虹吸式排水

2024-09-11

虹吸式排水（共7篇）

虹吸式排水篇1

所有屋面都会遭受季节性气候变化、环境条件、荷载和空气污染的破坏性影响, 屋面积水的干湿、冻融循环会导致屋面的膨胀、收缩和腐烂, 继而会对屋面乃至整个建筑结构造成危害。

排水系统是屋面设计中一个重要的组成部分。屋面坍塌常见的原因是积水量超出了其承受力, 如果在适当的位置设置合适的排水系统, 就可以在很大程度上减少这种情况的发生。

在美国, 虹吸式屋面排水系统的时代已经到来。该系统是芬兰工程师奥瓦利·艾伯林于1968年发明的, 现在已经风靡全世界了。在欧洲, 虹吸式屋面排水系统占了商业建筑1/5的市场份额。1999年, 这种可持续的技术穿越了大西洋来到美国, 其在波斯顿会议中心的应用成为了第1个主要案例。此后, 该技术逐渐被人们接受。

虹吸式屋面排水系统与传统重力排水系统的不同之处在于所谓的“虹吸满管流”。与传统排水系统不同, 虹吸式屋面排水系统独特的组件空气隔板, 可以阻止空气进入管道, 使管道内全部充满水, 还能阻止杂物进入管道系统。

2013年10月, 由美国管道工程协会 (ASPE) 编制的新标准ASPE/ANSI 45—2013《虹吸式屋面排水系统》通过了美国国家标准局的审核, 该标准保留了美国机械工程协会 (ASME) 制订的A 112.6.9—2005标准的测试方法。

屋面排水系统设计的依据

屋面排水系统最基本的功能是排除雨水并将其导入地下管道系统或排水沟, 从而避免水渗入防水层或建筑外围护结构。这种处理技术使水资源保护、雨水回收利用成为可能。

屋面排水系统的设计必须考虑以下因素:1) 建筑地点;2) 屋面结构类型;3) 屋面坡度;4) 预计降水量;5) 预计排水流量;6) 屋面载荷要求。对于建筑师和设计工程师, 还有以下考虑:1) 排水管尺寸和特点;2) 排水管的布置和地点;3) 溢流安全要求;4) 建筑和管道法规要求;5) 抗破坏性能;6) 美学要求。

每个工程地点都有自身的历史降水量数据, 包括累积量、强度 (如持续时间和频率) 、雨滴大小和自由沉降速度的记录。降水强度对于确定最优屋面排水系统设计包括排水管的类型、数量、尺寸和布局起着重要作用 (由于每个项目都不同, 咨询屋面排水系统制造商是很有必要的) 。

传统屋面排水系统

传统屋面排水系统主要依靠重力以及水的扩散和流向最低点的特性。随着水的累积, 水深增加并成为使水流至屋面排水口的动力, 每一个排水口都有落水管将水直接导入地下, 只是水进入到排水管的同时也会吸入空气, 这会降低排水系统的效率。

其他非虹吸式屋面排水系统

对于受热带风暴或其他恶劣气候影响的区域, 快速和高效地排除径流水十分必要。为了获得高的体积效率, 大容量的屋面排水管应运而生, 它的体积效率比标准排水管增加了30%以上。屋面排水管的安装位置和出水管的直径大小必须精心考虑。

对于平屋面、坡屋面或限制雨水排水能力的区域来说, 限流屋面排水系统是十分理想的。利用该系统, 屋面上多余的积水是可控的, 雨水在风暴减弱后会以可计量的速率排出去。但要获得这样的效果, 关键是要有大面积的屋面可以临时储存雨水。

限流屋面排水系统只需较少的排水管、更小直径的管道系统、更小的下水道尺寸和更低的安装成本。另一好处是可以通过减小下水道的负荷来降低雨水淹没下水道和回流到地下室或其他低洼区域的可能性, 减轻暴雨造成的破坏;屋面上的储存水也可以暂时改善屋面的热损失。为了确保限流屋面排水系统正常发挥作用, 设计师必须仔细考虑排水管的安装位置、屋面板的挠度、排水口的大小、是否溢出排水沟和屋面荷载等。

虹吸式屋面排水系统

虹吸式屋面排水系统可以实现全流程最大流量和更小的管径并且无需排水坡度。虹吸式屋面排水系统的第1项商业应用是在1972年, 成功应用于瑞士汽轮机厂。

虹吸式屋面排水的理论可追溯到流体力学的一个基本公式———以18世纪瑞士数学家和物理学家丹尼尔·伯努利名字命名的伯努利能量方程。伯努利能量守恒原理认为:液体有3种基本能量形式———重力势能 (静能) 、动能和压力势能 (位能) , 即使系统能态从一种状态转换到另一种状态, 这3种能量之和不变且为一个常数。这个等式假设流体是不可压缩的, 系统不做功且绝热 (无热量的增加和损失) , 伯努利能量方程可以用来判定排水系统任意两点间的水流变化。虹吸理论自身也经过了一些修改, 如考虑水管的摩擦损失等。

