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寒冷地區雨水設計思考論文
摘要：
文章對已建建筑雨水管設計分析，總結中國北方寒冷地區雨水管道設計的注意事項。
關鍵詞：
雨水管出戶； 冰凍； 設計注意事項
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，我院負責設計了石油公司地球物理研究所辦公樓的設計，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。冬季寒冷，氣候干燥，多大風和風沙。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136.1天，降雪：初日10月14日，終日5月1日，年日數146.5天。
該樓于2002年設計，主要功能為研究所的辦公樓，內部設計均為辦公室、計算機房及會議室，設計了一處公共衛生間，在設計過程中，依據《建筑給水排水設計規范（GBJ15-88）》3.1.5條及3.10.14條，室內排水系統的設計采用了雨污分流的排水系統，雨水管設于室內,其中P3為污水檢查井，P7為室內地溝排水檢查井，其余均為雨水檢查井。但當時規范并未要求室外雨污分流，僅注明“結合室外排水制度和有利于綜合利用與處理要求”（3.1.1），我們的設計所小區僅有一趟污水干管，所以我們在室外設計的是雨污合流。并且，雨水出戶管室外管內底埋深≥1.40m。符合規范對凍土深度等的要求。后經我院及自治區審圖中心審圖，驗證我們的設計符合現行規范，在排水系統設計中無違規之處。
2003年11月該樓建成，經過2003~2004年冬季的使用，建設方發現該樓排水外網的北向，排水管網起點處（均為雨水管出戶處）均發生了冰凍現象。
該工程施工經建院監理全程監理，無重大質量問題，設計施工均無質量問題，但為什么會發生冰凍現象呢？
經過我們分析調查，結合烏魯木齊市當地氣候條件，我認為發生冰凍現象主要由以下原因造成：
現行《建筑給水排水設計規范（50015-2003）》強調的是“屋面雨水系統應迅速、及時地將屋面雨水排至室外雨水管渠或地面。”（第4.9.1條），在我們的設計過程中，也以快速排放為設計原則，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。當屋頂的積雪達到0℃冰水混合狀態時，這時的0℃冰水混合態以附壁重力流態流至水平懸吊管，這時室內是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，雪水不可能大量流入，遠達不到設計流量，按照設計規范的坡度，流速達不到0.75m/s的最小設計流速，在出戶后到雨水井3m的流態中，最冷月室外溫度基本低于-14℃，當流量較低時，就有可能在出戶管管口發生冰凍現象，直至像地球物理研究所辦公樓出現雨水出戶管管口被冰封堵。產生這種情況后，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，嚴重則會使雨水管管件損壞，造成經濟損失。
目前，在烏魯木齊的室外排水管線設計中，過去一般都采用了雨污合流的體系，根據統計資料，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的出戶后溫度降低的現象發生，這也就是為什么烏魯木齊發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重的地方，已經造成P9檢查井室內鋼制清掃口凍裂。
通過分析總結，我們認為，在寒冷地區雨水管設計中，除了遵循現行規范的4.1.1條（雨污分流）及4.9.35條（雨水立管室內設置）等相關條款外，還應在設計中注意以下幾點：
① 結合烏魯木齊排水市政管網雨污合流的現狀，雨水管宜與生活污水管并排出戶，排至同一污水檢查井，雨水井應盡量設置在生活污水檢查井下游；
② 在室外給水設計中，有室外防凍給水栓保溫井的做法，在現行規范中，雨水檢查井的做法并沒有強制規定，認為在寒冷地區設計中應選用保溫井做法，以減少不必要的熱損失，以防止冰凍現象發生，建議新建小區，雨污分流設置的時候，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）；
③ 室外雨水管應注意凍土深度的規范要求，在室外回填時，應嚴格注意回填土的密實度，以防孔隙度過大導致凍土深度加大，以致污水管線位于實際冰凍線以上；
④ 在雨水排放過程中，勢必會夾帶泥砂進入雨水管，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，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計計算中，以不違反規范為前提，適當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，應當可以適當減免冰凍現象的發生。
參考資料：
[1] 建筑給水排水規范（GBJ50015-2003）.中國計劃出版社.建筑給水排水規范 （GBJ15-88 ）.中國計劃出版社.
[2] 給水排水設計手冊.中國建筑工業出版社.
[3] 嚴煦世主編.水和廢水技術研究.中國建筑工業出版社.
[4] 建筑氣候區劃標準（GB50178-93 ）.中國計劃出版社.
[5] 新02系列給排水標準設計圖集.新疆標準設計辦公室.
[6] 全國民用建筑工程設計技術措施－給水排水，中國建筑標準設計研究所.
[7] 排水工程，中國建筑工業出版社.
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