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寒冷地區(qū)雨水設(shè)計思考論文
摘要：
文章對已建建筑雨水管設(shè)計分析，總結(jié)中國北方寒冷地區(qū)雨水管道設(shè)計的注意事項。
關(guān)鍵詞：
雨水管出戶； 冰凍； 設(shè)計注意事項
Abstract:
Design analysis on current rainwater pipeline,Pipeline of rainwater Design attention to the cold region in North China.
Keywords:
rainwater pipeline； frozen； design attention
2002年春，我院負(fù)責(zé)設(shè)計了石油公司地球物理研究所辦公樓的設(shè)計，該辦公樓位于烏魯木齊市。
烏魯木齊市是新疆維吾爾自治區(qū)的省會城市，處于亞歐大陸的腹地，位于天山山脈的中段，屬ⅦB.5氣候區(qū)。冬季寒冷，氣候干燥，多大風(fēng)和風(fēng)沙。最熱月平均23.5℃，最冷月平均-14.6℃，最大凍深：139cm，積雪：初日10月18日，終日4月21日，年日數(shù)136.1天，降雪：初日10月14日，終日5月1日，年日數(shù)146.5天。
該樓于2002年設(shè)計，主要功能為研究所的辦公樓，內(nèi)部設(shè)計均為辦公室、計算機(jī)房及會議室，設(shè)計了一處公共衛(wèi)生間，在設(shè)計過程中，依據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范（GBJ15-88）》3.1.5條及3.10.14條，室內(nèi)排水系統(tǒng)的設(shè)計采用了雨污分流的排水系統(tǒng)，雨水管設(shè)于室內(nèi),其中P3為污水檢查井，P7為室內(nèi)地溝排水檢查井，其余均為雨水檢查井。但當(dāng)時規(guī)范并未要求室外雨污分流，僅注明“結(jié)合室外排水制度和有利于綜合利用與處理要求”（3.1.1），我們的設(shè)計所小區(qū)僅有一趟污水干管，所以我們在室外設(shè)計的是雨污合流。并且，雨水出戶管室外管內(nèi)底埋深≥1.40m。符合規(guī)范對凍土深度等的要求。后經(jīng)我院及自治區(qū)審圖中心審圖，驗證我們的設(shè)計符合現(xiàn)行規(guī)范，在排水系統(tǒng)設(shè)計中無違規(guī)之處。
2003年11月該樓建成，經(jīng)過2003~2004年冬季的使用，建設(shè)方發(fā)現(xiàn)該樓排水外網(wǎng)的北向，排水管網(wǎng)起點處（均為雨水管出戶處）均發(fā)生了冰凍現(xiàn)象。
該工程施工經(jīng)建院監(jiān)理全程監(jiān)理，無重大質(zhì)量問題，設(shè)計施工均無質(zhì)量問題，但為什么會發(fā)生冰凍現(xiàn)象呢？
經(jīng)過我們分析調(diào)查，結(jié)合烏魯木齊市當(dāng)?shù)貧夂驐l件，我認(rèn)為發(fā)生冰凍現(xiàn)象主要由以下原因造成：
現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范（50015-2003）》強(qiáng)調(diào)的是“屋面雨水系統(tǒng)應(yīng)迅速、及時地將屋面雨水排至室外雨水管渠或地面�！保ǖ�4.9.1條），在我們的設(shè)計過程中，也以快速排放為設(shè)計原則，但在烏魯木齊這樣的寒冷地方，每年有大于1/3的時間屬于積雪期，雪的融化水是不能快速排放的。當(dāng)屋頂?shù)姆e雪達(dá)到0℃冰水混合狀態(tài)時，這時的0℃冰水混合態(tài)以附壁重力流態(tài)流至水平懸吊管，這時室內(nèi)是18℃的室溫，雪水是一個升溫的過程，但由于時間太短升溫很小；水平懸吊管一般不超過10m，由于是寒冷地區(qū)，雪水不可能大量流入，遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計流量，按照設(shè)計規(guī)范的坡度，流速達(dá)不到0.75m/s的最小設(shè)計流速，在出戶后到雨水井3m的流態(tài)中，最冷月室外溫度基本低于-14℃，當(dāng)流量較低時，就有可能在出戶管管口發(fā)生冰凍現(xiàn)象，直至像地球物理研究所辦公樓出現(xiàn)雨水出戶管管口被冰封堵。產(chǎn)生這種情況后，就像黃河的凌汛一樣危害巨大，輕則使雨雪水不能正常排放，嚴(yán)重則會使雨水管管件損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失。