在目前的设计中, 虹吸式屋面排水管和传统的重力屋面排水管看起来很相似, 它们有一些相同的特征, 如排水管的主体、圆顶过滤器和膜夹紧装置。但精心设计的空气挡板是虹吸式屋面排水系统独特的部件。空气挡板被安装到标准排水管的集水坑, 用来阻止涡流。换言之, 空气挡板阻止了科里奥利效应 (即水流沿着排水管旋转, 将空气引入到中间并使其进入管道) 。通过阻止空气进入排水管和水平收集管道, 产生了负水头压力, 能将水从屋面上吸出去。排水管上的大气压是排水系统的驱动力。集水坑中挡板的安装位置对于排水系统十分关键, 挡板的安装位置变低, 则可发生虹吸效应的水量减小。

一旦雨水穿过排水管进入尾管, 水就流向了水平管, 位置正好在屋面下方。在排水系统的该部分, 水压继续下降, 要增加管道系统的尺寸以防止空穴和排水管壁在负压下内爆。当雨水到达立管时, 它仍处于虹吸满管流中, 当水下降到零位 (如虹吸破坏) 时水压继续减小。当到地下时, 排水管转到一个垂直的落水管, 通过增大管道直径变成了传统的重力排水管。

排水系统的液压头是从屋面到排放口之间的整个高度, 这与传统排水系统是不同的, 传统排水系统只有屋面水作为水头压力。正因为这个优势, 排水管道尺寸相同时, 虹吸式屋面排水系统的流量和速度比传统的排水系统要高。高流速也意味着虹吸式屋面排水系统具有自净能力, 从而省去了清洁口的安装。

采用虹吸式屋面排水系统的原因

虹吸式屋面排水系统有诸多优点:

1) 管道系统的安装无需坡度, 与其他建筑系统的安装不冲突, 配合难度低。

2) 排水管的水平安装可以为建筑留出天花板的空间, 降低建造费用。

3) 虹吸满管流无需借助管道坡度即可实现。

4) 水平管的安装需要较少的垂直堆叠, 因为水平管道系统可以运行更长的距离, 从而可以节约成本;垂直堆叠的布置十分灵活。

5) 小的管道直径有利于降低成本, 同时对空间和建筑的整体设计产生更少干扰。

6) 预备场地和开挖造价费用降低, 因为可以将落水管安放到离下水道更近的位置, 下边板的安装需求可以最少化。

7) 由于管道系统的水流大, 具有自净功能, 这意味着可以省去系统的清洗工作。

8) 低的挡板位置使得较少量的屋面积水就可以产生虹吸作用。

9) 排放点可以安置在建筑的某一个区域或角落。

10) 虹吸式屋面排水系统对业主来说还有诸多其他优点, 包括节水, 降低能耗、资源损耗和建造成本。而且, 雨水回收利用较易实现, 回收的雨水可用于灌溉、冲洗小便池和厕所、自动喷水灭火系统和地面消防龙头等。通过利用收集的雨水, 可以降低成本。

理想的应用条件

虹吸式屋面排水系统与全工程管道系统联合使用时可以提供虹吸满管流, 虹吸满管流是通过自然液压作用实现的。这个系统设计是为了充分利用管道的全容积, 当管道全部充满水时虹吸作用就产生了。

虹吸式屋面排水系统只需要较少的下水管、较小的管道尺寸和较少的空间。这意味着该系统具有更大的设计灵活性、较少的安装次数、消耗更少的材料, 并可节约成本。虹吸式屋面排水系统可以在所有的建筑上使用, 不受尺寸、高度和降水量的限制。当然, 在大面积的低层房屋如购物中心和工厂, 虹吸式屋面排水系统的排水效率更高。这是因为在虹吸式屋面排水系统中, 在负压下, 雨水穿过了横管, 但当雨水从立管垂直落下时压力会增大, 直到压力变为零, 接着通过增加管道的尺寸变为重力流。建筑的占地面积越大, 管道系统中负压越大, 这可使水流在转变前就从建筑的一侧下落。而大多数的高层建筑占地面积较小, 且屋面面积也较小, 这就会导致在水平管中无法产生很多负压。

特定的虹吸式屋面排水系统

在美国, 标准的虹吸式排水管直径是380 mm, 还包括50 mm、76 mm和102 mm直径的无轮毂机械连接头。排水管和夹圈可以用铁或不锈钢打造, 圆顶过滤器可以用聚丙烯、铝、铜或铁制造, 还应采用不锈钢五金件来帮助组装。

