超高层建筑给水排水设计要点简析

今天我来向大家介绍一下关于超高层建筑给水排水的设计要点的解析。我们下面就开始近年来中国的超高层建筑得到了个快速的发展，在新理念、新材料、新体系和新的建造方式等各个方面进行了不断的探索和创新，成为全球超高层先进技术的汇聚之地。大量的项目实践使得我国在超高层建筑经济性方面也积累了大量的经验，在经济与安全性做了很好的一个平衡。我国的超高层建造技术更是走在了世界的前列，在全国范围内，超高层建筑也经受住了各种自然灾害的考验，以及运行的经验，证明了我国超高层建筑技术的成熟度和可靠性。下面我将由通过下面几个四个方面来介绍关于超高层的建筑给水排水系统。

          

    

首先我来介绍的是超高层建筑给水系统的分区和供水形式。关于楼层的业态分区，对于超高层建筑来说，生活给水系统竖向分区是要根据建筑物的用途、建筑高度、设备避难层的设置、材料设备的性能等因素综合确定。给水系统的各个分区的最大进水压力不应大于卫生器具的给水配件所能承受的最大工作压力。分区供水的目的不仅是为了防止损坏给水配件，同时可以避免过高的供水压力而造成出流量过大，形成了浪费。常见的各个业态的楼层分区，我列了一张表格，大家可以看到我不同的业态对于末端最不理解的工作压力是不同的，基本上是在15米到20米左右。从规范角度来说，它也有一个推净水的一个压力值。最大的净水压力值，我们通过不同的一个运行，我们也预估出它的一个水头的一个损失。我所以我们按照以上的这个基础上，我们列出了一些建议分区的一个楼层。

              

第二，关于分期水箱的一个水泵的选型。首先我来介绍一下关于水箱的一个容积分区。水箱的有效容积一般由两个部分组成。首先是水箱供水部分的调节容积，该部分的容积可由供水服务区域的楼层生活用水的最大时的用水量的50%来确定。其次是转输水量部分的调节容积，该部分的容积可由下面两种工况来确定。如果中间水箱还有供水部分的调节容积时，此种工况下的转输水箱的部分调节容积可按上一级水箱提供转输水量的传输水箱的提升泵的3到5分钟的流量来确定。如果中间水箱不含有供水部分的调节容积时，只有转输水量的部分来进行调节。在这种情况下，转出水量的部分调节容积可由上一级水箱的提供转出水量的提升泵的5到10分钟的流量来确定。    

          

下面是水泵的选型，在这边我们列列出了两种不同类型的典型建筑的一个用水量的一个变化图。单台水泵的选型一般是要根据最恰当的是按照服务区域24小时的运行情况来进行选择。但是这样的话，对于不同的典型的建筑来说，它的区别也是比较大的。我们一般目前的设计，从设计角度来说，我们根据设计秒流量的最设计秒流量或者是最大时的用用水量流量来选择水泵。此时约90%的时间用水需求是等于或低于50%的标准设计流量的。如2.1点C这张图所示，这是一个水泵的符合变化的一个趋势图。合理的选择水泵，使其在运行时间内最长的这个工况下的单台水泵可以满足，并且处于效率最高的这个区域，是我们选择水泵的一个关键点。

              

下面我来谈一谈关于供水形式。对于建筑高度超过100米的建筑并联供水存在输水管道承压过大，存在了不安全的隐患。一般采用垂直串联的供水方式，垂直供水方式一般可以设置中间水箱，如沐左右边的那个A图所示，也可以不设置中间水箱，水泵直接串联。如果B图所示，当采用调速泵供水时，中间水箱已经失去了调节水量的一个功能，只剩下防止水压回转的一个功能。因此在此功能下，可以可以通过导流防止器来实现这个功能。那么不受中间水箱，又可以减少一个水质污染的环节，节省我们超高层的一个建筑面积。

          

所以在某些在某些项目中，也是为了安全起见，也可以采用水箱供水泵分区供水的这个方式。如C图所示，此时水箱的有效容积应同时考虑水箱供水部分的调节容积。另外对于超高层建筑，同一功能区分区内，可以根据建筑的布局不同，水泵房设置的位置不同，功能区用水要求额度不同，还要进行一步进一步的细分。也可以可以采用一些重力的供水方式，比如地图所示，也可以采用重力直供供水与局部加压结合的一个供水方式，如图一所示。也可以采用也可以采用一些变频分区的直接供水，比如F图所示。    

