高層建筑給水排水工程水利研究

曹永峰

摘要：高層建筑給排水系統(tǒng)設計不僅要滿足規(guī)范要求，還要兼顧到建筑的功能和美觀等要求。然而，高層建筑的給排水系統(tǒng)設計相對于普通的多層建筑的給排水系統(tǒng)來說有一定的獨特性，工序繁多，工程復雜，難度比較高，很容易出現(xiàn)一些問題。因此，對高層建筑給排水設計進行探討有重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：高層建筑；給水排水工程；研究

1 導言

高層建筑有別于多層建筑，具有層數(shù)多、高度大、功能復雜、用水要求高、排水量大等特點。由于樓層高度的增加及建筑物功能的復雜化，高層建筑的給排水工程需要面臨新的問題和更高的要求，因此，對建筑給水排水工程的設計提出了新的要求。本文主要探討了高層建筑給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及給排水設計中需要關注的問題，以供參考。

2 高層建筑給水排水工程的特點

2.1 靜水壓力大

靜水壓力大是高層建筑給水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的特點，正因為靜水壓力大，如果不分區(qū)，不僅使用不便，震動噪音大，設備能耗高，浪費水資源，還容易導致給水系統(tǒng)的管道及配件因此被破壞。從這個特點出發(fā)，給水系統(tǒng)必須進行科學、合理的豎向分區(qū)，目的在于合理有效地降低靜水壓力，確保系統(tǒng)運行的安全可靠。

2.2 消防安全要求高

高層建筑消防系統(tǒng)的安全可靠性要求比多層建筑的更嚴格，是高層建筑給水系統(tǒng)的又一個特點，這是因為高層建筑通常是多功能、綜合性建筑，所以可引發(fā)火災的因素比較多。眾多的消防實例告訴我們，高層建筑一旦出現(xiàn)火情，火勢的蔓延速度相當快，火災的危險性大，撲救的難度高。另外，我國目前各地區(qū)的消防設備能力水平不一，導致高層建筑在發(fā)生火災時撲救的難度比較大，基于這些因素，在高層建筑的消防給水系統(tǒng)設置上必須立足于自救。

2.3 瞬間給水、排水量大

從高層建筑的建筑標準來看，高層建筑中使用給水排水設備的人數(shù)眾多，導致瞬間很大的給水量和排水量，所以在實際使用的過程中，如果給水系統(tǒng)出現(xiàn)停水或者是排水系統(tǒng)出現(xiàn)管道堵塞等等事故，影響的范圍會很大。從這一特點出發(fā)，高層建筑的給水排水系統(tǒng)設計時技術措施必須合理可靠，確保給水排水系統(tǒng)的通暢。

2.4 排水量大、管道長

高層建筑功能多，排水量大，管道復雜，而且管道中的壓力存在較大程度的波動。從提高高層建筑排水系統(tǒng)的排水能力要求出發(fā)，保證水封不被破壞，就必須穩(wěn)定管道的壓力，排水系統(tǒng)應設置完善的通氣管系統(tǒng)，或是采用新型的螺旋消音單立管系統(tǒng)。除此之外，排水系統(tǒng)中采用的排水管道的材料應具有較高的機械強度，采用柔性接口。

3 高層建筑給水排水設計優(yōu)化

3.1 排水管網的優(yōu)化方法

排水管網的優(yōu)化設計，目前主要有直接優(yōu)化法和間接優(yōu)化法（又叫解析優(yōu)化法）。直接優(yōu)化方法就是依據(jù)管道各項性能指標的變化，來選擇各項實施方案和可調參數(shù)，通過計算和比較得到最優(yōu)解，主要有電子表格法和兩相優(yōu)化法。現(xiàn)在排水管網優(yōu)化設計主要體現(xiàn)在后者，既在最優(yōu)化數(shù)學模型基礎上，先進行最優(yōu)化理論計算從而求出最優(yōu)解。這其中主要就是選擇不同的計算方法，任何計算方法，都是以設計規(guī)范要求、管徑、流速、坡度以及充滿度之間的水力關系為基礎考慮因素。

雖然理論計算和設計比較簡單，但在實際施工過程當中，由于管徑的尺寸不是能夠任意變化和選擇的，而且還要考慮與建筑設施中其他管線的鋪設路勁之間的沖突，對于高層建筑而言，這些都不是能夠根據(jù)實際情況做到很好的改變的。所以高層建筑在施工前，必須考慮到管道最大充滿度與管徑的關系、流速及其變化與管道的關系，各管線的內徑、管卡及相應的配件尺寸，嚴格地設計出給排水管道及其他管道路線的間距，盡量建立最優(yōu)化的模型。

3.2 給水管網的優(yōu)化方法

高層建筑的給排水系統(tǒng)設計的給水系統(tǒng)，是通過蓄水池→水泵→水箱→減壓閥→用水點的方式進行供應。此為高層建筑供水較為節(jié)能、節(jié)地、又方便管理的方案。其不僅能解決市政基礎設施跟不上高層建筑發(fā)展速度所帶來的弊端，防止對市政的給水管網產生沖擊；而且能滿足《高層民用建筑設計防火規(guī)范》當中對于消防的前期貯水量要求。同時多幢建筑可合用蓄水池，并將水池設在地下車庫。具有靈活、高效、方便管理及有利銷售的優(yōu)點。且水箱供水是解決高層建筑的給水系統(tǒng)節(jié)能的問題的一項有效途徑。

當沒有自閉閥給水系統(tǒng)時，在給水管頂部設置一些自閉閥門，雖能達到水流控制的目的，但是對氣流的控制卻不能達到很好的效果。這樣在系統(tǒng)斷水時，就會產生大量的空氣聚集在給水管內，當系統(tǒng)重新供水時，給水管內的氣流就會被水流排擠到給水管的頂部，從而形成一個被壓縮了的空氣聚集區(qū)。此時如果人為地打開自閉閥門的開關時，給水管內的氣流由于具有較強的壓力，就會瞬間隨著水流噴射出來，最終可能導致人員傷亡或者損壞設備的嚴重后果。因此，在日常的設計中應該增加一些個體建筑的戶外閥門的控制設置，同時，還應該在設計中添加一些立管底部的給水閥門，在必要的時侯底層人員可以通過直接將給水的總閥關閉，以減少污染物的排放量，這樣這些問題就會在一定程度上得到較大的緩解。

傳統(tǒng)的消防給水方式：水箱水泵聯(lián)合供水，即使在市政停水的狀況下，水箱里的儲水有能夠維持人們在幾個小時內的正常生活所需。但是該方式的缺點就是，水箱造成了水的二次污染。我認為可以在傳統(tǒng)給水方式的基礎上增加消毒設施即可解決此問題：既在水泵出水管上安裝紫外線消毒器，高效殺毒滅菌，又能安全、可靠地提供生活用水水質、水量、水壓。生活污水和雨水分流排放，而收集的污廢水，單獨處理后再排放。在實際鋪設的管道過程中，通常將設備房建設在不規(guī)則的地段，以及地下室不規(guī)則，不影響地下室使用功能之處，以以保證地下車庫設施以及使用功能。在方案設計時，各管道之間以及管道與墻體之間都要相隔一定的規(guī)范要求距離。為了平衡管內氣壓，還需要設置通氣管使排水系統(tǒng)與大氣相通。

4 結語

隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展，以及研究者們的不懈努力，高層建筑對給水排水的技術要求也隨之而越來越高。目前，我國已在高層建筑的給水排水領域上取得了非常可觀的成績，以后的發(fā)展過程中應該更加注重實用性、可行性、安全性以及其有機結合，為打造世界一流的工程提供可靠的技術支撐和質量保障。

參考文獻：

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[2]范敏，郁琥，我國高層建筑給水排水工程建設存在的幾個問題和對策[J]，工程建設與管理，2011，11.

[3]楊木興，高層建筑給水排水工程的設計探討[J].工程建設與管理，2010，10.

（作者單位：齊齊哈爾市佳維建筑設計有限責任公司祥達分公司）