山地建筑排水設(shè)計探討

文/甘起東 廣州市設(shè)計院 廣東廣州 510620

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山地建筑排水設(shè)計探討

文/甘起東 廣州市設(shè)計院 廣東廣州 510620

山地建筑因地形復(fù)雜，在排水設(shè)計上有一定的困難，本文結(jié)合工程實際經(jīng)驗，介紹了一些山地建筑排水設(shè)計中出現(xiàn)的問題，并提出合理有效的排水設(shè)計方式。

山地建筑；排水設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟(jì)以及工程技術(shù)的發(fā)展，一方面，伴隨著城市化的進(jìn)程，土地資源的需求與供給之間的矛盾日益明顯，另一方面由于城市生活導(dǎo)致長期以來對大自然的疏遠(yuǎn)和隔離，人們愈加渴望回到自然中去，山地建筑愈發(fā)普遍。相對于平地，山地建筑地形的復(fù)雜性，排水組織困難，與平地項目有較大的不同。本文結(jié)合工程經(jīng)驗，分析原因并提出可行措施。

1、下沉部位排水

在山地項目中往往需要進(jìn)行場地整平，為了節(jié)約投資，建筑設(shè)計會將整平范圍盡量壓縮，這使得許多部位的排水點(diǎn)低于周邊小區(qū)市政管道所在室外地面，局部形成相對的下沉衛(wèi)生間或下沉庭院，為防止小區(qū)市政管網(wǎng)排水倒灌，排水無法直接就近接入室外排水管道。

此時根據(jù)項目具體情況的不同，有重力流及壓力流兩種解決方案。

1.1重力流排水

當(dāng)項目室外排水管道下游的地面標(biāo)高低于排水點(diǎn)的地面標(biāo)高，可采用重力流的方式排水，為相對下沉的排水點(diǎn)單獨(dú)敷設(shè)排水管道排入室外管道下游較低處。

如果排水點(diǎn)所在位置下方存在地下室，可在地下室內(nèi)敷設(shè)排水管道，排水至室外排水管網(wǎng)下游。該方案不需要設(shè)置提升設(shè)備，但須考慮重力流排水管坡降對地下室凈高的影響。

1.2壓力流排水

當(dāng)室外排水管道下游地面標(biāo)高高于排水點(diǎn)地面標(biāo)高，或受條件限制無法在地下室敷設(shè)排水管道時，則須設(shè)置提升設(shè)備，采用壓力流排水方式排水。

1.2.1污水及廢水的壓力流排水計算

根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）［2］4.7.7條，建筑物內(nèi)的污水水泵的流量應(yīng)按生活排水設(shè)計秒流量選定；當(dāng)有排水量調(diào)節(jié)時，可按生活排水最大小時流量選定。

1.2.2雨水的壓力流排水計算

根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）［2］4.9.2條，設(shè)計雨水流量應(yīng)按下式計算：

式中qy——設(shè)計雨水流量，L/s；

Ψ——徑流系數(shù)；

F——匯水面積，m2；

qj——設(shè)計暴雨強(qiáng)度，L/（s·hm2），應(yīng)按當(dāng)?shù)鼗蛳噜彽貐^(qū)暴雨強(qiáng)度公式計算確定。

設(shè)計暴雨強(qiáng)度qj主要取決于設(shè)計暴雨重現(xiàn)期 P，根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003，2009年版）［2］第4.9.5條，下沉庭院重現(xiàn)期可取5～50年。但考慮到近年來南方地區(qū)暴雨頻發(fā)，且下沉式庭院積水別無出路，完全依賴潛水泵強(qiáng)排，如不能及時排水將引起嚴(yán)重積水，甚至?xí)?dǎo)致雨水倒灌入室內(nèi)，因此重現(xiàn)期以采用100a為宜。為了確保排水安全，下沉庭院潛水泵應(yīng)有不間斷的動力供應(yīng)，并設(shè)置備用泵，而且需要考慮備用泵與主泵同時啟動的可能。

