虹吸式雨水排水技術在建筑給排水施工中的應用

王強

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030006)

在中國市政給排水工程項目的建設過程中，虹吸式雨水排水技術通過不斷的實踐應用，已在全世界得到廣泛推廣，逐漸成為當今市政雨水排水工程的關鍵處理手段。隨著我國的科學技術不斷創新，虹吸式雨水排水技術已發展為非常成熟，虹吸式雨水排水主要是通過使建筑給排水管道內產生較大的負壓力，之后再對其進行抽吸工作，將雨水等廢棄水排放到指定位置。虹吸式雨水排水技術多數已經在降雨量較多、雨季較長的地區廣泛應用，同時，其憑借自身強大的排水動力、施工效率較高、操作簡便等優點，進而在高層建筑、大型建筑中也多數用到虹吸式雨水排水技術，滿足建筑的排水需求。

1 虹吸式雨水排水技術

1.1 虹吸式雨水排水技術的工作原理

虹吸式雨水排水技術主要由虹吸雨水斗、連接管、懸吊管、雨水立管、檢查口等各個構件部分組成，安裝需要采用專用的虹吸式雨水斗組件，并且通過虹吸式雨水斗構件中的集水量對排水管內雨水的壓力和流速進行計算，之后再對懸吊管、雨水立管等組成構件進行合理設計，如下圖1所示。虹吸式雨水排水技術在降雨的初期階段，虹吸式雨水斗內的水位未到達設計高度，此時虹吸式排水系統類似于傳統的重力流雨水系統；在虹吸式雨水斗內的降水量超過相應設計標高時，其雨水斗內的導流罩將起到分隔雨水和空中氣體的作用，進而使排水管道內形成負壓力，對雨水進行抽吸工作，即進一步形成虹吸式排水現象。

圖1 虹吸式雨水排水技術

1.2 虹吸式雨水排水技術的設計原則

虹吸式雨水斗部位作為虹吸式雨水排水系統的關鍵組成部分，其虹吸式雨水斗材料的質量對排水管內是否能產生負壓，并且產生的負壓是否滿足設計要求起到決定性作用，進而滿足其對雨水進行抽吸工作。同時，建筑屋面的匯流高度如果較低的情況下，其高差較大，則虹吸式雨水斗的穩流性較好，進而提高建筑屋面的排水效果，滿足建筑屋面的排水要求。虹吸式雨水管通常安裝在建筑物的外部，極易受到自然因素的影響，導致出現管道腐蝕等現象，所以設計人員應保證虹吸雨水管材料的質量符合相應設計規范。在對虹吸式雨水排水技術進行設計的過程中，虹吸式雨水斗具有分離雨水和外界空氣并且產生負壓的作用，之后再對雨水進行抽吸工作，同時，虹吸式雨水排水技術需要安裝防渦流裝置，進一步增強虹吸式雨水排水的效果。在虹吸式雨水立管部位上設置檢查口，同時適當縮小雨水立管的直徑，也能達到增加虹吸式雨水排水的效果。在虹吸式雨水排水技術的應用中，相關人員通過利用連接件將雨水立管與水平管進行固定，加強各個排水管道之間的整體穩定性，進而進一步提高虹吸式排水效果。此外，為了進一步解決由排水管道的振動、熱脹冷縮等原因造成排水管道移動的質量缺陷，因而，通過根據相關設計規范，其連接件不能安裝在與排水管道相接觸的建筑物上，虹吸式雨水斗和懸吊管可以同時連接多個雨水斗，進一步提高雨水排放的速度，懸吊管也可以采用無坡度的橫管，達到增強整體排水管道的固定作用。最后，在虹吸式雨水排水技術的實際應用中通過在溢水口設置配件，以達到應對降水較多雨水無法迅速排出的情況，進而滿足建筑屋面快速排水的目的，提高虹吸式雨水排水技術的排水效率。

