虹吸式雨水排水技术在建筑给排水工程中的应用研究

虹吸式雨水排水技术在建筑给排水工程中的应用研究

朱元元 吕彦彦

37050219810305**** 37052319831013****

摘要： 虹吸式雨水排水技术来源于欧洲，目前该方法经过多年应用实践，在全球各国得到广泛推广和使用，已是国内外公认的高效雨水排放处理方式。由于科学技术的不断发展和进步，现在该技术已经非常完善和成熟。我国紧跟世界的脚步，在上世纪末便引进了虹吸式雨水排水技术。虹吸式雨水排水技术主要原理是在给排水管道内产生负压、抽吸，将雨水虹吸式排放到外面。该技术广泛应用于热带地区、降水较多及雨季过长的地区，适合各种结构复杂的大型房屋建筑，具有排水动力强、排水效率高、施工简单等优势。基于此，本篇文章对虹吸式雨水排水技术在建筑给排水工程中的应用进行研究，以供参考。

关键词：虹吸式；雨水排水技术；建筑给排水工程；应用研究

引言

随着我国改革开放，资金和新技术大量涌入，我们引入了欧洲的虹吸式屋面雨水排水系统设计技术，为解决建筑物尤其是大型复杂建筑物的屋面雨水的排泄问题，提供了崭新的思路和方法。虹吸式雨水排水系统较之于重力式雨水排水系统，具有排水能力强、系统管径小、立管数量少、排水量大、悬吊管无需坡度、埋地管和检查井数量少等特点，并且具有良好的自清能力，还节省空间、方便安装，非常适合于大屋面、大跨度的屋面雨水排水工程。

1虹吸式排水系统原理

虹吸现象常见于日常生活中，是一种物理现象，主要利用两个不同液面的高度差，将气压差和重力转化为动力。当高差部分的液体在管道中自上而下流动，使得管道中产生压力，水流就会被不断地挤压出管道。利用建筑物和管道的高度差，一旦雨量加大，雨水斗的高度就会被屋面的雨水高度所超过。雨水流量被防漩涡雨水斗控制，减少了漩涡和排水系统中的空气量，从而达到排水管道始终处于满流状态。高度差值越大，压力越大，水流越大，排水速度也就越快。虹吸式雨水排水系统在作用过程中，排水管聚集的雨水，从排水管内的最高点在重力的作用下产生负压。受到了大气压强的影响，真空状态逐渐在水管内形成，从而形成虹吸现象。虹吸式雨水排水系统借助此现象，在排水管道的设计上利用了高度差，在雨水量不同的情况下产生了不同的排水效果。在雨水不充沛的地区，或者雨量不大的情况下，自然借助重力效果进行排水作用；如果是热带等雨水量大的地区，则启动虹吸式原理，使排水效果增强，雨水大量且快速地排出。虹吸式雨水排放系统由满管流、波浪流、活塞流、泡沫流及脉冲流等阶段组成。突破了原有的重力排水方式的单一性和局限性，使虹吸式排水方法的应用日益广泛。

2虹吸式雨水排水技术的应用优势

大量工程实践经验表明，在相同的环境和条件下，虹吸式雨水排水技术的排水效果具有明显优势。虹吸式雨水排水技术需要的管道数量通常比传统重力式排水技术管道需求少，虹吸现象可减少气体对水流的阻力，排水量和排水效果更好。由于虹吸式原理在技术方面更为先进，虹吸式排水管的设计更合理，保证了虹吸式排水效果。雨水斗的特殊设计可以调整管内雨水的流态，利用重力和大气压强作用，保证管道处于满流状态，在不存在坡度的施工环境下，铺设悬吊管可增强排水管内的水流速度，并提高虹吸效果，排水管道在高效排水的同时还具有自清洁的作用，顺畅的管道可大大降低给排水管道投入使用后的维修成本。排水管道可尽量选择较小管径，需要的管道长度低于传统式排水管道，可降低工程施工成本，减少工程施工量。

