇水面积，还应附加其高出部分侧墙面积的1/2；（5）屋面按分水线的排水坡度划分为不同排水区时，应分区计算集雨面积。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算３．设计重现期设计重现期根据建筑物的重要程度、汇水区域的性质、地形特点、气象特点等因素确定。近年来，由于建筑标准的不断提高，P值也有增大的趋势，各种汇水区域的设计重现期不宜小于下表中的数值。

6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算各种汇水区域的设计重现期

汇水区域名称设计重现期（a）屋面一般性建筑2～5重要公共建筑≥10室外场地小区1～3车站、码头、机场的基地2～5下沉式广场、地下车库坡道出入口5～506.3雨水排水系统的水力计算

径流系数6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算４．雨水量计算公式雨水设计流量按下式计算：式中

Q——雨水设计流量，L/s；

qj——设计暴雨强度，L/s·ha；

Ψ——径流系数

F——汇水面积，㎡。

注：当采用天沟集水且沟檐溢水会流入室内，设计暴雨强度应乘以1.5的系数。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.1屋面雨水设计流量计算

式中Q——雨水设计流量，L/s；

Ψ——径流系数，建筑屋面可采用Ψ

=0.9；

F——汇水面积，㎡；

h5——当地降雨历时为5min时的小时降雨厚度，mm/h。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数１．雨水斗泄流量重力流状态下，雨水斗的排水状况是自由堰流，通过雨水斗的泄流量与雨水斗进水口直径和斗前水深有关，可按环形溢流堰公式计算：半有压流和压力流状态下，排水管道内产生负压抽吸，通过雨水斗的泄流量为：

6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数各种类型雨水斗的最大泄流量可按下表选取。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数２．天沟流量屋面天沟为明渠排水，天沟水流流速可按明渠均匀流公式计算式中

Q——天沟排水流量，m3／s；

v——流速，m／s；

n——天沟粗糙度系数，与天沟材料及施工情况有关，见各种抹面天沟n值表；

i——天沟坡度，不小于0.003；

ω——天沟过水断面积，m2。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数各种抹面天沟n值表天沟壁面材料n天沟壁面材料n水泥砂浆光滑抹面0.011喷浆护面0.016～0.021普通水泥砂浆抹面0.012～0.013不整齐表面0.020无抹面0.014～0.017豆砂沥青玛碲脂表面0.0256.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数３．横管横管包括悬吊管、管道层的汇合管、埋地横干管和出户管，横管可以近似地按圆管均匀流计算：I的确定分为重力流和重力半有压流两种情况。横管的管径根据各雨水斗流量之和确定，并宜保持管径不变。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数I—水力坡度，重力流的水力坡度按照管道敷设坡度计算，金属管不小于0.01，塑料管不小于0.005；重力半有压的水力坡度与横管两端管内的压力差有关，按下式计算：式中

h——横管两端管内的压力差；mH20，悬吊管按其末端（立管与悬吊管连接处）的最大负压值计算，取0.5m，埋地横干管按起端（立管与横干管连接处）的最大正压值计算，取1.0m；

Δh——位置水头，mH20；悬吊管是指雨水斗顶面至悬吊管末端的几何高差，m，埋地横干管是指其两端的几何高差。

管径

I75mm100mm150mm200mm250mm0.023.076.6319.5542.1076.330.033.778.1223.9451.5693.500.044.359.3827.6559.54107.960.054.8610.4930.9166.57120.190.065.3311.4933.8672.92132.220.075.7512.4136.5778.76142.82多斗悬吊管（铸铁、钢管）最大排水能力（L/s）[措施]

管径

I90×3.2110×3.2125×3.7160×4.7200×5.90.025.7610.2014.3027.6650.120.037.0512.4917.5133.8861.380.048.1414.4220.2239.1270.870.059.1016.1322.6173.7379.240.069.9717.6724.7747.9186.800.0710.7719.0826.7551.7593.76多斗悬吊管（塑料管）最大排水能力（L/s）[措施]6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数４．立管重力流状态下雨水排水立管按水膜流计算：式中

Q——立管排水流量，L/s；

Kp——粗糙高度，m，塑料管取15×10－6m，铸铁管取25×10－5m；

α——充水率，塑料管取0.3，铸铁管取0.35；

d——管道计算内径，m。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数重力半有压流状态雨水排水立管按水塞流计算，铸铁管充水率：α＝0.57～0.35

小管径取大值，大管径取小值。重力半有压流除重力作用外，还有负压抽吸作用，故：重力半有压流系统立管的排水能力大于重力流。单斗系统立管管径：与雨水斗口径、悬吊管管径相同；多斗系统立管管径：根据立管设计排水量按重力半有压流立管的最大允许泄流量表确定。重力流屋面雨水排水立管泄流量[规范]重力半有压流立管的最大允许泄流量表[手册]管径（mm）75100150200250300排水流量（L／s）多层建筑10194275135220高层建筑122555901552406.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数５．溢流口功能：主要是雨水系统事故时排水和超量雨水排除。按最不利情况考虑，溢流口的排水能力应不小于50年重现期的雨水量。溢流口的孔口尺寸可按下式近似计算：式中