          

我们下面来谈一谈这个压力波动的原因以及对策。首先就是一个水泵选型偏大的问题。我们举个例子，比如说用户需求最大的水量是十吨每小时，扬程30米。设计选择的最大流量是12吨每小时扬程40米。该系统采用了3台水泵并联两用一备的一个方式。该系统的运行时实际用水量只有三吨，每小时扬程30米。那么单台水泵的运行已经超过了用水的需要，在没有变频调节的情况下，水泵会频繁启停，用户端的用水压力也将频繁波动，这样的用水舒适性是大大下降。建议调整方式是可以按照用户用水需求的24小时的变频这个规律来选择单台水泵的流量，并且适当的并联更多的水分，按照实际的实实际的系统的情况来进行加以确定。并且运行水泵的数量选择是要满足用户用水的流量需求的变化。    

          

第二，关于这个水泵驱动方式为公平运行，无转述条件功能的时候，对于这种工况也是比较传统的。根据水泵的功率的等级选择不同的启动方式。比如说直接启动新三角降压启动，还有软启动等等。这种系统的调节方式，完全依据水分的运行数量来满足用户用水的需求。从理论上需要配置更多的水分并联，才能满足用户用水的时候的压力以及流量在大范围的变化。否则水泵的启停、增加和退出都会产生压力的波动，从而影响了用户的使用的舒适感。那么建议的调整方式，是在不能选择这个变频的工况下这个前提下，我们建议增加并联水分的数量。可以按照用户用水需求的24小时的变化规律来选择单台水泵的流量，并且适当的并联更多的水泵，按照运行的水泵数量来满足用户的用水流量变化的需求。

              

第三，关于水泵配置的变频，但只配置一台变频器。那么这个4.3点A是这张图，是变频器一对多的这么一个示意图。这个曲线显示的是一台变频器驱动三台水泵的泵组，整个泵组的这这这个工作范围就是阴影范围。但是由于这个用户需求的压力和流量是实时变化的，所以意味着这个分组无法在工作在这个阴影区之外。进而带来的问题就是如果使用这个建筑或者用户在当前的扬尘需求在阴影区之下的时候，水分就将面临一个非常不稳定的一个工作状态。那么在这个特性曲线上按照需求的调整，但是又无法在这个工作区域内进行跳频工作，即在加速的时候就要跳频到这个阴影区这个工作区内。那么用户的实际的供水压力也会由于跳频工作的影响产生巨大的波动，从而影响它的一个舒适性，也给系统的运行安全性，阴阳性的稳定带来更多的风险。

          

所以对于这种配置方式，我们建议做如下的整改。第一是增加这个变频器的数量，最好能够保证这个工作水泵的能够11平11蹦1平。这样能够保证在选择这个压力，尽可能在实际需求的范围以内，避免选型的余量过大。

              

第四，由于泵组投入退出的水泵没有真正的参考流量压力等参数，从而造成了这个水泵的误动作。这种情况，主要是指就是供水的泵组在正常运行时，它是本来是应该是需要依据这个用户用水的需求变化，及时的调整这个水泵的转速，以及投入水泵的工况的数量。有效的加速和减速的控制方式以及信号源，是给这个机组带来稳定有利前提的一个保障。

          

水泵投入是应该是按照用户的流量的需要，以及用户压力的变化，以及泵组水泵的配置为基础。准确的分析这个用户在实际流量需求以及压力需求。在增加水泵和退出水泵的过程中，能够考虑到这个压力的波动以及对于用户实际需求的一个变化。例如我们在供水系统中需要三台水泵同时运行。在当压力稳定时，用户需求在减少，即流量在减少，压力开始上升。此时需要系统进行水泵调速，保证稳定的一个压力值当减速到某一个数值时，水泵的效率开始急速的下降。所以需要水泵减速时有效的调整下限和水泵数量，否则就会造成压力的下降过快，或者压力稳定时间过长。对于这种情况，我们建议做如下调整，还是考虑到一对一的点评，并且做出同步等量控制以及异异步控制。

          

