雨水收集及排放设计

雨水收集及排放设计

王涛

天津水泥工业设计研究院有限公司 天津市 300400

摘要：由于雨水是纯天然的，它的利用是不需花费任何费用。而且雨水的收集与利用不仅可以减缓雨水洪涝和地下水位下降的现象，控制雨水径流污染，更有利于改善城市的生态环境。随着城市化的不断扩大，水资源变得越来越短缺，生态环境变得日益恶化。雨水的收集和利用也越来越有必要。本文就建筑设计中雨水收集利用的意义和技术措施三个方面进行了浅层次的分析和探讨。

关键词：建筑设计；雨水收集；雨水利用

一、建筑设计中雨水收集利用的意义

中国人口的增加和经济的增长，水资源的需求量也在不断的增加。但是水资源短缺已经成为全球严重的资源短缺现象，中国也不例外。而在中国，城市建筑用水占去了总用水量的很大一部分，而且每年都在增加。水资源短缺的现状让我们不得想办法在建筑设计中注意对水资源的节约，此外，还要充分利用自然资源——雨水。减少成本的同时，还可以环节水资源短缺的压力。

二、屋面雨水系统简介

从流体力学的角度分析，屋面雨水排水系统分为两种主要类型：①重力流排水系统：②(虹吸)压力流排水系统。

2.1重力流排水系统

重力流排水系统为一般工程较常采用，由普通雨水斗，悬吊管、立管、埋地管及出户管等组成。其工作原理是利用屋面雨水本身的重力作用，由屋面雨水斗经排水管道自流排放。重力流排水系统由于是按非满流无压状态设计的，是否能迅速排除雨水依赖于排水横管的坡度。所以具有如下特征：

(1)由于该系统工作时，屋面雨水由雨水斗进入排水系统的过程中，过水断面形成旋涡，水流夹带空气进入排水系统，使整个系统呈气液两相流。空气占据了大约1／3的管道空间，因此排水管的管径较大。

(2)按照规范要求，重力流屋面雨水排水管系的悬吊管应按非满流设计，其充满度不大于O．8。管内流速不宜小于0．75m／s。且排水坡度不小于0．5％，因此会占据较多的建筑空间。

(3)由于单管连接的雨水斗不宜过多。因此系统使用立管的数量也较大。

(4)普通雨水斗排水数量较小，因此系统使用雨水斗数量相对较多。增加了屋面荷载。

(5)适用性和灵活性较差。

（6)连接各立管的埋地管数量多，地下工作量较大。

(7)采用同样管材情况下，整个系统工程造价较高。

2.2虹吸压力流排水系统

虹吸压力流排水系统由国外水力学专家在60年代末创始。至今在世界各地已有6 000万m2各种类型屋面排水的设计和施工经验。但是，该系统目前在我国国内使用实例较少。压力流排水系统部件组成与重力流排水系统基本相似，不同的是系统采用压力流雨水斗。雨水斗在其额定设计流量时处于淹没泄流排水状态，不渗气，设计排水量大。该系统的主要工作原理是充分利用屋面雨水斗与排出管之间的几何高差，当降雨强度达到设计值时，管道内呈满流状态，雨水从水平管(悬吊管)转入立管跌落时管道内形成负压，产生虹吸作用，可快速排除屋面雨水。采用压力流的屋面排水系统，在降雨过程中相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中排水，经屋面内排水系统从排出管排出，管道全充满的压力流状态。故压力流排水系统亦称之为虹吸流排水系统或满管流排水系统。

压力流排水系统是按满流有压状态设计，是多斗压力流排水相对于重力流排水系统具有如下特征：

(1)降雨初期系统为重力排水，随着雨量的增加，虹吸雨水斗利用空气挡板阻

止空气进入系统形成真空。当管中的雨水呈压力流状态时，形成虹吸现象，不断进行排水。最终雨水管内达到满流状态。

（2)在降雨过程中，由于连续不断的虹吸作用，整个系统得以快速排放屋面水。

(3)排水系统为单相满管流，在相同的条件下，同样的屋面汇水面积，可减少管道直径和数量。

(4)虹吸排水系统管道均按满流有压状态设计，雨水悬吊管可做到无坡度敷设，有利于建筑空间的充分利用。当产 生虹吸作用时，水流流速极高，有较强的白洁净能力。

(5)由于排水管道减少，室外雨水检查井数量亦相应减少。

(6)减少下水道连接管和埋地管，地下部分工作量少。

(7)采用同样排水管材，压力流比重力流节约工程造价。

三、雨水收集和利用的技术措施

在建筑设计中的雨水收集和利用主要包括在住宅或建筑群中收集水质较好的屋面、人行道雨水。此外，在住宅小区的建筑中主要用到的雨水的综合利用系统主要包括屋顶花园、中水、渗透、水景观等形式的雨水的收集和利用。此外，在建筑设计中可以利用那些人工湖或者喷池等类型的储水设施，在美观、舒适的同时也可以起到在雨季进行对雨水的收集和利用的作用和效果。

在建筑设计中用到的雨水收集和利用主要运用了以下几个技术措施：

1、雨水渗透利用技术在建筑设计中的运用。这种技术是一种投资少、见效快、能产生综合效益的节水型排水措施。雨水渗透措施主要包括渗水管沟、深水地面、深水池塘和渗水浅井等几个雨水收集环节。其中渗水沟采用的多少多孔材料制作而成或者自然的带植物浅沟而形成的。渗水管是一种多孔管材，雨水就是通过这种管道上的多个孔向周围土壤中进行渗透。屋面雨水先流经屋顶花园进行第一次的雨水渗透处理，同时进行净化工作，然后与道路雨水一起流入浅草沟或者凹式绿地。经过这种渗透和过滤，雨水就会变得干净而直接被植被所吸收，从而很好的融入到建筑周围的生态景观当中。

2、屋面雨水收集储蓄技术在建筑设计中的运用。这种屋面雨水的收集储蓄主要运用的是从屋顶开始收集雨水，等雨水收集好后通过重力管道过滤或重力式土地过滤。雨水在这个过程中要经过具有过滤器的过滤才能通过稳定的进口流入到储水池中。处理后的水相对来说比较干净，这些经过过滤器过滤过的水由泵送至备用水点，可以用于厕所的冲洗、绿地的灌溉以及构造绿地景观等各种用途。在这个雨水收集技术系统中，最重要的一个因素也是最关键的一个因素就是过滤器的使用，在分散式过滤器中不能存在污染物颗粒，并且这个过滤器必须要有自净能力。在这方面，德国的屋顶雨水收集利用技术是相当先进和典型的例子。德国运用的是IRM联机式过滤器。这种方式就可以省去很多环节，经过雨落管的过滤后，就可以用于冲洗厕所、灌溉绿地等各种途径。

3、雨水各种形式的利用技术在建筑设计中的运用。雨水收集回来，并且经过渗透、回灌、过滤后方可加以利用。住宅小区的用水量在城市总用水量中占去了很大的一个比例，同时也是进行雨水收集和利用的最重要的建筑楼。小区内的雨水回收利用系统在建筑设计中的运用后，就会帮助小区节约水资源，还可以维持和改善住宅小区的生态环境。所以，在住宅小区的建筑设计中要进行科学的雨水收集和利用。住宅小区楼房中利用了这种雨水收集利用系统，就能帮助国家节约很大一部分水资源，也可以从整体上推动整个国家经济的健康可持续发展。

结语：

与西方国家相比，尤其是德国，我国的建筑雨水利用系统建设目前还处于起步阶段。但是由于水资源短缺的现状和人们环保意识的增强，雨水收集利用系统在建筑设计中变得越来越重要。我们一定要不断的进行技术创新，在雨水收集利用系统的生产设备、设施建设、运行管理以及中水利用方面进行提高，形成一个成熟的产业链，才能将雨水收集利用系统引导发展成为我国的朝阳产业。

参考文献：

[1]曾春玲.工厂供电设计新手常见问题分析及设计新理念[J].科技创新与应用,2012,(18).24-25.

[2]刘金晟,侯世英,孙韬.工厂供电工程设计方法分析[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2011,(2).125-128.