山地建筑排水设计探讨

文/甘起东 广州市设计院 广东广州 510620



山地建筑排水设计探讨

文/甘起东 广州市设计院 广东广州 510620

山地建筑因地形复杂，在排水设计上有一定的困难，本文结合工程实际经验，介绍了一些山地建筑排水设计中出现的问题，并提出合理有效的排水设计方式。

山地建筑；排水设计

随着社会经济以及工程技术的发展，一方面，伴随着城市化的进程，土地资源的需求与供给之间的矛盾日益明显，另一方面由于城市生活导致长期以来对大自然的疏远和隔离，人们愈加渴望回到自然中去，山地建筑愈发普遍。相对于平地，山地建筑地形的复杂性，排水组织困难，与平地项目有较大的不同。本文结合工程经验，分析原因并提出可行措施。

1、下沉部位排水

在山地项目中往往需要进行场地整平，为了节约投资，建筑设计会将整平范围尽量压缩，这使得许多部位的排水点低于周边小区市政管道所在室外地面，局部形成相对的下沉卫生间或下沉庭院，为防止小区市政管网排水倒灌，排水无法直接就近接入室外排水管道。

此时根据项目具体情况的不同，有重力流及压力流两种解决方案。

1.1重力流排水

当项目室外排水管道下游的地面标高低于排水点的地面标高，可采用重力流的方式排水，为相对下沉的排水点单独敷设排水管道排入室外管道下游较低处。

如果排水点所在位置下方存在地下室，可在地下室内敷设排水管道，排水至室外排水管网下游。该方案不需要设置提升设备，但须考虑重力流排水管坡降对地下室净高的影响。

1.2压力流排水

当室外排水管道下游地面标高高于排水点地面标高，或受条件限制无法在地下室敷设排水管道时，则须设置提升设备，采用压力流排水方式排水。

1.2.1污水及废水的压力流排水计算

根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003，2009年版）［2］4.7.7条，建筑物内的污水水泵的流量应按生活排水设计秒流量选定；当有排水量调节时，可按生活排水最大小时流量选定。

1.2.2雨水的压力流排水计算

根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003，2009年版）［2］4.9.2条，设计雨水流量应按下式计算：

式中qy——设计雨水流量，L/s；

Ψ——径流系数；

F——汇水面积，m2；

qj——设计暴雨强度，L/（s·hm2），应按当地或相邻地区暴雨强度公式计算确定。

设计暴雨强度qj主要取决于设计暴雨重现期 P，根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003，2009年版）［2］第4.9.5条，下沉庭院重现期可取5～50年。但考虑到近年来南方地区暴雨频发，且下沉式庭院积水别无出路，完全依赖潜水泵强排，如不能及时排水将引起严重积水，甚至会导致雨水倒灌入室内，因此重现期以采用100a为宜。为了确保排水安全，下沉庭院潜水泵应有不间断的动力供应，并设置备用泵，而且需要考虑备用泵与主泵同时启动的可能。

2、室外排水管道

但在山地建筑中，地面坡度往往较大，超过 10%的地面坡度屡见不鲜。在大坡度情况下，这样设计可能会造成管道流速过大引起冲刷。

《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2014年版）［4］第4.2.5条规定，非金属排水管的最大设计流速宜为 5m/s。取设计充满度为0.5，根据恒定流条件下排水管流速计算公式，可反算v=5m/s时塑料排水管在不同管径下的管道坡度，详见表1。

表1 不同管径下的最大允许坡度

由表1可见，为保证流速不超过5m/s，即使采用DN200的排水管，管道坡度也不宜大于 0.07，且管径越大。因此当地面坡度大于管道的最大允许坡降时，管道宜按最大允许坡度敷设，并适当设置跌水井。管径为DN600以下时可采用竖槽式跌水井，一次跌水高度最大为4m，管径在DN600以上是采用阶梯式跌水井，一次跌水高度为2m。大量跌水会造成管道埋深加大。建议采用每座检查井下游管道比上游管道降低一定高度（在规范允许范围内）的办法，可消化一部分高差；或在流速超过5m/s的管道采用金属管道，尽量使管道坡度与道路坡度一致，减少跌水，进而减少管道埋深，降低工程造价。

3、截洪沟

当建筑场地位于山坡下时，为了防止径流到处漫流，冲蚀山坡及建筑，可设置截洪沟拦截山坡上的径流。

截洪沟水力计算按明渠均匀流公式计算：

Q——截洪沟在正常水深下通过的流量（m3/s）；

Ω——截洪沟过水断面面积（m2）；

C——流速系数；

I——沟底纵坡。

当设计流量已知时，可用试算法计算断面尺寸。

截洪沟的纵坡应根据地形、沟的材质等条件确定，以保证沟内流速满足规范的要求。山地建筑的场地起伏不定，当地形纵坡较大时，沟底纵坡如按较小坡度设计，将导致沟深过大，增加造价，同时也脱离实际情况；如沟底纵坡按地形坡度设计，又会导致沟内流速过大，对截洪沟形成冲刷。此时可考虑按地形坡度设计，并设置跌水消能。跌水高度在3m以内，可采用单级跌水；超过3m时可采用多级跌水，将截洪沟做成梯级渠道，每级高0.3～0.6m。如设计得当，多级跌水即可取得较好的消能效果，可避免建设较深、较长的消力池，节省造价，在实际工程中取得了良好的效果［6］。

［1］卢继威，王海松著.山地建筑设计.北京：中国建筑工业出版社，2000.

［2］GB50015-2003（2009年版）建筑给水排水设计规范.

［3］马敏.下沉广场雨水泵设计流量及集水泵坑调节容积设计探讨.给水排水，2014，40（9） 65～68.

［4］GB50014-2006（2014年版）室外排水设计规范.

［5］中国市政工程东北设计院.给水排水设计手册第 7册（城市防洪）.北京：建筑工业出版社，2000.

［6］陈健聪.赵力军.孔红.多级跌水模型在特大落差明渠排洪工程中的分析与应用设计［J］.给水排水，2007，（S2）.

注：本文论述的山地指从建筑场所的角度出发，地形起伏变化但不一定在山区的建筑用地。