Q——溢流口服务面积内的最大降雨量，L/s；

b——溢流口宽度，m；

h——溢流孔口高度，m；

m——流量系数，取385；

g——重力加速度，m/s2，取9.81。6.3.2系统计算原理与参数

５．溢流口6.3.2系统计算原理与参数

５．溢流口6.3.2系统计算原理与参数

５．溢流口H6.3.2系统计算原理与参数

５．溢流口6.3.2系统计算原理与参数

５．溢流口6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.2系统计算原理与参数５．溢流口屋面雨水最小排水能力

q屋面雨水管道的排水系统+q溢流设施宣泄雨水能力=q总排水能力

一般建筑：P排水+P溢流≥10aqY重要建筑：P排水+P溢流≥50aqY

6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤１．普通外排水系统(宜按重力无压流系统设计)根据屋面坡度和建筑物立面要求，布置立管，确定立管间距；计算每根立管的汇水面积；求每根立管的泄水量；按堰流式斗雨水系统查重力流立管最大允许泄流量表，确定立管管径。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤

２．天沟外排水天沟布置即确定天沟的分水线及每条天沟的汇水面积；按照屋面的构造一般应在伸缩缝或沉降缝作为天沟分水线，单坡的排泄长度不得大于50m。天沟较长时，坡度不能太大，但最小坡度不得小于0.003。确定天沟断面天沟形状：矩形、梯形、半圆形、三角形等。天沟尺寸：根据排水量、天沟汇水面积计算，根据每一条天沟应该排泄的雨水量计算天沟断面面积ω。设计时：常采用断面净尺寸为400mm×400mm，保护高度不小于

100mm。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤天沟布置图天沟消能池检查井雨水斗沉降缝6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤计算水流速度根据天沟的断面尺寸，应用明渠均匀流公式计算天沟的允许水流速度υ和允许泄流量Q。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤式中Q

——雨水的允许泄流量，L/s；

ω——天沟的迂水断面面积，m²；

v——天沟内水流速度，m/s；

R——水力半径，m

；

i——天沟坡度，i≥0.003

；

n——天沟粗糙度系数，与天沟材料及施工情况有关，见各种抹面天沟n值表。各种抹面天沟n值表点击查看6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤计算需要排除的雨水量根据建筑物的性质选定设计重现期P，根据当地的暴雨强度公式计算q5

或h5

，则需要排除的雨水量按式计算为：

K——校正系数，一般取1。当屋面坡度较大时且短时积水会造成危害时（例如有的天沟溢水会流入室内），取1.5。比较qy、Q，应满足：Q≥qy

，以保证天沟的安全排水。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤

溢流口为防止降雨量过大时，天沟翻水危害建筑物安全，在女儿墙上，山墙上设置溢流口。溢流口的排水量按堰流的流量公式计算：式中

Q——溢流口流量，L/s；

m——流量系数；

b——溢流口宽度，m；

H——溢流口前的水头，m。

其中的流量应能够达到设计重现期对应的暴雨流量。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤天沟的设计计算有两种情况：

已知：天沟的长度、形状、几何尺寸、坡度、材料和汇水面积求解：校核重现期是否满足要求

已知：天沟的长度、坡度、材料、汇水面积和设计重现期求解：天沟的形状和几何尺寸点击查看具体步骤点击查看具体步骤6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤３．重力流内排水系统计算的内容：

为了简化计算，迅速确定雨水斗的规格和数量，将雨水斗的最大允许泄流量换算成小时降雨厚度h5情况下最大允许汇水面积。选择布置雨水斗，布置连接管、悬吊管、立管、排出管和埋地管,计算确定连接管、悬吊管、立管、排出管和埋地管管径。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤３．重力流和重力半有压流内排水系统小时降雨厚度h5情况下最大允许汇水面积。

径流系数ψ已知，将雨水斗最大泄流量表中的雨水斗最大允许泄流量带入上式，可得雨水斗最大允许汇水面积表，见雨水斗最大允许汇水面积表。雨水斗最大泄流量表点击查看重力流和重力半有压流内排水系统设计步骤：根据建筑物内部墙、梁、柱的位置，屋面的构造和坡度划分为几个系统，确定立管的数量和位置；根据各个系统的汇水面积，参照雨水斗最大允许汇水面积表确定雨水斗的规格和数量；确定连接管管径：连接管管径与雨水斗出水管管径相同。单斗系统，悬吊管、立管、排出横管的管径均与连接管管径相同。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤重力流和重力半有压流内排水系统设计步骤：计算悬吊管连接的各雨水斗流量之和，确定（重力流）或计算（重力有压流）水力坡度，查悬吊管（铸铁管、钢管）

水力计算表或悬吊管（塑料管）水力计算表，确定悬吊管的管径，悬吊管的管径宜保持不变。计算立管连接的雨水斗泄流量之和，查立管最大允许泄流量表，确定立管管径，当立管只连接一根悬吊管时，因立管管径不得小于悬吊管管径，所以立管管径与悬吊管管径相同。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步骤重力流和重力半有压流内排水系统设计步骤：排出管管径一般与立管管径相同；如果为了改善整个雨水排水系统的泄水能力，排出管也可以比立管放大1级管径。计算埋地干管的设计排水量，确定（重力流）或计算（重力有压流）水力坡度，为保障排水通畅，埋地管坡度应不小于0.003，查附录6.3确定埋地横干管的管径。6.3雨水排水系统的水力计算

6.3.3设计计算步