目前，在烏魯木齊的室外排水管線設(shè)計中，過去一般都采用了雨污合流的體系，根據(jù)統(tǒng)計資料，我國各地的生活污水年平均溫度差別不大，均約10～20℃之間。這樣，雪水在排放過程中，生活污水帶來大量熱能，不會有地球物理研究所辦公樓出現(xiàn)的出戶后溫度降低的現(xiàn)象發(fā)生，這也就是為什么烏魯木齊發(fā)生冰凍的雨水管不多的原因；而地球物理研究所辦公樓P1~P10 10個排水檢查井中，僅有P3和P7是同時接納生活污水和雨水，其余均為雨水檢查井，作為室外污水管網(wǎng)的起始端，P1、P9和P10均是雨水檢查井，恰恰這幾口檢查井的出戶管是冬季冰凍最嚴(yán)重的地方，已經(jīng)造成P9檢查井室內(nèi)鋼制清掃口凍裂。
通過分析總結(jié)，我們認(rèn)為，在寒冷地區(qū)雨水管設(shè)計中，除了遵循現(xiàn)行規(guī)范的4.1.1條（雨污分流）及4.9.35條（雨水立管室內(nèi)設(shè)置）等相關(guān)條款外，還應(yīng)在設(shè)計中注意以下幾點：
�、� 結(jié)合烏魯木齊排水市政管網(wǎng)雨污合流的現(xiàn)狀，雨水管宜與生活污水管并排出戶，排至同一污水檢查井，雨水井應(yīng)盡量設(shè)置在生活污水檢查井下游；
② 在室外給水設(shè)計中，有室外防凍給水栓保溫井的做法，在現(xiàn)行規(guī)范中，雨水檢查井的做法并沒有強(qiáng)制規(guī)定，認(rèn)為在寒冷地區(qū)設(shè)計中應(yīng)選用保溫井做法，以減少不必要的熱損失，以防止冰凍現(xiàn)象發(fā)生，建議新建小區(qū)，雨污分流設(shè)置的時候，雨水井的做法可參照室外防凍給水栓的做法（詳見新02S2－11頁）；
�、� 室外雨水管應(yīng)注意凍土深度的規(guī)范要求，在室外回填時，應(yīng)嚴(yán)格注意回填土的密實度，以防孔隙度過大導(dǎo)致凍土深度加大，以致污水管線位于實際冰凍線以上；
�、� 在雨水排放過程中，勢必會夾帶泥砂進(jìn)入雨水管，沉砂袋不能使泥砂全部儲存，流速大時，部分泥砂會進(jìn)入雨水立管，在雨水出戶處淤積少量泥砂，在烏魯木齊這樣的寒冷地區(qū)，這部分淤積泥砂在冬季則會阻礙雪水的順利排放；所以，在雨水出戶管按重力流的設(shè)計計算中，以不違反規(guī)范為前提，適當(dāng)加大雨水出戶管的坡度，加大雪水在水平懸吊管中的流速，減少停留時間，應(yīng)當(dāng)可以適當(dāng)減免冰凍現(xiàn)象的發(fā)生。
參考資料：
[1] 建筑給水排水規(guī)范（GBJ50015-2003）.中國計劃出版社.建筑給水排水規(guī)范 （GBJ15-88 ）.中國計劃出版社.
[2] 給水排水設(shè)計手冊.中國建筑工業(yè)出版社.
[3] 嚴(yán)煦世主編.水和廢水技術(shù)研究.中國建筑工業(yè)出版社.
[4] 建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)（GB50178-93 ）.中國計劃出版社.
[5] 新02系列給排水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集.新疆標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計辦公室.
[6] 全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施－給水排水，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究所.
[7] 排水工程，中國建筑工業(yè)出版社.
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