3虹吸式雨水排水技术在给排水工程的应用策略

3.1虹吸雨水系统设计

虹吸流雨水排放系统的特点是：所有的管道在指定的降水强度下达到1的流量系数，管子内的压力也有别于大气压强。通过利用建筑物所产生的压头，管径的设计可按满管流进行计算。因此，可实现利用小于重力流管径的管道快速排出相同的雨水量。虹吸雨水系统设计在超高层建筑中的应用非常具有挑战性，其设计难题主要在负压的控制，以精算管内的压力为关键。由于拥有非常大的水头，满管系统拥有非常大的能量，能够以非常高的流速、小管径排出大雨量的雨水。其次，正确地判断系统余量。防止管内因负压而产生气化，对虹吸造成破坏。

3.2虹吸式雨水排水系统具体应用

在建筑物排水系统的作用过程中，如果遇到降水量增大的情况，排水管则会满流，导致支吊架承受较大压力，从而产生剧烈的晃动。由于各管段之间的负压变化不均，使得虹吸现象不连贯。如果排水管数量和管径设计得不合理，会发生雨水无法顺利且快速排出的情况，从而导致雨水聚集，对建筑物造成破坏，以及发生渗漏等问题。后续的维修、护理也在一定程度上存在问题。在建筑物给排水设计过程中，还应注意空间的使用和形象的美观。减少对室内空间占用的同时，保证排水系统稳固顺利进行的情况下，还应最大限度地降低该系统产生的噪声。虹吸现象属于物理现象，在作用过程中会有一定的声响和动力，但现代化的社会要求更为严格，应尽快提出相应的方法来对各种可能或已经出现的问题进行解决和改良。虹吸式雨水排放系统在其设计之初对管道型材有一定的要求，主要型材分为：HDPE管材、不锈钢材质、涂塑复合型管道。由于HDPE管材在经济方面和施工便捷度方面都表现得更为突出，故而在工程施工中被广泛应用。设计人员应根据实际情况和管道力学方面进行考虑和计算，选择管径大小合理的管道，以免因水流的流量不符而导致管材的浪费或管材爆裂等风险。硬聚氯乙烯因其内部光滑，能降低阻力，使雨水排放速度加快，降低管道内发生堵塞的情况，给建筑物给排水系统实施工程带来了极大的便利。

3.3形成和恢复虹吸排水的措施

（1）排水管灌水法。通过室内试验，只在排水管中灌水，当H（水头差）>Z（虹吸高度），即可形成自然的虹吸现象；当H=Z，则供水管内的空气会储存在虹吸管顶部，进水管和排水管中的水处于平衡而不会形成虹吸现象。通过不同虹吸高度排水管的灌水试验，H≥Z+0.5m能顺利地形成虹吸排水现象。（2）虹吸补偿法。采用虹吸补偿法的目的是当满足Z＞H时，利用虹吸补偿让整根虹吸管内充满水。使用时只需将补偿器和虹吸管顶部联接，对排水管和进水管分别灌水。（3）压水法。压水法是在虹吸管出口附近接上高压手动泵，往虹吸管中压水，当虹吸管水满后即卸去泵，就形成虹吸作用。（4）吸水法。吸水法采用的设备也是高压手动泵，只是连接水泵水管与压水法相反。由于泵的抽吸作用有限，只有当地下水位很高、虹吸排水管较短而顺直时，方可采用吸水法形成虹吸排水。在现场应用中，虹吸补偿器法和压水法较为常用，而虹吸补偿器法已在种植顶板防排水工程实践中被证明是行之有效的。

结束语

虹吸式雨水排水技术应用于建筑给排水工程中，取得良好的排水效果。实践证明该技术性价比高、安装便捷，在雨水排水工程中，应结合建筑具体特点分析雨水量，不断完善雨水排水技术，科学选择管道材料、确定合理的管径及充分利用管沟、管墩等保护雨水排水管道，不断加强排水系统的安全性。

参考文献

[1]戴宁晨.虹吸式雨水排水系统技术分析及建筑给排水设计应用[J].建筑与预算,2020,{4}(09):35-37.

[2]甘兆鸿.探析建筑给排水施工中的虹吸式雨水排水技术[J].科技创新与应用,2019,{4}(14):137-138.

[3]邹渊.屋面雨水虹吸排水系统施工常见问题及解决方法[J].安装,2018,{4}(07):62-64.

[4]邱云勇.虹吸式雨水排水系统施工及其质量控制[J].中国新技术新产品,2018,{4}(12):83-84.

[5]周小川.虹吸式雨水排水系统技术分析及建筑给排水设计应用[J].建筑技术开发,2017,44(11):38-39.