刘桂兰
威海市水务集团有限公司柳林净水厂 山东 威海 264200
摘要：现如今，在我国城市化建设高速发展的趋势下，带动了各个领域的发展得到了的突飞猛进的提高，尤其是城市化建设的持续增长，出现了大量的公共建筑。虹吸式蓄水排水系统被广泛应用于各种大型建筑中，其排水能力主要表现为单斗排水能力，排水效果较旧的重力排水系统有了明显提高。这种虹吸式雨水排水系统适用于各种大型及异形屋顶，对各建筑在雨季的大量排水起到了重要的作用，降低了雨季积水对建筑物屋顶的损害。本文从工作原理上对虹吸式排水系统进行了分析和探讨，总结了特点和常见问题，以期提高其合理性。
关键词：建筑给排水；给排水施工；虹吸式；雨水排水技术
引言
随着建筑工程施工技术和工程材料的爆发式升级，建筑单体体积不断增长，大面积平面式屋面相继出现，传统的重力式屋面雨水排水系统无法满足快速排水需求，以压力式排水为主要特点的虹吸式屋面雨水排水系统应运而生。虹吸式屋面雨水排水系统目前已广泛应用于各类大跨度建筑结构中，并成为解决大体量建筑屋面雨水快速外排的主要方式之一。在屋面雨水外排过程中，依靠雨水自身的重力势能及虹吸式雨水斗的密封隔绝特性，使虹吸式管道内部形成局部真空环境，屋面雨水在管道负压的持续抽吸作用下，加快外排速率，使屋面积水快速外排。
1虹吸式雨水排水技术概述
1.1虹吸式雨水排水技术原理
虹吸现象是一种常见的物理现象，虹吸式雨水排水技术是通过两个水面不同的高度差，利用其气压差和重力转化为排水动力。存在高度差的两个水面，在管道内可以从上而下地流动，水的上下流动影响管道，使其产生压力，利用压力挤压水流以实现雨水排出管道。建筑物和管道存在一定高度差，在降水较多时候，雨水斗的高度应低于建筑雨水高度。防漩涡雨水斗可以限制雨水流量，减少漩涡和排水系统中的空气，保证排水管道使用过程中处于满流状态。两个水面的高度差越大，排水管的压力变大，直接提高水流和排水速度。在虹吸式雨水排水技术应用中，排水管内的雨水，在重力的作用下产生负压。由于气压原因，管道内形成真空状态，从而产生了虹吸现象。虹吸式雨水排水技术利用虹吸现象，在设计给排水管道时，根据雨水量的不同，利用高度差达到排水效果。对降水较少地区的建筑工程可以利用重力作用实现排水；在雨水较多地区，利用虹吸式排水技术，排水效果更强，可以快速排出大量雨水。虹吸式雨水排水技术突破了传统重力排水方式的局限性，未来的应用前景非常广泛。
1.2虹吸雨水系统设计要点
虹吸流雨水排放系统的特点是：所有的管道在指定的降水强度下达到1的流量系数，管子内的压力也有别于大气压强。通过利用建筑物所产生的压头，管径的设计可按满管流进行计算。因此，可实现利用小于重力流管径的管道快速排出相同的雨水量。虹吸雨水系统设计在超高层建筑中的应用非常具有挑战性，其设计难题主要在负压的控制，以精算管内的压力为关键。由于拥有非常大的水头，满管系统拥有非常大的能量，能够以非常高的流速、小管径排出大雨量的雨水。其次，正确地判断系统余量。防止管内因负压而产生气化，对虹吸造成破坏。
1.3虹吸式雨水排水技术的应用优势
大量工程实践经验表明，在相同的环境和条件下，虹吸式雨水排水技术的排水效果具有明显优势。虹吸式雨水排水技术需要的管道数量通常比传统重力式排水技术管道需求少，虹吸现象可减少气体对水流的阻力，排水量和排水效果更好。由于虹吸式原理在技术方面更为先进，虹吸式排水管的设计更合理，保证了虹吸式排水效果。
