虹吸式雨水排水技術在建筑給排水工程中的應用探索

劉雅琴

廣東省建筑設計研究院有限公司 廣東 廣州 510000

對于建筑給排水工程而言，施工和設計都會影響整個建筑物的使用性能，對人們日常工作和生活也會帶來直接影響。如果建筑物的排水設計不合理，那么將會對建筑物的整體質量、使用周期和人們使用造成不良影響。為了有效改善此方面的問題，虹吸式雨水排水技術逐漸興起，此系統具備了十分明顯的優勢，可以應用在不同等級和功能需求的建筑給排水工程中，具有很高的推廣價值。將虹吸式雨水排水技術應用在雨水量較大且雨季較長的地區，能夠獲得十分理想的應用效果，排水性能也會變得更加理想。

1 虹吸式雨水排水技術的相關概述

1.1 技術應用原理

在虹吸式雨水排水系統實際應用過程中，“虹吸”是一種十分常見的物理現象，該技術主要是利用不同水面之間形成的高度差，配合氣壓差和動力，轉化為排水動力。而存在高度差的兩個水面，能夠在管道當中從上到下流動，對管道也會帶來一定的影響，使其產生一定的壓力，對水流進行擠壓，從而將雨水和積水順利排出管道。由于建筑物的管道之間存在一定的高度差，所以在降水量較大的時候，雨水斗高度必須要低于建筑雨水的整體高度[1]。其中，虹吸式雨水斗具有極強的反渦流功能，減少旋渦和排水系統中的空氣，確保排水管道在設計應用過程中始終保持滿流狀態。另外，不同水面之間的高度差越大，排水管道內的壓力也會越大，水流和排水速度將會得到明顯提升。虹吸式雨水排水技術在實際應用過程中，排水管道內的雨水在重力作用下會產生一定的負壓。在氣壓原因的影響下，管道內部也形成了真空狀態，從而出現了虹吸現象。通過利用虹吸現象原理，在建筑給排水管道設計過程中，可以根據雨水量的多少，配合高度差實現理想的排水效果。對于降水較少的區域而言，建筑工程可以利用重力實現排水。而在降雨量較大的地區，則必須要應用虹吸式雨水排水技術，打破傳統重力排水方法的局限性，該技術在未來建筑工程領域中的應用前景十分廣泛。

1.2 技術設計原則

在虹吸式雨水排水系統中，虹吸式雨水斗部位是十分重要的組成部分，其材料質量決定著排水管內是否能夠形成負壓，判斷負壓是否滿足標準設計要求，從而順利完成雨水抽吸工作[2]。同時，如果建筑屋面的匯流高度較低，高度差較大，那么虹吸式雨水斗就會具備十分良好的穩流性，建筑屋面的排水效果也會得到明顯提升。部分情況下，虹吸式雨水管道都安裝在建筑物的外部，很容易在自然因素的影響下出現管道腐蝕問題，因此設計人員一定要確保虹吸式水管材料質量符合規范設計要求。在對其技術設計過程中，虹吸式雨水斗在完成分離雨水與外界空氣的重要作用之后才能夠順利完成雨水抽吸。同時針對此技術的應用還要安裝防渦流裝置，以此來加強虹吸式雨水的排水效果。虹吸式雨水管部位還要設計檢查口，縮小雨水立管的直徑，這樣可以獲得更加理想的雨水排放效果。另外，在虹吸式雨水排水技術實際應用過程中，相關人員可以選擇合適的連接件將雨水立管和水平管固定在一起，提高各個排水管道之間的穩定性，充分發揮出虹吸式排水效果。

為了有效解決因排水管振動、熱脹冷縮導致的排水管移動等實際問題，相關設計人員可以根據規范要求，確保連接件不會安裝在建筑物中非固定的部件上。虹吸式雨水斗與懸吊管可以同時連接多個不同的雨水斗，從而提高了雨水排放速度，懸吊管也可以選擇無坡度的橫貫，進而加強整體排水管道的固定作用。除此之外，通過配置虹吸式溢水口，還可以在降雨量較大的時候迅速將屋面積水排出，從而實現建筑屋面快速排水的目標，提高整體排水效率[3]。