所谓同步控制能够尽快的让所有的运行水泵转速调整到同等级，保持同步调整，且需要保证水泵在运行范围内尽可能都处于高效区。在这个时候需要并联水泵的控制精度以及反应速度在一个较小的范围内进行波动。对于异步控制，主要是指水泵在减速过程中保证用水稳定的情况下，使得所有满足工况的水分在高效范围内进行有效调速。当需要退出一台水泵时，其余水分的减速，需要退出的水分进行减速，慢慢减速并且停机。那么此时的控制方式是区别于同步控制的，但停机是有效的，压力也是维持在吻一个稳定的状态下。下面我来介绍一下关于水质安全的保障技术。    

          

大家也知道由于超高层它它的一个污染的主要的原因，可能就是在这个水池水箱的设计施工以及维护不当所造成的。在超高层建筑供水方式中，防止这个水箱以及水池的二次污染。最好措施一个是减少或者甚至说取消水箱，还有这个方式主要是通过变频技术来进行实现。第二合理的设计和优化水箱的结构以及调节容积，也可以有效的防止这个水箱的污染。严格对于严格雨水接触的材料，比如说对于一些不采用一些不锈钢的水箱，以及采用一些卫生材料进行内衬。这也或者说增设一些二次供水设施，都是很有效的减少污染的这么一个措施。对于管理来说，定期进行清洗消毒，这也是一个维护的一个非常必要的措施。    

          

非常多的文献，已经为我们解答了关于这个水箱自身的这么一个污染。一些并且也提出了一些方式。刚才我也提到了，比如说一些材质上面的一些优化。

          

采用无污染的内壁材料，对于它这个结构消除这个死水渠，通过设计来消除死死水渠，要合理的确定这个水池的容积，控制水的滞留时间不希望我们过多的水停留时间过长。那么对于室内的饮用水的水箱和消防水箱，必须要分开设置。然后严格的执行规范中关于水质污染的规定，合理的布置管线。当有条件的时候，可以采用变频来避免设置水箱。

          

下面对于管网的自来水的管网，对于二次污染的影响也是非常大的。因此对于超高层建筑来说，它的管网的量也是对于比其他一些厂小建筑来说，它的量是也是不在一个等级的。所以我们首先要从管道的选材着手。这个管道的内壁需要采用既能抗腐蚀又能不吸出有害物质的材质，比如说铜管、不锈钢管以及各类的金属复合管等等。在设计施工上应尽可能采用环状管网。如果条件不允许，必须使用树状管网，则这个管线不宜设置的太长，以免形成末端的一个制水。如果管线必须延长，那么尽可能中间加一些处理的一个消毒的一个方式，并且进行一个定期的清洗。    

          

在对于这个给水管网材质把关的同时，也要做好对于管网水质的一个监测工作，以便在发现水质污染时采取相应的措施。可在泵房、水箱等处设置采样点，并且设置相应的监测设备。比如说鲤鱼率连续测定仪、浊度测定仪、细菌测定仪等等，并实时的远程识实时的一个监控，随时掌握管网水质的动态。

          

第二个可以采用一些二次消毒措施。我们规范当中已经非常明确，当2 48小时内不得不到更新时，应设置水箱消毒处理装置。目前在超高层建筑供水当中，一般均在水箱的出口处设置了二次消毒装置，对于防止高层建筑的水质污染起到了很好的作用。

          

水质水箱的水无形，水箱的水质一受到水箱外围的一个环境影响，虽然定时清洗消毒水箱，但是由于管理的疏漏，也往往会难以保证饮用水的水质。为了确保水质健康，我们一般也是也建议是这一些消毒的处理装置，可以采用紫外线微电解、次氯酸钠等等。使用时可参照国家的一些相关的国标图集的要求。实验表明设置紫外线消毒处理后，这个灭菌率可以达到97.8%以上，水质细菌学指标均可以满足国家的饮用水水质标准。

          

好，下面我来介绍一下关于消毒技术。首先是氯消毒。它的一个机理可能大家都已经比较熟悉了。它是通过这个本身它是一个强氧化剂，它能够侵入到这个细胞壁，然后进入到细菌的内部进行氧化，并且使细菌进行死亡的这么一个过程。它也是在我们给水消毒这个领域是用运用的非常广泛。但是它最大的一个问题，就是会产生一些消毒副副产物。这些消毒副产物往往是一些致癌的物质，从而对于人体的危害也是非常大的。因此我们考就会考虑到一些其他的一些消毒方式。    

          