1.3 虹吸式雨水排水技術的實際應用

通過大量的市政給排水工程實踐得出，虹吸式雨水排水系統與傳統的重力式雨水排水系統相比較，虹吸式雨水排水技術可以更加有效減少空氣間的阻力，并且其排水量更大、排水效果更好。同時，虹吸式雨水排水技術更加先進，其建筑排水設計理念更加合理，進而進一步推動了虹吸式雨水排水技術在市政給排水工程中的不斷應用。在虹吸式雨水斗構件的獨特設計中，設計人員可以適當調整排水管內雨水的流速，通過在重力和大氣壓強的作用下，保證排水管內的雨水永遠處于滿流狀態，加快了排水管的排水速度，解決了大量市政給排水困難的問題。在虹吸式雨水排水技術的實際應用中，如過在建筑的施工現場未對其建筑屋面的坡度進行要求時，因而可以通過安裝懸吊管構件，進一步增強排水管內雨水的排放速度，同時，進一步增強排水管內的清潔效果，大大降低了排水管道后期的維修成本，減少資源的浪費。此外，虹吸式雨水排水系統的在進行排水管設計時，設計人員盡量選擇較小直徑的排水管道，這樣可以最大程度的降低排水管道的成本投入，減少建筑排水項目施工的工程量，加快整體施工進度，進一步推動虹吸式雨水排水技術在市政給排水工程的應用。

2 虹吸式雨水排水技術中存在的不足

2.1 虹吸式雨水排水的不足之處

在中國市政給排水工程中，虹吸式雨水排水技術相比于傳統的重力式雨水排水技術的排水效果更優，同時，也被廣泛應用到實際工程中。但是，虹吸式雨水排水系統中仍存在一些不足之處：首先，在虹吸式雨水排水設計的設計中，其理論上屬于極限設計法，因而在排水技術的實際施工中，虹吸式雨水排水技術中連接件、懸吊管等構件的安裝位置，將會直接影響到建筑屋面的排水效果。在虹吸式雨水排水系統進行運行時，只有在雨水的阻力小于水位時，它才能進入正常運行狀態，否則將會導致積水現象的出現，如下圖2所示，目前，針對積水現象的這一問題，已有的解決措施，但是由于不能完全確保其措施的有效性，并且投入成本比例較高，所以不能完全在市政給排水技術中被廣泛應用。虹吸式雨水排水技術在進行雨水阻力的計算時，虹吸式雨水排水技術本身已經存在一定誤差，并且我國至今未有精密儀器將其準確計算出來，如果從國外引進此類計算的精密儀器，則會進一步的增大其成本投入，這種做法不具備其可行性要求。此外，虹吸式雨水排水技術在高層建筑的應用效果中最優，但在低層建筑中，不能充分發揮虹吸式雨水排水技術的排水效果，同時，虹吸式雨水排水系統對整體排水系統的協調性要求較高，如過某構件發生突發情況，將極易引起整個排水系統處于癱瘓的現狀。

2.2 虹吸式雨水排水技術在實際應用中存在的問題

在進行市政給排水工程的建設中，傳統的重力式雨水排水系統對我國水資源造成了極大的浪費，未能實現水循環利用的理念，造成了大量水資源浪費的現象。在建筑各單位的實際項目施工中，各別施工單位嚴重缺乏節約水資源的意識，在排水施工中對其未采取任何節能保護措施，進而造成了大量水資源的巨大浪費，所以，相關部門應該對此類相關單位加強節能減排意識，使各個施工單位采用先進的排水技術，達到實現水循環利用的目的，保護水資源。同時，管理人員在建筑排水施工的過程中，應盡量選取質量好的材料、先進的設備等，提高材料設備的質量安全，進而增強建筑排水系統的工作效率，從而使市政給排水工程建設的更加合理化，減少水資源的浪費。此外，施工單位應對給排水工程的設計方案進行優化，保證其設計方案的科學合理性，優化雨水排水系統，進一步緩解我國水資源貧乏的問題，保障人們的日常生活需求。

