山地建筑排水設計探討

文/甘起東 廣州市設計院 廣東廣州 510620

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山地建筑排水設計探討

文/甘起東 廣州市設計院 廣東廣州 510620

山地建筑因地形復雜，在排水設計上有一定的困難，本文結合工程實際經驗，介紹了一些山地建筑排水設計中出現的問題，并提出合理有效的排水設計方式。

山地建筑；排水設計

隨著社會經濟以及工程技術的發展，一方面，伴隨著城市化的進程，土地資源的需求與供給之間的矛盾日益明顯，另一方面由于城市生活導致長期以來對大自然的疏遠和隔離，人們愈加渴望回到自然中去，山地建筑愈發普遍。相對于平地，山地建筑地形的復雜性，排水組織困難，與平地項目有較大的不同。本文結合工程經驗，分析原因并提出可行措施。

1、下沉部位排水

在山地項目中往往需要進行場地整平，為了節約投資，建筑設計會將整平范圍盡量壓縮，這使得許多部位的排水點低于周邊小區市政管道所在室外地面，局部形成相對的下沉衛生間或下沉庭院，為防止小區市政管網排水倒灌，排水無法直接就近接入室外排水管道。

此時根據項目具體情況的不同，有重力流及壓力流兩種解決方案。

1.1重力流排水

當項目室外排水管道下游的地面標高低于排水點的地面標高，可采用重力流的方式排水，為相對下沉的排水點單獨敷設排水管道排入室外管道下游較低處。

如果排水點所在位置下方存在地下室，可在地下室內敷設排水管道，排水至室外排水管網下游。該方案不需要設置提升設備，但須考慮重力流排水管坡降對地下室凈高的影響。

1.2壓力流排水

當室外排水管道下游地面標高高于排水點地面標高，或受條件限制無法在地下室敷設排水管道時，則須設置提升設備，采用壓力流排水方式排水。

1.2.1污水及廢水的壓力流排水計算

根據《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003，2009年版）［2］4.7.7條，建筑物內的污水水泵的流量應按生活排水設計秒流量選定；當有排水量調節時，可按生活排水最大小時流量選定。

1.2.2雨水的壓力流排水計算

根據《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003，2009年版）［2］4.9.2條，設計雨水流量應按下式計算：

式中qy——設計雨水流量，L/s；

Ψ——徑流系數；

F——匯水面積，m2；

qj——設計暴雨強度，L/（s·hm2），應按當地或相鄰地區暴雨強度公式計算確定。

設計暴雨強度qj主要取決于設計暴雨重現期 P，根據《建筑給水排水設計規范》（GB50015-2003，2009年版）［2］第4.9.5條，下沉庭院重現期可取5～50年。但考慮到近年來南方地區暴雨頻發，且下沉式庭院積水別無出路，完全依賴潛水泵強排，如不能及時排水將引起嚴重積水，甚至會導致雨水倒灌入室內，因此重現期以采用100a為宜。為了確保排水安全，下沉庭院潛水泵應有不間斷的動力供應，并設置備用泵，而且需要考慮備用泵與主泵同時啟動的可能。

2、室外排水管道

但在山地建筑中，地面坡度往往較大，超過 10%的地面坡度屢見不鮮。在大坡度情況下，這樣設計可能會造成管道流速過大引起沖刷。

《室外排水設計規范》（GB50014-2006，2014年版）［4］第4.2.5條規定，非金屬排水管的最大設計流速宜為 5m/s。取設計充滿度為0.5，根據恒定流條件下排水管流速計算公式，可反算v=5m/s時塑料排水管在不同管徑下的管道坡度，詳見表1。

表1 不同管徑下的最大允許坡度

由表1可見，為保證流速不超過5m/s，即使采用DN200的排水管，管道坡度也不宜大于 0.07，且管徑越大。因此當地面坡度大于管道的最大允許坡降時，管道宜按最大允許坡度敷設，并適當設置跌水井。管徑為DN600以下時可采用豎槽式跌水井，一次跌水高度最大為4m，管徑在DN600以上是采用階梯式跌水井，一次跌水高度為2m。大量跌水會造成管道埋深加大。建議采用每座檢查井下游管道比上游管道降低一定高度（在規范允許范圍內）的辦法，可消化一部分高差；或在流速超過5m/s的管道采用金屬管道，盡量使管道坡度與道路坡度一致，減少跌水，進而減少管道埋深，降低工程造價。

3、截洪溝

當建筑場地位于山坡下時，為了防止徑流到處漫流，沖蝕山坡及建筑，可設置截洪溝攔截山坡上的徑流。

截洪溝水力計算按明渠均勻流公式計算：

Q——截洪溝在正常水深下通過的流量（m3/s）；

Ω——截洪溝過水斷面面積（m2）；

C——流速系數；

I——溝底縱坡。

當設計流量已知時，可用試算法計算斷面尺寸。

截洪溝的縱坡應根據地形、溝的材質等條件確定，以保證溝內流速滿足規范的要求。山地建筑的場地起伏不定，當地形縱坡較大時，溝底縱坡如按較小坡度設計，將導致溝深過大，增加造價，同時也脫離實際情況；如溝底縱坡按地形坡度設計，又會導致溝內流速過大，對截洪溝形成沖刷。此時可考慮按地形坡度設計，并設置跌水消能。跌水高度在3m以內，可采用單級跌水；超過3m時可采用多級跌水，將截洪溝做成梯級渠道，每級高0.3～0.6m。如設計得當，多級跌水即可取得較好的消能效果，可避免建設較深、較長的消力池，節省造價，在實際工程中取得了良好的效果［6］。

［1］盧繼威，王海松著.山地建筑設計.北京：中國建筑工業出版社，2000.

［2］GB50015-2003（2009年版）建筑給水排水設計規范.

［3］馬敏.下沉廣場雨水泵設計流量及集水泵坑調節容積設計探討.給水排水，2014，40（9） 65～68.

［4］GB50014-2006（2014年版）室外排水設計規范.

［5］中國市政工程東北設計院.給水排水設計手冊第 7冊（城市防洪）.北京：建筑工業出版社，2000.

［6］陳健聰.趙力軍.孔紅.多級跌水模型在特大落差明渠排洪工程中的分析與應用設計［J］.給水排水，2007，（S2）.

注：本文論述的山地指從建筑場所的角度出發，地形起伏變化但不一定在山區的建筑用地。