臭氧是一个目前也是非常常见的一个消毒方式，有关资料的显示，它用于去除水中的有溶解性的有机物，去除三氯甲烷的母体物质，能够改善的水体的致突变性，而且包括很非常有效的去除色嗅味等各个方面，它具有一个非常大的一个优势。但是它也有一个缺点，就是当如果臭氧量不足的时候，它依然会产生一些消毒的副产物。人们又开始转向二氧化氯消毒。二氧化氯的机消毒机理基本上和刚才提到的律是差不多的。它也是通过它的一个强氧化性，能够进行一个杀菌作用。它除了高效的杀灭微生物和氧化有无机物以外，还我们人类人们更高更看重它的是另外一个高选择性。它几乎不与水中的有机物作用，还产生有害的这枚刚才提到的有害的一个小的副产物。因此我们也是目前是逐步一直在推广采用这个二氧化氯消毒的这么一个措施。    

          

下面介绍一下氯氨，氯胺也是最近也是常见的一个消毒措施。它的好处就是它的一个消毒的时间可以作用的时间比较长。它是可以对于这个副产物也是非常有效的一个控制。所以往往但是它有一个缺点，就是说是它的对于这个细菌控制来说，并没有这种绿来进那么出色。而且对于这个。    

          

这边。那么。氯氯胺消毒我重新来遍，氯胺消毒。这个氯胺消毒也是目前常见的一个方式了。他对于这个控制消毒副产物方面，它是有一个非常良好的一个表现。因此越来越多的自来水公司开始认同，并且通过投加氯胺的方式。虽然这个律安在控制管网中的细菌的繁殖以及生物膜方面要比氯更加出色，但是它对于引包子囊类的这个物质，它去除是并不理想。所以它一般是用于对于污染比较严重，乳化物含量比较高的水源来进行采用的。

          

下面是紫外线，紫外线是我们常规的建筑的消毒的一个非常常见的一个方式。它的一个作用机理，它是通过这个特殊的设计特殊设计的一个高效率高强度的一个波段，紫外光波段的进行一个辐射的消杀毒。那么对于它的它是一种物理的方式，它不像水中增加任何添加任何物质，因此它没有副作用，它不会产生所谓的消毒副产物。但是他最大的缺点是缺乏持续的灭绝能力。所以，一般来说他需要与其他的一个消毒方式进行联合配合使用，所以我们又目前又推出了一个新的一个消毒方式，就是微电解的一个消毒方式。对于超高层这个隔离水箱之后，安装微电解的这个消毒设备，也是逐步在推广。

          

    

微电解，它是一种电消化学的一个消毒形式，它主要的原理是当水中的氯离子的浓度较低的时候，通过施加在正负电极之间的这个小的电流，使整个设备处于一个微电解的一个状态。它主要能够产生一些活性氧活性氧化物质，它就是这些物质能够破坏细胞膜，从而渗透到细胞的内部，破坏有机物的链状结构，从而使得微生物的死亡。它的具有广谱杀菌的功能，处理后的水的持续抑菌能力可达48小时。能够杀灭微生物，包括是一些非常致命的，比如说军团军，衣原体等等。另外这个微电解消毒，它利用的是活性氧的杀菌机制，它不会产生致癌物质。

          

因此，它的目前是有很好的一个推广前景。好，下面我们进行第三部分室内排水系统的介绍，以及排水立管的这么相关的一个分析。对于这个排水，我们可以先看一下它的一个流态。对于排水立管中的流态大致可分为以下几种，一种是叫付壁螺旋流水膜瘤和水塞流。在通常情况下，地管中的水流的状况与水量、水质、管壁的粗糙程度、进水的几何特征、立管高度和水的充满度等诸多因素相关。其中水量及水管以及利管中的中利管中水的这个充满度是主要的因素。

              

当水的流量较小的时候，由于管壁的摩擦力作用，水流沿管壁做螺旋性的一个运动，滴管中的气流可以正常的在中间进行流通，这个气压也是相对比较稳定。在当水流量在逐步增加的时候，这个螺旋运动开始被破坏。当水量大到完全能够覆盖这个管壁的时候，这个螺旋运动也就停止了。此时管壁的复力大于水的表面张力，水流做腹壁内内空的这个水片状的下落一个形式。这个时候管中的气体压力仍然比较稳定，这时候状态历史比较短，属于过渡的一个状态。

          

