工业厂房大面积屋面雨排水设计分析

伍丽珍

摘要：文章先分析了雨水系统结构组成，包括雨水斗、多斗悬吊管、雨水立管，随后通过工程实例介绍了工业厂房大面积屋面排水设计，包括屋面排水组织和落水口处理，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：工业厂房；大面积屋面；排水设计

引言：近几年随着国内工业生产规模的持续扩大，使生产企业逐渐朝着产业化和规模化的方向发展。我国某些大型工业厂房逐渐发展到上万平方米，在大型工业厂房实际生产实践中容易受到雨水等各种外部环境因素影响，为此需要针对厂房中的雨水排放系统实施合理设计，进一步降低雨水积压对于厂房的影响，提升工业厂房生产性能，增加大型工业厂房应用时长。

1. 雨水系统结构组成

1. 雨水斗

屋面雨水顺着天沟汇集流入雨水斗，随后进入架空雨水管排放系统中，所以屋面雨水斗主要功能便是保证厂房屋面良好的泄流能力。雨水斗在屋面排水系统中属于一种重要设备，可以进一步扩大屋面泄流水平。促进屋面雨水能够快速进入雨水管内，避免天沟因为水位过高导致天沟翻水以及屋面积水问题。基于排管系统内雨水斗发挥着泄流的重要作用。

2. 多斗悬吊管

多斗悬吊管属于一种有机系统，各个排水斗的掺气量以及排水量都会影响I其他斗的掺气量和排水量。雨水斗相关设计需要低于限值流量值，临界水深范围内的悬吊管需要处于一种不满流状态，该种条件下排水管内水流会掺入一定气体。对应雨水斗的排水管、立管以及连接管等需要按照不满流标准实施合理设计，不然便会产生部分满流现象。开始出现满流现象前，短管末端水流以及气流都无法顺利通过。导致管内运行阻力扩大，该种阻力要求进一步优化提升天沟水位实施有效解决。在气流无法顺利通过的条件下，则管道内运行阻力扩大，相关阻力问题，可以通过提升天沟水位实施合理解决。如果继续扩大水流，则水位大幅度扩大，增加天沟的翻水风险。针对整个雨水管系统实施优化改造中，需要进一步按照不满流标准实施合理设计。悬吊管设计需要形成相应的坡度，方便管道内部流量发挥出良好的自清功能。

悬吊管中的运行压力分布状态如下：在悬吊管中的流动水流进入立管后，当流入水量达到一定程度。立管内便会产生负压，影响悬吊管中的通过气流和通过水量。比起重力流来，管内负压的产生，会对水流运动产生不良影响。除了自身重力影响之外，同时还存在某种压力差应县，为此多斗悬吊管内通过气流和水流始终受到压力流影响，即不满流重力。该种状况和正常的明渠重力流运行模式不同，同时也和满流压力流之间存在较大差异。因为增加了压力差，从水流角度而言，比起单纯重力流，可以进一步扩大整体流速，同时还会增加排水流量^[1]。

