虹吸雨水系統技術探討及工程應用

摘要:對虹吸雨水系統的工作原理進行了分析，與傳統重力流排水系統進行比較，同時結合工程實例闡述了虹吸排水系統原理及施工工藝、安裝要求等內容。

關鍵詞：虹吸雨水系統；雨水斗；施工

隨著我國城市化進程的不斷加快以及屋面雨水排水系統的迅猛發展，屋面虹吸雨水系統正在被廣泛的應用，特別是在大面積屋面雨水系統中的應用取得了很好的效果。虹吸雨水系統一般由虹吸雨水斗、無坡度懸吊管、雨水立管和雨水出戶管組成。

1 虹吸雨水系統原理

虹吸雨水打破了常規的重力流雨水系統，在降雨初期，屋面雨水高度未超過雨水斗高度時，整個排水系統工作狀態與重力排水系統相同，當降雨量加大屋面積水高度超過雨水斗高度時，減少了雨水進入排水系統時所夾帶的空氣量，管道內逐漸呈負壓狀態，使系統中排水管道呈滿流狀態，將傳統的“重力流”變為“滿管流”，即形成虹吸作用，屋面雨水在管內負壓的抽吸作用下轉變為高效的排放系統即虹吸雨水系統。

2 虹吸雨水系統與重力流雨水系統的優勢

與重力流雨水排放系統相比，虹吸雨水系統具有以下優勢：

2.1 管道管徑比重力流管道管徑小1/2～2/3，節約管道成本；由于壓力流管道按滿管流設計，橫管敷設不需要坡度，且管道管徑較小，從而降低各專業配合施工難度，使建筑有效空間更大，為綜合管線布置提供了便利；

2.2 雨水斗在屋面上布點靈活，能夠適應現代建筑的藝術造型，能夠滿足建筑實用性、美觀性、科學性的要求；

2.3 由于虹吸作用時管內水流流速很高，因此系統具有較好的自清潔作用，不需要定期清理管道，節約運營成本；

2.4 虹吸雨水斗的排水能力大大高于同樣規格的重力流雨水斗，因此可減少雨水斗的設置數量，從而減少屋面預留空洞工作及屋面漏水幾率，減輕屋面防水的工作壓力；

2.5 虹吸式屋面雨水排水系統屬單相滿管流，在同樣條件下，相同的屋面匯水面積可減少管道的數量和直徑，從而減少室外雨水檢查井的數量；

2.6 虹吸雨水系統工作穩定性高，系統壽命周期長。

3 虹吸雨水系統工程概況實例

3.1 中山永安國際酒店位于中山市南區竹園村，建筑面積62850平米，地下二層，地上18層，四層商業裙樓面積25600平方米。設計要求：設計重現期為50年，按照當地暴雨強度計算q50=0.07125L/s.M2，總匯水面積約15830平方米，為更好的解決大面積屋面雨水排放問題，裙樓部分采用虹吸雨水系統，共10個系統，共有虹吸雨水斗58個。水平懸吊管及主立管選用DN150規格，虹吸雨水斗與水平管之間的連接管采用DN80、DN100規格，管材選用HDPE高密度聚乙烯管，這種管材能承受較大的沖擊力，具有很好的韌性、耐磨耐酸堿性耐腐蝕性，且不會因彎曲而破裂、折斷，抗極端溫度范圍大，管材彈性模量小，可吸收管內水流噪音，同時管子自身重量輕，便于運輸、安裝，管道電熔連接安全可靠，使用壽命長等優點。

在降雨時在天溝水深達到一定深度時，雨水蓋過雨水斗實現氣水分離，在降雨強度達到設計暴雨強度時，增個管道系統呈現滿流狀態，在立管處因水流跌落產生抽吸作用，從而進入虹吸高效排水狀態。

3.2 虹吸雨水排水系統深化設計

根據最終確定的品牌，與設計院進行溝通協調，在充分理解設計意圖的情況下，核對虹吸雨水排水系統匯水面積的太小、雨水斗的分布情況及現場實際情況，與生產廠家一起利用專業計算軟件對虹吸雨水系統進行深化設計，合適的雨水斗的位置、數量及其安裝方式，確定系統管道管徑，以及與其它專業安裝有無沖突，以盡量減少日后施工中的改動，確認土建圖紙上雨水斗預留洞及管線穿墻（或樓板）處預埋套管等位置是否準確有無遺漏等。報設計院審核后出圖，然后嚴格按照圖紙施工，保證虹吸雨水排水系統正常使用。