当水流量稍有增加就会发生变化。当水流量继续增加的时候，水的这个断面占这个管道断面的4分之1到3分之1的时候，由于空气的阻力和管壁的摩擦阻力，水流会形成一个环闭水膜下落的滚运动。这个水膜在短时间内有可能会产生充满整个立管断面的一个水柱体水塞，这个水塞此时的水塞尚不稳定，在下落过程中会被空气和管管壁附着流的作用所破坏。破坏后水色水塞继续在短时间内做腹壁水膜的一个下落运动。当水流继续增大，水的断面大于3分之1的时候，则水流下落的情况形成的水塞会更加的频繁繁以及更加的稳定。此时这个排水地方的气流压力也会进行，也会出现一个更为强烈的一个波动。    

          

排水立管处于环闭水膜流态时，可视为一个中空的圆柱体。在这个圆柱体的这个圆柱体在重力以及管壁阻力的一个下做一个下落运动。在下落过程中，起初是有加速度，加速度速度不断的增加，水磨的厚度与下降的速度成反比。水膜受到了管壁摩擦阻力和与水膜下落速度的平方也是成正比的当水膜下降一段时间达到一定速度时候，重力与管壁的摩擦阻力相平衡。由排水立管的水流状态的分析以及水力分析可知，排水立管在水流断面占管道断面的4分之1到3分之1的时候，这个水流状态被称为水膜流状态。此时气体压力值有些波动，但不至于破坏水分子，是作为确定立管排水能力的一个重要的依据。

          

下面来介绍一下关于排水立管的压力分布。对于井顶部设置通气口的排水立管而言，进行排水实验时，我们可以发现滴管中的最大负压总是出现在接头的下方处，主管上部和中部为负压管道的底部附近又处于正压的状态。当流量由小变大的时候，水流入口处的负压在负压中部的负压值逐步的增大，底部的正压也相应的也变大，同时压力零点的位置也逐渐的上移。另外，同一立管的排水量相同，排水的立管的高度越高越大，在立管的立管中形成的正负压的压值也就越大。    

          

高层建筑的排水立管很长，排水的情况很复杂，排水立管中时有水塞情况出现，管道的气压变化也比多层要大，极易的破坏水分子。仅设置深顶通气并不足以平抑管中的气压变化。因此高层建筑排水立管需要设置专门的通气设施，以释放下部的正压气体和补充上部的负压所需要的空气，以保证管道的气体与大气压相近，从而不破坏水分子。传统的高层建筑排水是双内管的方式，其中有一个是专门的通气立管，用于释放以及补充管中的气体，从而使得排水立管中的空气通畅且气压稳定。双利管的排水系统一般需要设立专用的通气立管。

          

下面我来介绍一下立管的偏置问题。在超高层排水设计当中，由于上下功能的变化，立管的偏置和转换往往是难以避免的。通过相关的实验研究，在工况完全相同的情况下，将直立管的系统和偏置管的管系进行对比后，可以得出如下的结果。首先无论何种工况，偏置管系统的压力波动的峰值会出现在比直立管系统一般是晚5到10秒，显然是因为水流流速的下降，偏置管的每一次偏置都会对于经过一段的直流下落并且正在加速的水流增提供了一个阻力，从而产生了消能作用，使得水流的速度在一次次消能过程中，始终无法达到直立管中的水流速度，也无法达到理论上的中线流速。对于偏置达到了消能效果，流速的降低使得抽吸产生的负压作用减小。这个理论上的分析通过实验也得到了印证。    

          

其次从理论上来说，由于偏置管系统的水流速度经历了加速、减速、再加速、再减速的这么一个不断循环的过程。流速的改变造成了系统中的压力会经历正压到负压的一个转变。在直立管的系统中，对于同一个楼层压力的波动，大多数单一的是单一的正压或者负压。而在那个偏置管系统中的许多情况下，同一个楼层的压力波动会经历先正压后负压，再趋于零的这么一个转变。正压和负压的绝对值不大，但其差值的绝对值还是要略大于直立管系统的。

          

在正常的实际的这个工程中，出物管的转弯是一种常规的一个普遍的现象。并且管道系统会更加复杂和转弯会更多。偏置管系统在的底部底部镇压，甚至在上部其他流程的镇压会受其影响，也会不同程度的增加。在相关使用通过相关实验的进行显示，从底部透明管处可以非常清楚的观察到这个底部转弯处的一个水月的形态。因此通过相关实验，我们认为有必要采取一定的技术措施来降低底部的镇压，来保证良好的水利条件。可以采用的措施有在底部的横管水月段之后，以及或者它之后的不远处增加一根通气管，从而平衡这个镇压。或者是是在底部的转弯放时候放大管径，增加过水断面，降低流速。

          

第四，我想来谈一谈管件的选用对于排水性能的影响。第一，立管的底部的弯头的配置，对于系统的影响力部底部的弯头设置的不合理，容易造成水流和污物的永塞和永塞排水排水管排出管传统的三通管件的水车现象的影响，立管三通存在的水车现象，使得管道通气不畅，排水的能力降低。所以优先建议优先选用的是选六的管件。    

          

第三，管件安装不合理，对于排水性能也有影响，常见的问题有这个横直管上的变径管安装不合理，横直管上的三通安装不合理，水分管件与排水器具的安装不合理，地漏支管安装不合理。常用的这个措施，主要有对于这个横直管上面采用45度的顺水三通，比如说TY那是三通，可使排水的顺畅，减少导流，也降低反臭。第二可以采用偏心变径管管顶平管顶平管顶栏管平。

          

下面我将继续介绍一下管件的选用对于排水性能的影响。首先是对于立管底部弯头的配置对于系统的影响。立管底部的弯头设计配置不合理，它容易造成水流和污物的堵塞。第二，传统的三通管件会产对于这个水蛇现象的一个影响。立管三通存在水车现象，使得管道通气不畅，排水能力下降，建议优先选用旋流型的管件。

          

第三，管件安装不合理对于排水性能的影响，常见的问题主要有这个排水管支管上面横支管的变径安装不合理，横直管上的三通安装不合理，水分管件与排水器具安装不合理，地漏支管安装不合理。那么针对于这四个问题，常用的措施主要有，对于横支管上面采用45度顺水三通，可使得排水畅畅顺，减少导流，降低反臭。第二，采用偏心变径管管顶拼接，可防止导流，降低反臭，不得重复安装水封地漏。支管上应优先单独接入排水支管，排水支力排水立管或者接在坐便器的分支管上，分支管的上游减少范畴。

              

下面我再来介绍一下单立管排水系统。超高层的客房层都能够上下对齐，但是由于建筑面积有限，又要满足五星级客房的面积要求，对于客房的环境来说往往会相对比较紧张。这个时候我们可以选择特殊的单立管的排水系统。特殊单立管的排水系统与普通的排水系统相比，可节省专用通气立管，有良好的排水和通气能力，可减少排水水流下落时因撞击紊流而引起的噪声。但是在那个立管的汇合处需要设置特殊的配件接头，这个接头的尺寸会比较大。

          

目前单独的排水系统主要有下面三种形式，苏维托螺旋管加细长接头以及螺旋管系统。这三种系统的各自特点，我们列了一张表，大家可以看一下，在一些比较有典型的案例。比如说上海环球金融中心的项目中，客房就采用了这个螺旋管加细长接头的这么一个单立管的排水系统。

          

需要注意的是，为了减少立管，这个上海环球金融中心采用了污废合流的排水系统。在上海地区生活污水是可以直接排入市政排水管网，而不需要在总体上设置化粪池的。在某些需要设置化粪池的地区，当物当使使用污水分流的时候，它的化粪池容积会比较大。这个也是在大家以后设计当中会有需要关注的。

              

最后我想介绍一下雨水的排水系统的类型以及相关的一个对比。首先是重力雨水排水系统。根据水力学，这个重力的排水主要有三种流态，分别是无压流、有压流以及两相流。在入水口的水位比较浅的时候，大气与管道通空气相通，管道中的水面上或者是过水断面的压力也比较小，接近于大气压，对于水流运动不产生作用，为无压流。用明渠流的公式可以进行表述。当这个入口处的水位比较深的时候，大气被阻隔不进入这个输水的管道，管道内充满了水，且各过水断面的压力又不等，存在了这个压力梯度对于水流运动的产生作用成为了有压流，可以用伯努利方程来进行描述。当这个入口水位超过了捂压流水深，且空气仍能进入管道时候，这个管道中为汽水混合，无连续的汽水向的一个分界面，且过这个过水断面的压力又不等存在于压力梯度，对于水流的运动产生影响，这个时候被称为两相流。两相流的描述公式就相对复杂。

              