1.3 技術系統組成

通常情況下，虹吸式雨水排水系統都會運用在建筑屋頂或屋面結構雨水排水當中。而為了能夠發揮出良好的排水效果，系統內部的各組成構件也在不斷升級與完善。其主要構件包括連接管、溢流口、固定件和雨水斗等等。每一種組件都發揮著不同的作用。其中，雨水斗能夠將雨水與大氣環境相分離，一般都會直接暴露在外界環境中，雨水會順著雨水斗向下流淌匯聚在排水管道當中，在雨水量明顯增加之后，就會逐漸形成排水管的真空情況，利用虹吸現象進行排水。除了氣水分離功能之外，雨水斗還具備了防渦流的作用，因為隨著雨水量的增加，在重力作用下會向下排出形成渦流，其中會帶入大量的空氣，對虹吸現象的形成十分不利[4]。因此雨水斗會通過控制雨水流量和流態，起到防渦流的重要作用，加強了虹吸效果。而懸吊管則是雨水排出的關鍵管體組成部分，懸吊管通常都是橫管，一般都會懸吊在屋架或梁下，懸吊管并不需要設置一定的坡度，在虹吸效果作用下可以順利完成排水，因此懸吊管在安裝過程中并不會受多方面因素的影響，排水效果也更加理想。另外，溢流口可以發揮出溢水的效果，在排水系統中既可以作為孔口設計，還可以充當單獨的溢流裝置。

2 虹吸式雨水排水技術在建筑給排水工程中的應用問題

2.1 虹吸雨水斗漏水問題

大部分虹吸雨水斗都是由不銹鋼材料制成的，一般會應用在輕鋼彩色版的大空間屋頂結構中。同時雨水天溝也是由鋼板制成的，雨水斗和排水溝會焊接在一起。不銹鋼和碳鋼之間很容易產生一定的腐蝕性。通過導電連接體接觸這兩種金屬材料或兩種材料存在液體導電體時，焊接部位就很容出現生銹問題，久而久之就出現了雨水滲漏問題。如果是環境濕度較高且降雨量較大的時候，氮氧化物和硫氧化物對空氣產生污染時，雨水就會成呈現為酸性，進而形成酸雨，焊接現場的腐蝕現象就會變得越來越明顯。

2.2 管徑選取與水力計算問題

為了保證虹吸式雨水排水系統正常運行，則必須要對雨水流動狀態和管道正負壓值進行合理分配。對此，水力計算一定要嚴格進行，保證系統設計與管徑選擇的合理性[5]。當前，我國掌握虹吸式雨水排放技術的設計單位較少，沒有形成統一國家標準，設計基本都是根據其他專業公司標準進行的。

2.3 屋面雨水斗位置設置不合理

從目前實際情況來看，很多建筑單位在設計屋頂雨水排水系統時，經常會出現雨水斗和雨水管安裝位置不合理的問題，很多地方都出現了閑置水管，有效位置的雨水管出現了滿載或過載的問題，比如遭遇大雨或暴雨的情況下，必然會因為雨水積聚而出現泄露問題。不僅如此，排水不通暢會導致雨水對建筑的侵蝕問題。從長遠發展角度來看，建筑物的可靠性也會明顯下降，從而導致建筑結構出現質量問題。所以，在屋頂排水系統設計過程中，要選擇合適的安裝位置，避免出現管道過剩和過載的問題。并且，相關人員還要控制好管道數量，如果管道數量較多，對建筑物美觀性會造成影響，不利于建筑企業的經濟發展。

3 虹吸式雨水排水技術在建筑給排水工程中的具體應用策略

3.1 排水管道設計

在建筑工程給排水設計過程中，當降雨量較大時，排水管道就會出現滿流問題。這很容易導致懸吊架承受壓力過大，管道也會產生劇烈搖晃，對不同管段之間的負壓也會產生一定的影響，負壓變化也會不一致，虹吸現象也不連貫。對此，一定要精準控制排水管道的數量，選擇合適的管徑大小，避免在雨水過多時出現排水不暢和雨水聚集的問題，減少對周邊建筑物的破壞影響。在排水管道合理設計之后，還要解決后續維修和護理方面存在的問題[6]。在具體設計期間，可以從以下幾方面入手：一是要選擇合適的管道材料，結合建筑給排水工程的需求選擇管道材料，像HDPE管材、不銹鋼管材以及涂塑復合型管材等等。二是要結合建筑工程項目內容對管道力學展開精準計算，明確管徑大小，選擇合適的管道，避免管道出現無法滿足雨水流量的基本需求，出現管材爆裂和管材浪費問題。比如HDPE管材內部十分光滑，可以通過控制管徑大小來控制水流阻力，加強排水效果，很容易處理管道堵塞問題。三是為了處理因沉降導致的管道損壞問題，還可以在建筑物的鋼筋混凝土管溝敷設排水管道，如圖1所示。管墩直徑要超出管徑200mm左右。同時還要采取管溝和管墩保護措施，處理因沉降問題導致的管道損壞現象，合理利用管溝來保護給排水系統管道，減少管道埋設之后的維護問題。