2、室外排水管道

但在山地建筑中，地面坡度往往較大，超過 10%的地面坡度屢見不鮮。在大坡度情況下，這樣設(shè)計可能會造成管道流速過大引起沖刷。

《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006，2014年版）［4］第4.2.5條規(guī)定，非金屬排水管的最大設(shè)計流速宜為 5m/s。取設(shè)計充滿度為0.5，根據(jù)恒定流條件下排水管流速計算公式，可反算v=5m/s時塑料排水管在不同管徑下的管道坡度，詳見表1。

表1 不同管徑下的最大允許坡度

由表1可見，為保證流速不超過5m/s，即使采用DN200的排水管，管道坡度也不宜大于 0.07，且管徑越大。因此當(dāng)?shù)孛嫫露却笥诠艿赖淖畲笤试S坡降時，管道宜按最大允許坡度敷設(shè)，并適當(dāng)設(shè)置跌水井。管徑為DN600以下時可采用豎槽式跌水井，一次跌水高度最大為4m，管徑在DN600以上是采用階梯式跌水井，一次跌水高度為2m。大量跌水會造成管道埋深加大。建議采用每座檢查井下游管道比上游管道降低一定高度（在規(guī)范允許范圍內(nèi)）的辦法，可消化一部分高差；或在流速超過5m/s的管道采用金屬管道，盡量使管道坡度與道路坡度一致，減少跌水，進(jìn)而減少管道埋深，降低工程造價。

3、截洪溝

當(dāng)建筑場地位于山坡下時，為了防止徑流到處漫流，沖蝕山坡及建筑，可設(shè)置截洪溝攔截山坡上的徑流。

截洪溝水力計算按明渠均勻流公式計算：

Q——截洪溝在正常水深下通過的流量（m3/s）；

Ω——截洪溝過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；

C——流速系數(shù)；

I——溝底縱坡。

當(dāng)設(shè)計流量已知時，可用試算法計算斷面尺寸。

截洪溝的縱坡應(yīng)根據(jù)地形、溝的材質(zhì)等條件確定，以保證溝內(nèi)流速滿足規(guī)范的要求。山地建筑的場地起伏不定，當(dāng)?shù)匦慰v坡較大時，溝底縱坡如按較小坡度設(shè)計，將導(dǎo)致溝深過大，增加造價，同時也脫離實際情況；如溝底縱坡按地形坡度設(shè)計，又會導(dǎo)致溝內(nèi)流速過大，對截洪溝形成沖刷。此時可考慮按地形坡度設(shè)計，并設(shè)置跌水消能。跌水高度在3m以內(nèi)，可采用單級跌水；超過3m時可采用多級跌水，將截洪溝做成梯級渠道，每級高0.3～0.6m。如設(shè)計得當(dāng)，多級跌水即可取得較好的消能效果，可避免建設(shè)較深、較長的消力池，節(jié)省造價，在實際工程中取得了良好的效果［6］。

［1］盧繼威，王海松著.山地建筑設(shè)計.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［2］GB50015-2003（2009年版）建筑給水排水設(shè)計規(guī)范.

［3］馬敏.下沉廣場雨水泵設(shè)計流量及集水泵坑調(diào)節(jié)容積設(shè)計探討.給水排水，2014，40（9） 65～68.

［4］GB50014-2006（2014年版）室外排水設(shè)計規(guī)范.

［5］中國市政工程東北設(shè)計院.給水排水設(shè)計手冊第 7冊（城市防洪）.北京：建筑工業(yè)出版社，2000.

［6］陳健聰.趙力軍.孔紅.多級跌水模型在特大落差明渠排洪工程中的分析與應(yīng)用設(shè)計［J］.給水排水，2007，（S2）.

注：本文論述的山地指從建筑場所的角度出發(fā)，地形起伏變化但不一定在山區(qū)的建筑用地。