对于重力输水管道的硫碳形成的多种因多种因素影响。比如说水深，包括口径、流速、入口的一个构造等等。对于入口水深一定的时候，管道的口径越大，流速越大越不容易形成有压流。同样的对于一个既定的一个输水系统，入口水深的变化会造成管道内流态的转化，即在这个无压流、两相流以及有压流之间相互转换。

          

下面介绍一下悬吊管以及横管的辐射坡度。重力雨水斗系统的最大排水能力与悬吊管的或横管的坡度是无关的。因此如果考仅仅考虑到最大排水量或者是设计的工况，管道内是可以不设置坡度。             

然而屋面雨水系统的面对大量场次的降雨，是小于设计重现期的降雨。对于这些降雨，屋面的雨水斗前水深是达不到淹没流的最小深度的，形不成满满管压力流的这么一个排水，甚至有时候只能达到无压流，俗称这个重力流的抖潜水深的一个范围。这些降水的排水系统的水流的速度有时很小，小于自净流速，会形成泥沙的沉积。有鉴于此，雨水系统中的悬吊管以及横管应该设置坡度。比如说可取这个设计，按照最小的一个零点5‰来进行考虑。那么建筑越高及排水高度这个H越大，则系统和雨水斗的排水能力增加，但是所需要的斗前水深也会相应的增加。因此在工程设计中，雨水斗的排水能力应限制在3米高的试验台上的测试的满管流的范围以内，以便控制与淹没水深，使之小于溢流口的高度。因为流量和流速越大，需要的淹没水深越大，使得积水深度加大，甚至形不成所需要的最少淹没水深，导致这个最大排水能力无法得以实现。

          

好，下面我介绍一下红心雨水的这个排水系统。首先分析一下流态，红星雨水的排放是以雨水在高处所具有的势能作为排放动力，依靠独特的雨水斗的设置。比如说它在当水陡千水深达到一定高度，比如说是55毫米左右，它就可以完全实现气水分离。并且通过调节各管道管径来实现虹吸式的雨水排放。其形成过程经历了三种流态，重力流、两相流以及满管压力流。          

当这个降雨的初期，这个雨水刚刚汇集斗前水深不大，这个窦内无法形成有效的阻止空气的进入。此时的流态为非满管流气水逆向流动，此阶段被称为重力流。随着暴雨的发展，这个雨水越聚越多，抖前水深加大，空气进入的也越来越少。这个时候这个管道内会形成断断续续的满管流和渗入气泡的满管流，也就是两相流。当水抖潜水深达到了一定高度，不再有空气渗入的时候，便形成了满管压力的流态。    

          

在雨水降水的过程中，当降雨达到一定程度后，降雨量能由小到大，仟沟中的水从少到多，雨水排水的系统也会经历的一种完全的重力流从两相流以及到满管压力流的这么一个变化。达到满管压力流以后，随着雨水的减少，又会进行两相流以和完全重力流。特大暴雨的时候，系统可能一直处于完全满管流的一个压力状态。当小雨的时候，系统可能会仅仅的是一个完全重力了的一个状态。因此雨水的排水系统是一个非非定常流的一个状态。即在一次完整的降雨过程中，降雨最大强度往往只维持几分钟。此时瞬间能达到了满管压力流状态，也只能在这个时间段才能形成。因此尽管虹吸式屋面雨水的系统按虹吸满管流这个流态进行设计，但系统并不是一直处于这个满管压力流流态下进行工作的。

          

下面介绍一下虹吸雨水系统的组成。下面我来介绍一下虹吸雨水排水系统的系统组成。虹吸式屋面雨水排水系统主要由虹吸雨水斗以及系统管道所组成。这个管道也包含了立管、无坡度的悬吊管以及雨水出户管等等。对于这个虹吸式的雨水斗，标准式的一般是是有斗体反气旋板、雨水斗的这个格栅盖所组成的。它的管材通常为HDPE的塑料管、铸铁管或者是采用不锈钢管，其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层中，上部盖有进水隔栅。降雨过程中，雨水通过格栅盖的侧面进入雨水斗。当屋面汇水达到一定高度的时候，雨水管道的反涡流装置会将这个空气阻挡在外面，同时消除涡流的状态，使得雨水平稳的淹没泄流进入排水管道。

              