圖2 積水現象

3 虹吸式雨水排水系統在建筑給排水工程上的控制措施

3.1 建筑排水設計控制措施

隨著部分地區的降雨量不斷增加的情況下，其雨水不斷積聚一起，虹吸式雨水排水系統逐漸形成滿流排水形式，達到了排水系統的峰值，同時，虹吸式雨水排水系統在達到滿流狀態時，產生的動力荷載較大，使排水管道受到劇烈振動，同時產生的流動噪音較大，影響周圍環境，為人們的日常生活帶來困擾，并且各個管段的負壓變化會逐漸引起排水管出現間歇抽吸情況，使其建筑排水效果顯著下降。虹吸式雨水排水管的設計如果不合理時，同時，此地區的降雨量常年較大的情況下，雨水不能夠迅速排出，將會導致雨水積聚的現象，這時如果建筑屋面防水措施不到位，如下圖3所示，且建筑樓板有裂縫的情況時，將會造成建筑屋面出現滲漏的問題，導致樓板內部鋼筋發生銹蝕現象，降低建筑物的整體質量，進而影響建筑物的使用功能，縮減建筑物的使用壽命。此外，虹吸式雨水排水技術中排水管內的流速過大將會造成管道振動劇烈、產生噪音，甚至造成各個排水管道連接處出現開裂現象，從而引發浸水安全事故的發生。因此，虹吸式雨水排水技術中排水管道的設計應盡量避免出現彎曲的現象，尤其是避免排水管道出現90彎曲的現象，最大程度的降低安全事故的發生率。同時，虹吸式雨水排水技術需要安裝多個支吊架，盡量選取抗震支架，并且各個管道進行固定操作，保證排水管道的整體穩定性，從而保證排水管道的質量安全，進一步推動虹吸式雨水排水技術在市政給排水工程中的應用，滿足人們的現實需求。

圖3 屋面防水措施不當

3.2 降低虹吸水雨水排水管道內的噪音

在市政給排水工程的建設中，通過運用虹吸式雨水排水技術，設計人員應注重建筑的整體美觀性，提高建筑可用空間的利用率，避免造成建筑可用空間的浪費。同時，在確保虹吸式雨水排水系統的順利運行的情況下，應最大程度的對排水管道進行降噪處理，避免產生較大的噪音影響周圍人們的日常生活。此外，虹吸式雨水排水技術主要通過利用虹吸的物理作用對建筑的雨水進行排放，因而在排放過程中極易產生一些噪音，為了進一步降低排水管道的噪音，應不斷對虹吸式雨水排水技術進行改進、優化，進而增強排水管道的排水效果。

3.3 排水管道的優化設計選取合理排水管料

在對虹吸式雨水排水技術進行實際運用時，設計人員根據現場實際情況對排水管道的數量、美觀性等進行科學合理設計，保證所采取設計方案最優，進而最大程度的降低各種質量缺陷的發生，并對可能出現的問題進行預防，達到增強建筑屋面排水效率的目的。此外，設計人員在對排水管道的材料進行選取時，應盡量選取合適的選材，例如HPDE管材等，進而滿足最優的設計原則，同時，設計人員也需要考慮到經濟效益、施工環境等各因素的影響，并且盡量選取直徑較小的排水管材料，避免造成管道材料的浪費，達到經濟效益的最大化。虹吸式雨水排水技術的任一單獨排水能力都比老舊式重力雨水排水系統較好，但是，如果在利用虹吸式雨水排水技術中，使用不匹配的管道材料，將極易出現管道開裂的現象，引發浸水等安全事故，危害人們的生命安全。因此，虹吸式雨水排水系統中，排水管的材料應選取內部光滑的材料，可以有效的降低阻力作用，進一步提高管道內雨水的排放速度，為市政給排水工程提供安全保障，推動市政給排水工程的建設。

4 結語

在我國一些大型建筑、高層建筑及特殊建筑中，其建筑屋面排水系統通過利用虹吸式雨水排水技術，建筑屋面的排水效果顯著。通過大量建筑排水工程的實踐表明，虹吸式雨水排水技術憑借其性價比較高、后期維護成本較低、易于安裝、對四周環境影響較小等優點，被廣泛應用于市政給排水工程中。綜上所述，在對虹吸式雨水排水技術的應用中發現，不僅發現了虹吸式雨水排水效果良好等優點，又發現了某些組成部位出現故障時，將會引起整個排水系統出現癱瘓現象等質量缺陷。因此，在今后的市政給排水工程中，設計人員應對建筑物高度、主體結構等各個因素進行綜合考慮，選擇效果最佳的新型排水管道材料，充分發揮虹吸式雨水排水技術的優點，進一步增強建筑物的排水效果，降低雨水對建筑物的破壞程度，保障人們的日常生活質量。