3.2 建筑排水設計控制

在我國部分地區降雨量不斷增加的環境下，雨水會不斷積聚在一起。而虹吸式雨水排水系統可以形成滿流排水模式，從而順利達到排水系統的峰值，并且虹吸式雨水排水系統在達到滿流狀態之后，其動力荷載非常大，導致排水管道發生了劇烈振動，形成了較大的流動噪音，對周邊環境也造成了一定的影響，人們的日常生活質量也受到了一定影響。同時，各個管段的負壓變化也會導致排水管間歇抽吸的問題出現，導致建筑排水效果明顯下降。如果虹吸式雨水排水系統排水管道設計不合理，那么將會在雨水量較大的季節，導致雨水無法迅速排出，從而出現了雨水積聚問題。此時，當建筑樓板出現裂縫時，就會在建筑屋面出現滲漏問題，從而導致樓板內鋼筋出現了嚴重的銹蝕現象，降低了建筑物的整體質量，影響著建筑物的整體使用功能，縮短了建筑物的使用壽命。除此之外，虹吸式雨水排水系統管道如果流速過大，也會出現劇烈振動和噪音問題，甚至還會出現部分管道開裂的現象，進而出現了浸水安全事故。所以，在虹吸式雨水排水系統管道設計過程中，一定要盡量避免出現彎曲現象，尤其是要避免排水管道發生九十度彎折，這樣才可以有效減少安全事故的發生概率。并且，虹吸式雨水排水技術還要安裝多個支吊架，盡可能地要選擇抗震支架，針對不同的管道進行固定操作，確保排水管道整體穩定性，使排水管道的質量能夠變得更加安全，進一步提升虹吸式雨水排水技術在建筑工程給排水中的應用效果，滿足人們的現實需求。

3.3 降低管道內的噪音

在建筑工程給排水工程建設過程中，虹吸式雨水排水技術在實際應用期間，相關設計人員一定要重視建筑工程整體美觀性，提高建筑物的可利用效率，避免建筑空間出現浪費問題。并且，在確保虹吸式雨水系統順利運行的前提下，還要對排水管道進行科學高效的降噪處理，避免出現較大噪音影響附近居民的正常生活[7]。

3.4 選擇合適的排水管料

在虹吸式雨水排水技術實際應用過程中，相關設計人員要根據工程現場實際情況，控制好排水管道的數量與美觀性，確保設計方案處于最佳狀態，最大限度地避免出現質量缺陷問題。在管道材料選取方面，可以選擇HPDE管材，滿足最優的設計原則，設計人員也要考慮設計效益和施工環境影響因素等，盡可能地選擇管徑較小的管道材料，避免出現管材浪費的問題。如果在虹吸式雨水排水技術應用期間，管道材料不匹配，那么就會導致管道開裂。所以管材內部的材料應該保持光滑平整，有效降低阻力作用，進一步提高雨水排放速度，加快建筑給排水工程的建設效率。

3.5 合理施工虹吸式雨水系統

一方面，在不銹鋼雨水斗安裝方面，要保證雨水斗和天溝平直在同一個天溝內保持相同的高度，雨水斗一定要保持牢固穩定。同時，結構主體施工需要在建筑屋面雨水斗安裝區域預留出相應尺寸的土建洞口，在安裝雨水斗時，要將不銹鋼底盤放置在預留洞口位置，確保底盤能夠與面板保持相同的高度，并且還要在排水管道末端與預留洞口風險進行封堵處理。混凝土各連接部位的縫隙要在封堵之后再進行放水工序施工，確保防水層施工能夠控制在一定的高度。在防水施工找平施工進行之前，還要安裝夾圈。在屋面工程施工結束和虹吸管路系統安裝完畢之后，還要安裝空氣擋板與防護罩。

另一方面，在管道和試穿的連接部位，還要保持無油和干凈狀態，不能存在積水。伯尼內徑傳播和使用要選擇合適的測量工具，對管道末端的熔融深度進行記載，溶解深度也要滿足圖紙標記的方向要求。

3.6 合理設計排水溝和溢流系統

在建筑工程給排水設計過程中，既要對排水系統展開設計，還要落實預防性設計措施。比如當虹吸式雨水排水系統處于滿流狀態且雨水總量超出了排放能力時，就必須要發揮出排水溝和溢流系統的重要作用，避免建筑物在雨水浸泡下出現滲漏問題。對此，在建筑給排水工程設計過程中，應當同步設計溢流系統和排水溝。另外，虹吸式雨水排水系統在同一屋面可以形成兩套設計方案，加強排水系統的排放能力，從而加強建筑給排水工程的實際應用效果。

4 結束語

綜上所述，在我國很多大型建筑和高層建筑工程中，建筑屋面排水系統都會應用虹吸式雨水排水技術，該技術在給排水工程中的應用效果十分顯著。通過實際應用表明，虹吸式雨水排水技術的性價比較高，后期維護也不需要投入過多的成本，安裝操作十分便捷，對周邊環境幾乎不會產生任何影響。因此，在未來建筑給排水工程中，設計人員必須要結合建筑高度和主題結構，充分發揮出虹吸式雨水排水技術的優勢，從而加強整體排水效果，避免雨水對建筑物造成嚴重的破壞，保證人民群眾的日常生活質量。