虹吸式的雨水斗最大限度减少了天沟的积水深度，使得屋面成熟的雨水荷载降至最小，同时提高了雨水斗的额定流量。所以因此它也是整个虹吸雨水系统的关键部分。对于整个虹吸式雨水排放系统而言，最主要的就是避免空气进入雨水斗，从而进入整个系统。如果空气进入雨水斗，会形成在管道内形成气团，这样会大大降低排水系统的效率，最终变成了和传统重力是一样的。

          

虹吸式屋面雨水排放系统所采用的雨水斗必须是具有优化设计的反涡流功能的盖章，防止这个空气进入雨水斗的入口，从而使带入到整个系统的当中。以通过这样的设计是有助于当抖千水深水位升高到一定程度时，充分形成水分，从而完全阻隔空气的进入。雨水斗的安装也有严格的要求，比如雨水斗离墙至少1米，雨水斗之间距离一般不能大于20米。平屋顶如果是沙砾层，于是走的格栅顶周围沙砾厚度不能大于60毫米，最小粒径必须为15毫米等等。    

          

关于系统管道，虹吸雨水系统作为一个特殊的排水系统，其管道必须保证完全的密封性和完备的防火措施，并且尽可能做到降低噪声、吸收震动、抗击冲击外力，最大程度满足抗温度变化的而引起的形变。管道应该完全的抗渗漏，并不意但是并不意味着系统的密封性就能一定能够得到满足。一般情况下，对于抗渗漏的要求是允许发生小范围的渗漏，对于只要有有相关的补救措施即可。

              

下面我介绍一下系统的管道。红心水系统作为一个特殊的排水系统，其管道必须保证完全的密封性和完备的防火措施，并且做到尽可能降低噪音、吸收震动、抗击外部冲力。管道完全抗渗漏，但并不意味着系统就是密封的。一般情况下对于抗渗漏要求是允许发生小范围的渗漏的，只要有补救措施即可。但是对于红细胞系统来说，一旦发生泄漏并不易容易发现。所以当突然出现暴雨的降雨的时候，则会可能立即造成整个系统的崩溃。进而因为屋面雨水无法达到及时排放，超过了屋面可负荷的荷载强度，甚至引发屋面坍塌事故。当然微小的不密封并不一定会造成渗漏，但是足以造成漏气。一旦排水管道出现气团虹吸的排水的效率马上大幅降低，严重的时候会甚至会破坏虹吸作用。

          

由于虹吸系统是利用负压来进行排水的，因此管道的管壁必须具有相当的承压能力。我们一般采用考虑虹吸雨水系统的负压不大于0.08兆帕。过大的负压也会导致管内的水流的流速过快，产生气蚀现象，对于金属管道或者金属质地的连接会产生伤害。同时负压过高也会给整个系统带来震动，减少使系统的使用寿命。另外管道和配件都必须是阻燃的。

              

第三，虹吸式屋面雨水系统的辅助固定系统。红心是雨水系统的固定装置，包括与管道平行的方形钢导轨，管道与方形钢导轨之间的连接管卡，根据不同的管径可以每隔0到0.8到1.6米进行布置关卡，用于固定这个钢导轨的吊架以及镀锌钢的角钢。安装固定系统还包括了管卡配件，这些配件可以固定管道的轴向，利用这个锚固管卡安装在我们管道的固定点处。

          

下面我介绍一下重力流排水系统与虹吸排水系统的比较。首先从流态来说，重力流排水系统在排水过程中它的这个是以汽水混合的状态，依靠重力作用顺着力管而下的。而虹吸排水系统在排水过程中逐渐形成了满管压力的流流态，从而大大提高了排水能力，同时也适当减小了雨水排水的环境。    

          

第二，对于悬吊管的要求，重力流屋面雨水排水系统，它的悬吊管是按照非满流设计的，需要较大的悬吊管的管径和坡降虹吸排水。雨水排水系统的悬吊管可以做到无坡度的辐射，安装效果也是美观并且节省空间。第三，对于滤管的比较，重力流排水系统为保证各个雨水斗的雨水能够正常排放，因而限定了一根雨水悬吊管的雨水斗的数量不得超过四个。这也导致了雨水悬吊管和雨水立管的数量增加。而虹吸式雨水悬吊管的接入的雨水斗的数量可以不受限制，从而节省了不少的雨水立管。好，下面以上就是我对于这个建高层超高层建筑给水排水的一个相关的一些技术的一个分析，非常感谢各位学员的聆听，谢谢大家。