3. 雨水立管

立管中气体和水流混合构成一种水气分离和混合状态。基于水流重力影响下，按照从下到上实施的运动。如果立管没有被水量单独充满，水管处于不满流条件下，本质上立管中的空间不会被水分所占据，而是被空气所占据。所以从两相流层面分析，立管始终处于满流状态。排放立管中的流经水和气体在运动中，因为气体所占比重差异产生分离向上运动。在具体分离中，通过单独气泡聚集，转化为大型气团和气体，或在水流朝下运动中形成较大阻力。此外，管内的气团或气体在下泄水流的冲击影响下，被进一步分解成单独小型气团和独立气体，随后将其融入水体当中，形成了某种阻力。所以立管内气流掺入运动流态和对应参数变化十分复杂，结合相关企业单位中的试验观察状况分析，具体可以分成六个环节，第一环节是在水流量相对较小条件下，立管内流入水量最终只能转化为点滴流，不存在任何气体渗入，管道顶部呈现出正压模式。第二环节中，如果水流量进一步扩大，则水流会顺着排管的管壁下流，产生附壁流。雨水斗和大气互通，没有掺气现象，排管顶层始终处于零压和正压状态。在第三环节中，随着管内水流量持续扩大，除了附壁水流扩大之外，导致其中部分水流开始从水体脱离融入空气当中，产生自由落地，导致管内形成负压，因为排管当中形成负压，和管外之间形成某种压差，该种条件下排管外部空气渗透到排管内部，同时对管内水流产生扰动现象，裹挟作用下产生水流掺气。第四环节中，随着排管内水流持续扩大，水气界面已经无法有效分清，在排管当中的负压数值持续扩大条件下，管道内部掺气量相继增加。随着气体容量扩大，导致管道内部负压降低，由于气流朝上流动中，进一步削弱了气流下降速度，随着管内负压下降，会对悬吊管中水流位置和水量满度产生直接影响。因为周期性气水形成对向流通，导致排管内产生突出的水塞问题，而各个水塞当中也被水气团填充，该阶段中的排管呈现出运行不稳的状态。同时该种条件下管道内部水流掺气也一直处于不稳状态，反复波动。第五环节中，随着排管内部水量持续扩大，导致排管中的水流接近充满状态，管内掺气量相对较少，管道内部气体展现出单独气泡跟随水流进行运动的趋势。第六环节中，因为排管内部被水充满。

排管顶层在流通水量设计范围内始终处于一种负压状态，排管底层始终呈现出正压范围内，在管道内部水流量持续增加条件下，则管道内部负压值和正压值同样呈现出持续升高状态。在管道内从负压进一步转化到正压过程中，对应压力零点区域，也是和大气压同等位置，管道内部流量相继扩大，并顺着立管上方移动。顺着立管垂直方向分析，管道内部压力呈现出线性变化状态。针对管道内部压力数值变化，在特定系统中形成特定数值，针对不同管系差异，因为管道内部水流中的气体掺量差异，管道中的掺气量还会直接影响管道负压值，管道系统内阻力差异，导致承受压力存在较大变化。因为管道中呈现出气体和水流混合状态，顺着立管的压力波动导致管道中的气体体积顺着气体上升和沿程变化，针对管道内部水流形成较大阻力，立管需要一直处于一种不满流状态，因为水自重以及管道中的气体上升阻力影响，导致流体沿程阻力进行朝下运动。

2. 工程实例分析

某一工业生产厂家总建筑面积为5.28万平方米，厂房是以门式轻钢结构组成。整个生产车间包括总装、焊接、涂装、冲压等部分组成。两个厂房中间利用连廊实施合理连接。

建筑设计中，可以将屋面坡度设计为2.5%、5%间双坡排水，设置三个排水沟，两个是边柱排水天沟，一个是中柱排水沟。边柱设置为外排水模式，在女儿墙水口设置落水斗，需要通过切割转化为四道构造层，包含天沟侧翼、外墙板、女儿墙背板等。落水斗按照从上到下的顺序进行安装^[2]。

结语：综上所述，大型工业厂房拥有独特的结构特征，为此在严格按照现有标准规范实施屋面排水系统设计中，需要相关设计人员联系厂房实际发展状况，实施针对性设计。雨水排水系统的设置质量会对工业厂房的应用功能、运行寿命产生直接影响，为此需要设计单位提高重视，按照经济实用以及合理性原则实施排水系统设计，促进工业厂房各项生产活动顺利实施。

参考文献：

[1]莫涛涛.大型厂房屋面雨水排水系统设计[J].智能城市,2021,7(07):47-48.

[2]张笑冬,刘菲菲.绵阳京东方洁净厂房大面积屋面防排水施工技术[J].施工技术,2019,48(10):30-32.