淺析屋頂排水系統的設計與思考

付歷章

四川大學錦江學院 四川 眉山 620000

1 屋頂排水系統的概念

屋頂排水系統將經過屋頂的雨水在為落入地表前進行收集和處理，再對水體進行統一的排放和使用的一種排水系統。屋頂排水系統的設計思路從生態循環的角度出發，再地表以下建立有集水處理設備，能夠再下雨時將屋頂的雨水收集起來進行二次利用，也能夠減少屋頂雨水對地表徑流的直接排放，從而達到對水體的在循環使用[1]。

2 屋頂對城市的影響

（1）對城市地表徑流。當雨水降臨城市時，由于地面硬化、排水管道過小等問題導致大量雨水無法及時排除，地表徑流由小到大不斷累積，超過城市排水系統的承載力，雨水不斷溢出。而城市的建筑物密集，屋頂的雨水徑流大大增加了城市地表徑流量。導致屋頂排水和地面排水幾乎同時匯集，地面排水系統在短時間內無法同時處理這些雨水，對城市內澇的產生有著直接的推動作用。

（2）對城市熱島效應。對建筑物屋面來說，屋面有著面積過大、熱傳導過快等缺陷。雨水經過屋頂由于短時間的讓屋面冷卻，導致屋面將熱量釋放，結合城市里密集的建筑屋面的儲熱現象，從而加劇城市熱島效應。

（3）對水的利用率。流經屋面的雨水總是會被直接排進河里，雨水大部分時候屬于中水，經過簡單處理是能夠用于城市生產用水的，但是城市屋頂的雨水很少有收集利用裝置，而城市綠化用水、道路灑水等方面需要消耗大量的水資源，也就容易導致大量使用生活用水，造成城市用水緊張的現象。屋面排出的雨水對于緩解城市生產用水問題有著重大的意義[2]。

3 屋頂排水系統的作用

（1）截留雨水。屋頂排水最直接的效果就是將流經屋面的大量雨水進行有序的收集、截留，以此來減少地表徑流的雨水流量。它能夠讓地面雨水和屋面雨水存在一個時間差，從而有序的排出雨水，通過緩解雨水的流量峰值，避免城市地面排水系統的雨水溢出。

（2）增加城市生態循環。雨水經過屋面排水系統之后，大部分的雨水會存留在固定的集水設施中。集水設施的底部排水口會與土壤進行連接，當雨水過多，無法儲存時，打開這個排水口，利用土的可松性、孔隙率、滲透系數等讓土壤進行吸水，從而避免雨水溢出的現象發生。大量的雨水被收集起來后，由于水的比熱容相對較大，當吸收周圍相同的熱量時，隨著水溫度的升高速度同周圍地面相比要低很多。而水進行蒸發時會吸收周圍的部分熱量，當這樣的水體大面積地出現在城市中時，可在一定程度上降低城市的熱島效應，從而降低當地的局部氣溫，能夠增加城市的舒適度。

（3）節約能耗。屋頂雨水有一定的污染物，需要對屋頂的雨水進行有序的收集處理等工序，才能夠對水進行二次利用。將儲存的雨水在消防、路面、綠化等方面進行使用，減緩城市用水緊張的情況[3]。

4 屋頂排水系統的設計

屋頂排水系統由屋面收集區域，屋面排水溝及落水管，集水設施及處理設備三部分組成。

（1）屋面收集區域。屋面在一定時間內會滯留一部分的雨水，所以屋面層的防水措施必須要做好。在建筑物設計之初，就需要通過托里切利定律（t=2A(h0-h)/a√2g）知道水位由初始高度h0到最終高度所用的時間。此外，設屋面的表面積為R，降水量為i，一直持續時間為t小時，最終形成徑流為Q=Rit，通過計算屋面徑流量來設計屋面防水層的等級。

（2）屋面排水溝及落水管。結合城市50年來最大的降水量來設計屋面排水溝的寬度和落水管的直徑。為了城市建筑物的美觀，落水管可以設在室內，用內排水的方式進行。如果考慮一定的經濟性，可以采用外排水的方式進行安裝。

（3）集水設施及處理設備。集水設施除了四周防水之外，可在集水設施的底部單獨設計一個與土壤相連接的可滲透的排水口。由于每棟建筑物地下的土質情況不同，可結合實際情況設置排水口的大小。

5 屋頂排水系統的前景思考

（1）從生態城市角度。隨著生態城市、海綿城市等理念的落實，城市越來越看重可持續發展。城市運轉需要消耗大量的能源資源，水資源就是其中之一，城市的舒適程度與經濟發展、生態保護、資源利用息息相關。而解決城市資源利用這一方面，就需要從雨水的利用開始。屋頂排水系統的落實推廣，可以讓城市范圍內的水資源循環流動起來。收集屋頂雨水減緩暴雨時地面排水系統的徑流壓力，一定程度上可避免城市內澇。在城市降雨時不產生額外的積水，在降雨之后又將收集的雨水用于消防、綠化等二次利用。收集雨水的設施分布在城市的多個角落，也能影響城市局部的天氣，對降溫、空氣增濕有一定作用，讓整個城市在一個合理的生態系統中充分運轉起來。

（2）從減少損失角度。城市發展需要進行科學的管理，屋頂排水系統的集水部分可設置相關的水位警戒器，當水位達到一定高度時，會自動打開底部的排水口進行泄水。對收集起來的水體從整體上進行管理調控，各集水點周圍的消防、綠化等用水量是不同的，要合理的分配使用，使雨水利用率最大化。經過屋面的雨水來說，會攜帶一定的污染物，包括附著在屋頂表面的有機物、重金屬、有害粉塵等。通過集水設備和處理設備對雨水進行凈化，達到符合城市二次利用水的標準，減少屋面雨水對于地面植物等物體的污染及對水體進行有效的再利用。

6 結束語

屋頂排水系統從市政排水還是建筑物排水，都有著重要作用，是建設生態城市的重要組成部分。處在季風區的城市，突降暴雨的比例大大增加，加大了城市降水量，對地表徑流有著嚴重影響，而傳統屋頂的直排水方式加速了城市內澇的發生進度。所以，從減少城市損失、對雨水的二次利用角度看，屋頂排水系統有著積極作用。雖然屋頂排水系統的推廣需要城市有一定的經濟水平支持，但是屋頂排水系統就是未來建筑物屋頂發展的重要趨勢。