雨水斗的特殊设计可以调整管内雨水的流态，利用重力和大气压强作用，保证管道处于满流状态，在不存在坡度的施工环境下，铺设悬吊管可增强排水管内的水流速度，并提高虹吸效果，排水管道在高效排水的同时还具有自清洁的作用，顺畅的管道可大大降低给排水管道投入使用后的维修成本。排水管道可尽量选择较小管径，需要的管道长度低于传统式排水管道，可降低工程施工成本，减少工程施工量。
2虹吸式雨水排水系统应用中存在的不足
虽然虹吸式雨水排水系统较旧的重力式排水系统有明显的优势，也在现代的各种不同类型建筑中被广泛应用和认可，但该系统在应用中仍然不可避免地存在一些问题，需要有针对性地进行解决。首先，虹吸式雨水排水系统在设计理论上分类归属于极限设计法。其在施工中是否能进行较好的固定效果，是否能为悬吊管选择符合要求的安放位置等，都会对该系统的最终结果造成应用上的影响。在运行中，只有当雨水阻力小于水位时，该系统才可以正常运行，否则会导致排水效果受到影响，产生积水。针对该问题虽有一定的解决方案，但由于会增加成本且无法保证实施过程中足够的安全性，故目前暂时无法实现。能否精确地测算水力在虹吸式雨水排水系统中最为关键，但该计算方式本身就存在一定的误差，无法进行精准计算，这样会在一定程度上造成人力、物力的浪费。如果利用精确的科学电子化仪器进行计算，以我国目前的软件发展情况来看暂时无法满足；若从国外引进，势必会增加成本，得不偿失。虽然虹吸式雨水排水系统在大型建筑及异形建筑中的应用效果良好，但应用于相对低层的建筑则无法完全展示其优点。因为虹吸式雨水排水系统对建筑物的高度有一定的要求。另外，雨水虹吸系统对系统整体协调性的要求较高，如果其中一部分配件发生故障，则很容易引起整个系统的瘫痪。
3建筑给排水施工中虹吸式雨水排水技术的应用
在建筑物给排水系统的作用过程中，如果遇到降水量增大的情况，排水管则会满流，导致支吊架承受较大压力，从而产生剧烈的晃动。由于各管段之间的负压变化不均，使得虹吸现象不连贯。如果排水管数量和管径设计得不合理，会发生雨水无法顺利且快速排出的情况，从而导致雨水聚集，对建筑物造成破坏，以及发生渗漏等问题。后续的维修、护理也在一定程度上存在问题。在建筑物给排水设计过程中，还应注意空间的使用和形象的美观。减少对室内空间占用的同时，保证排水系统稳固顺利进行的情况下，还应最大限度地降低该系统产生的噪声。虹吸现象属于物理现象，在作用过程中会有一定的声响和动力，但现代化的社会要求更为严格，应尽快提出相应的方法来对各种可能或已经出现的问题进行解决和改良。虹吸式雨水排放系统在其设计之初对管道型材有一定的要求，主要型材分为：HDPE管材、不锈钢材质、涂塑复合型管道。由于HDPE管材在经济方面和施工便捷度方面都表现得更为突出，故而在工程施工中被广泛应用。设计人员应根据实际情况和管道力学方面进行考虑和计算，选择管径大小合理的管道，以免因水流的流量不符而导致管材的浪费或管材爆裂等风险。硬聚氯乙烯因其内部光滑，能降低阻力，使雨水排放速度加快，降低管道内发生堵塞的情况，给建筑物给排水系统实施工程带来了极大的便利。虹吸式雨水系统中任何一个管道的单独排水能力都大于旧重力式排水系统，如果室外雨水管没有同步更换为虹吸式雨水排水系统，在暴雨情况下容易发生雨水从室外井盖溢出或使井盖被冲开的情况，形成一定的安全隐患。
结语
虹吸式雨水排水技术应用于建筑给排水工程中，取得良好的排水效果。实践证明该技术性价比高、安装便捷，在雨水排水工程中，应结合建筑具体特点分析雨水量，不断完善雨水排水技术，从而加强排水系统的安全性。
参考文献
[1]肖建军.虹吸式雨水排水系统技术及建筑给排水设计应用研究[J].房地产世界，2021（4）：30-32.
[2]戴宁晨.虹吸式雨水排水系统技术分析及建筑给排水设计应用[J].建筑与预算，2020（9）：35-37.