文档介绍：屋面虹吸式雨水系统设计计算程序实现的探讨
中图分类号::A文章编号:
屋面雨水排水系统按照其水力特征可分为重力流系统和虹吸式(压力流)系统。相比重力流雨水排水系统,虹吸式屋面雨水排水系统采用虹吸式雨水斗,排水能力有很大的提高;在符合水力计算的条件下,可以将数量更大的雨水斗接入悬吊管,因此减少了立管和埋地出户管的数量;悬吊管安装不需要坡度,安装方面、美观;系统按照满管虹吸流计算,可以减小管径,管内流速增加,有利于提高系统自净能力。可见,虹吸式屋面雨水排水系统与重力流相比有明显的技术优势。目前国内对虹吸式雨水排水系统的研究应用已经取得了不少成果,但是对该系统设计计算的应用软件的研究还比较少,由于虹吸式雨水排水系统计算比较繁琐,一般设计单位和专业设计公司均采用编制的Excel表格或者人工进行计算,这给虹吸式屋面雨水排水系统的应用和推广带来了一定的障碍。所以,研究开发该系统的设计计算程序显得尤为迫切和重要。
本文将通过一个案例,介绍探讨一种实现虹吸式系统设计计算的程序。
计算程序算法框架
整体框架流程如下图1:

图1 程序算法框架流程
案例概况
设计城市:北京市
暴雨强度公式:
暴雨参数: A=, B=, C=, D=,
重现期: P=(年),t=(降雨历时)
屋面渲泄系数:
总汇水面积:1600m2,天沟长度50m,选择设置4个虹吸型雨水斗,单个雨水斗汇水面积400m2。
雨水斗标高13m,,排出管标高-。

计算过程
暴雨强度
将参数代入暴雨强度公式i= L/
Q5 = i* 167= L/()
雨水斗流量
根据汇水面积Fw = 400m2和暴雨强度Q5 = L/()计算流量得:
= (L/s)
式中 q―屋面雨水设计流量L/s
K1 ―宣泄系数
Fw ―汇流面积m2
Q5 ― 5分钟暴雨强度(L/)
即各雨水斗节点处的流量q = (L/s)
管段流量
根据雨水斗节点流量,将流量累加到各管段,得到各管段的流量。

初赋管径
程序根据管段流量和流速限制求出符合要求的所有的可选管径,并初赋管段管径为下限管径。

平衡调节
从起点开始,依据平衡度调节管径。整个调整过程的思路大致是这样的,从每一个立管开始进行一个遍历的计算,首先,在分支点处根据下游管段的阻力推算出上游管段的允许水力坡降的参考值,然后据此在管段的可选管径数对之间选择一个管径,再进行阻力计算,验证计算出来的结果,是否满足平衡度的要求,不满足则重选。
A、首先程序根据路径的期望损失值和路径长度计算出一个平均水力坡度:
水力坡度= (期望损失值/ 路径长度) /
根据这个水力坡度R,由公式: 及柯列勃洛克公式计算出管段的直径:

B、然后根据当前的管径进行负压调整,调整管径使各管段负压均满足最大系统负压要求,同时使立管上端的节点负压达到最大值。负压计算公式: