建筑排水立管通水能力试验研究

建筑排水立管通水能力试验研究

王秋娜 

天津市泰达工程设计有限公司

摘要：建筑排水立管通水能力试验是衡量建筑物排水系统性能的重要方法。在建筑物设计、施工和验收过程中，排水立管通水能力试验是必不可少的环节。通过对排水立管的通水能力进行试验，可以确保建筑物排水系统的安全、稳定运行，降低因排水不畅等原因导致的民生纠纷和环境污染。

关键词：建筑排水；排水立管；通水能力

中图分类号：TU992文献标识码：A

引言

现代高层建筑功能结构复杂，为避开建筑内部的结构障碍，排水管线的走向极易受到限制，导致排水立管上下不能贯通，需根据建筑内部空间的使用变化进行相应偏置处理，但这种管道安装方式可能会对排水系统的安全使用造成威胁。

1 试验目的

建筑排水立管通水能力试验的主要目的如下：（1）检验排水立管的设计合理性：通过试验，验证排水立管的设计参数是否符合规范要求，为建筑物排水系统提供安全、高效的运行保障。（2）检查排水立管的施工质量：试验过程中，可以发现排水立管施工中存在的问题，如管道堵塞、排水不畅等，为施工单位提供整改措施，确保排水系统的正常运行。（3）确保排水设施安全可靠：通过对排水立管通水能力的试验，可以评估排水设施在实际运行过程中的安全风险，确保排水系统安全可靠。（4）降低环境污染：排水立管通水能力试验有助于发现并解决排水系统存在的问题，避免因排水不畅造成的污水泛滥、臭气扰民等环境污染问题。

2 测试方法及测试仪器

流量测试采用定流量法，通过微调阀门､增压泵及流量计控制放水量｡采用Kewill智能型气动电磁阀(型号为Q991X-10V，流量量程为0~3.0L/s)远程控制供水启停｡测试流量时，供水系统从18层开始放水，初始排水流量为0.5 L/s，并以0.5L/s的增幅逐渐增加放水量，当18层排水量达到2.5 L/s时启动下一楼层增压泵，依次类推｡当5个排水层均达到最大排水流量后(此时的总排水量为12.5 L/s)，若此时系统还未达到临界压力和水封损失判定值，由高向低每层最大排水流量可增加0.5L/s，直至所有供水层总排水流量达到15.0 L/s｡若仍未达到临界值，由高向低每层最大排水流量再增加0.5 L/s，以此类推｡为了保证试验的真实性，单层供水流量不超过4.0 L/s，此时最大总排水流量为20.0 L/s｡放水位置在供水横支管始端，注水方式采用与横支管流垂直向下淹没注水，并经过DN100P型存水弯后进入横支管，以保证无冲击现象｡

3 建筑排水立管通水能力的影响

3.1 底部连接方式对通水能力的影响

对于副通气立管排水系统来说，通气立管底部连接上排水横干管能够有效提高该系统的最大通水能力。在相同排水量情况下，通气立管底部连接横干管的方式能够将最大负压降低 2/3，并且该系统对通水能力的提升程度较设专用通气立管的排水系统更明显。这是由于以下两方面原因：首先，从系统结构来看，副通气立管排水系统由于排水立管与通气立管通过横支管连接，横支管上的卫生器具可以直接通过通气立管补气，系统各层受到的压力波动能够及时得到缓解；另一方面，在系统整体压力有所缓解的情况下，副通气立管与排水横干管连接，排水立管底部和横干管内整体空气流动顺畅，可极大改善横干管水跃情况。与此同时，通气立管底部连接在排水横干管上时，形成的空气环形通路较传统双立管排水系统更大，因此受到排水过程的影响较小，副通气立管排水系统对通水能力的改善作用更为明显。

3.2 乙字弯偏置设置对排水系统通水能力的影响

排水系统是城市基础设施的重要组成部分，其通水能力直接关系到城市排涝、防洪及环境保护等方面。乙字弯作为一种常见的排水管道设计形式，其偏置设置对排水系统通水能力具有重要影响。随着我国城市化进程的加快，城市排水系统面临着越来越严峻的挑战。确保排水系统通水能力、提高排水效率成为当前城市排水工程的重要任务。乙字弯作为一种常见的排水管道设计形式，其偏置设置对排水系统通水能力具有重要影响。因此，研究乙字弯偏置设置对排水系统通水能力的影响，对于优化排水管道设计、提高排水系统性能具有重要的实际意义。乙字弯管道中的水流运动特性与直线管道有很大不同，水流在乙字弯处会产生较大的水头损失。偏置设置会影响乙字弯处的流态，进一步影响排水系统的通水能力。通过理论分析，可以得到乙字弯偏置设置与排水系统通水能力之间的关系。

3.3 单个双乙字弯的设置对系统通水能力产生的影响

为了稳定排水系统内部的压力，国内相关学者提出可以通过改变水流流向的方式来减少立管内水流的流速，通过消耗水流流动过程中的动能来达到水流稳定，即采用安装双乙字弯的方式来达到消能的目的。但是根据实验结果显示，排水立管在轴线方向上的突变会使得立管内部流态紊乱，导致管道内部的气体流动不流畅，会对系统的排水产生负面影响，实验结果显示，标准安装工况下系统的最大排水流量是 12.5 L/s，乙字弯偏置工况下系统的最大排水流量是 7 L/s，而双乙字弯偏置工况下系统的最大排水流量为 6 L/s，从系统的最大排水流量来说双乙字弯偏置的设置并不会使系统得到优化。在相同流量下（6 L/s）比较三种工况下系统内压力波动情况，在流量为 6 L/s 的情况下，安装偏置的两个工况下的正压都明显大于标准安装，而且双乙字弯偏置工况 5 层位置处的最大正压值为 391 Pa，大于另外两种工况下的最大正压，近似到达破封条件；而整体来说乙字弯偏置工况下的负压相比双乙字弯来说要略小一些；在改善气压方面，安装双乙字弯偏置并不会带来良性效果，反而会改变系统内部的通气状态，导致系统内部通气不畅，并影响系统的排水能力，但是此次实验只在一个位置安装了双乙字弯消能装置，而行业内相关专家提出的方式是在排水立管上每隔一定的距离（5-6 层）安装双乙字弯来进行消能，后续可针对双乙字弯的具体消能效果做进一步研究。

3.4 排水系统各楼层的水封损失

在最大排水量情况下，不同实验各楼层的地漏和 P型存水弯的水封损失波动均较大。这是因为卫生器具的水封损失量与压力波动极限呈正相关关系。相同排水量下，连接横干管的系统通气越流畅，系统压力波动越小，同时水封损失也越小。当通气立管汇入排水立管时，因有水膜厚度的影响，通气立管中的空气被水膜隔开，导致系统底部横干管的通气效果较差，造成底部楼层的负压增大。在最大排水量下，当通气立管底部连接排水横干管时，高楼层区域的水封损失较低楼层的小。可见，通气立管底部连接横干管对低楼层区域卫生器具的通气情况有改善作用，降低了排水过程产生的负压影响。因此，将通气立管底部连接到横干管的方式对系统通气具有较好的辅助作用，其安装方式较为简单，在实际工程中有较好的应用潜力。

结束语

总之，建筑排水立管通水能力试验是保障建筑物排水系统正常运行的重要手段。通过试验，可以发现并解决排水系统中存在的问题，为建筑物提供安全、高效的排水保障。从设计、施工到验收阶段，排水立管通水能力试验都发挥着至关重要的作用。通气立管底部连接横干管后对系统负压也有较好的缓解作用；而当通气立管底部连接在排水立管上时，由于排水立管底部流量较大，形成的水膜较厚，通气立管底部补气不畅，影响了通气效果，导致排水系统底部负压偏大，通水能力也显著降低。只有做好这项工作，才能确保建筑物排水系统的稳定运行，降低环境污染，创造美好的人居环境。

参考文献

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[2] 吴克建，赵世明，袁玉梅，等．瞬间流和定常流两种排水方式对水封损失的影响［J］．给水排水，2016，42(8):91－94．