3.3 施工工藝流程

施工準備—管道、管件及附件、工具檢驗-預埋預留—支架制作安裝—天面雨水斗安裝—干管、支管安裝—埋地段管道安裝—灌水通水試驗—交工驗收。

管道施工前必須熟悉設計圖紙及相關施工及驗收規范，編制施工方案及技術交底，制定材料、設備機具、勞動力計劃以及與設計、監理、業主進行圖紙會審等施工準備工作。工程所使用的管材、管件應具有產品質量合格證、質量檢驗證明，管道外觀應光滑平整、無裂紋、脫皮、凹陷，管件完整，無缺損變形等。預埋預留工作：天面天溝施工時，由土建單位在天面雨水斗安裝位置預留孔洞，埋地管段配合土建及地坪施工提前進行管道埋地施工。

3.4 HDPE高密度聚乙烯管道安裝

HDPE高密度聚乙烯管采用電熱熔連接，接口的質量對系統運行起著至關重要的作用，系統的嚴密性是形成虹吸排水的重要前提條件，在降雨時由于連接的嚴密性不好導致系統有大量空氣進入造成虹吸雨水系統始終以傳統重力流工作，排水效率極大的降低，虹吸雨水系統發揮不了應有的效果，所以必須使用專用工具進行焊接，嚴格按照焊機使用規程、相關規范及作業指導書要求進行施工，確保接頭的質量。

管道的安裝按照雨水斗、支管、立管、埋地管的順序進行施工，能夠預制的盡量預制以加快施工進度。管線的安裝關鍵是定位準確，特別是彎頭、大小頭、三通等處的定位。所有管道長度的度量均以管道中心為準，所有彎頭、三通、變徑接頭均以與聯接管中心交點為準。要特別注意水平管的標高不能任意變動，以免破壞虹吸條件。安裝時要特別注意管道的配置，因為液體在管道中沿著管壁流動，當條件具備產生虹吸時也有一個過程，由重力流發展為脈沖流，再發展為氣液混合流，最后為滿管流。因此，施工過程中要注意正確配置管道，采用“順水”方式，保證管道不進入空氣。

3.5 固定系統安裝

在管道內形成虹吸滿流時，水流較大對管道的沖擊也較大，所以就要求對管道的固定系統有較高的要求，固定系統對虹吸系統及建筑結構起到至關重要的保護的作用。虹吸雨水系統管道的固定裝置包括與管道平行的方形鋼導軌，管道與方形鋼導軌間的連接管卡(根據不同的管徑，每隔0.8至1.6米布置管卡)，用于固定鋼導軌的吊架及鍍鋅角鋼。安裝固定系統還包括管卡配件，這些配件可以固定管道的軸向，利用錨固管卡安裝在管道的固定點。安裝固定系統可以防止在剛性安裝的排水系統中，由于熱脹冷縮受到阻隔而產生的力對建筑結構造成的破壞；可以吸收熱脹冷縮導致的管道位移，由連接件傳至方形導軌，避免引起系統的變化，同時，還可以避免管道因為懸掛受力而變形。嚴格安裝設計圖紙要求布置導向支架和固定支架。

3.6 雨水斗安裝

雨水斗是整個虹吸系統的關鍵部分，它的穩流性對系統整體性能起著至關重要的作用。與普通雨水斗的主要區別在于有結構獨特的空氣擋板，空氣擋板不僅能有效地阻止空氣進入尾管，而且對由空氣擋板下面流入尾管的雨水具有整流作用。在天溝施工時做好雨水斗處的預留洞工作和防水工作，將預留空洞清理干凈，按照雨水斗的安裝技術要求進行安裝，調整水平以至保證天溝內的雨水能夠通過雨水斗排凈，同時做好相應的防水措施，安裝完畢后采取措施用臨時保護蓋板封好，防止垃圾、雜物堵塞雨水斗。

3.7 虹吸雨水系統灌水試驗

虹吸雨水系統所有實體工程安裝完畢后，必須按照規范和設計要求進行灌水、通水試驗，對于埋地管段必須做灌水試驗，灌水高度不低于底層地面高度，灌滿水后15min后液面不下降，管道接口無滲漏即合格。室內雨水管道灌水高度必須到每根立管上部雨水斗，持續1h，不滲不漏為合格。灌水試驗合格后進行整個虹吸雨水系統的調試工作，在每個區域進行放水與設計最大雨量進行試驗，檢驗系統的排水性能是否達到設計要求。

4 結語

虹吸雨水系統目前正廣泛的應用到商場、機場、展館、體育館等建筑屋面雨水系統中，滿足了人們對建筑的實用性、美觀性的要求。與傳統的重力流雨水系統相比，在經濟、技術上都取得了明顯的優勢，日趨走向成熟，虹吸式雨水系統適應了我國大發展的要求，具有廣闊的空間。

參考文獻

[1]GB50015-2003《建筑給水排水設計規范》

[2]GB50242-2002《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》

[3]CECS183:2005《虹吸式屋面雨水排水系統技術規范》