虹吸式屋面排水系统适用于很多基础的、常见的屋面排水管配置。推荐使用顶板等安装设备来加快安装速度;排水立管和延伸器可以在拉平屋面排水管时发挥作用;在砾石屋面应用时, 砾石防护装置可以帮助确保适当的排水量;如有需要, 溢流排水管可以和标准虹吸式排水系统联合使用, 连接到一个独立的排水线路中, 从而可以将水排放到外部装置而不是下水道。

虹吸式屋面排水系统需要的排水管数量的确定方法和传统屋面排水系统一致。当将虹吸式屋面排水管和传统的屋面排水管尺寸相比较时可以发现, 同样的排水区域, 虹吸式管道的尺寸大约是传统排水管尺寸的一半。当然, 这只是初步的估算, 确切的数据还需要由屋面排水系统制造商和工程技术人员通过计算得到;另外还要查阅当地的管道规范来确认降水量是否在规定范围。

虹吸式设计指导方针

虹吸设计软件被用来设计和计算在安装过程中是否存在设计可接受范围内管道系统的压力和速度的微小变化。前面提及的ASPE/ANSI 45—2013标准可用来确定虹吸式屋面排水系统和传统的屋面排水系统的区别, 最主要的一个差异就是当管道直径发生变化时偏心异径管的使用, 这有助于使管道上部的水保持平整的表面, 从而排除气泡。

屋面面积少于4 645 m2时, 应该将排水管连接到同一个集水管, 否则, 系统将会由于排水管和大管道间的距离过大而很难保持平衡。由不同材料制成的屋面排水管不能连在同一个集水管上, 否则, 由于这些屋面材料有着不同的流量系数会导致不能同时形成虹吸 (不同的装配也可以有不同的摩擦系数评级, 应采用软件来选择最合适的转换类型) 。坡度变化较大或不在同一水平面的屋面也必须将排水管连接到独立的集水管。

虹吸式屋面排水系统在安装时必须避免两个问题:一是一个单独的管道系统中有多个垂直下降;二是管道系统中有低于障碍物的垂直下降。这两个问题将会使虹吸式屋面排水系统的启动变慢, 同时使虹吸现象滞后。

每一个屋面都必须至少有一个虹吸排水管。当最初设计一个系统时, 连接到同一个集水管的排水管的设置间距应不大于20 m, 距离最远的排水管到集水管的距离应不超过楼高的20倍。当然, 上述距离只是指导性方针, 如果经过适当地平衡, 这些距离也是可以增加的。超过20 m长的排水管应该被分成更小的部分, 以此来确定在什么位置管道的直径可以增加。排水管的表面和水平集水管中心之间的距离至少应该保持1 m。排水管底部的尾件在连接至水平集水管前至少应该有0.5 m长的距离。

对于虹吸式屋面排水系统来说, 每一个独立的系统和整个系统都必须在负压10.13 k Pa和正压10.13k Pa之间, 整个系统的失衡应尽可能接近0。铸铁或聚氯乙烯 (PVC) 管道可以承受最低90 k Pa的负压, 如果压力过低, 必须增大管道的直径。

零位水管 (打破虹吸现象后的第1部分水管, 并且已经完成了向重力排水管的转变) 的流速必须小于2.5 m/s, 以防止排水管遭到破坏。在大多数情况下, 流速会被降到1 m/s左右, 来与基于屋面面积和降水量的传统排水管尺寸相匹配, 该流动速率是确保排水系统保持自净的最小值。

结论

虹吸式屋面排水系统在美国正逐渐被关注。尽管很难得到确凿的数据, 但是其在欧洲和全球其他各地受到的广泛认可, 为虹吸式屋面排水系统的成功提供了证明。任何一个工程成功的关键在于和可信赖的、可提供交付工程解决方案记录的制造商通力合作。因为每一个工程都是有困难的, 顾问必须愿意并能够给予时间和所需的专业知识。

屋面虹吸式雨水排水系统篇2

目前国际上虹吸式雨水排放技术已经很成熟。该技术就是利用虹吸原理, 雨水排放时在管道中形成满管压力流, 利用建筑物屋面高度和雨水所具有的势能, 产生虹吸现象, 屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排出室外, 从而迅速排除屋面积水。下面就对屋面虹吸式雨水排放系统的工作情况、系统组成以及施工方法做较为详尽的描述。

1 工作原理

虹吸现象在我们日常生活中经常可以看到。其工作原理就是当两个液面存在高差时, 此高差部分水通过事先装满水的管道在重力作用下的流动, 从而使上部管道中产生负压, 水就会不断地被排放。高差越大, 管内的水流速度越大, 排水越迅速。虹吸式屋面雨水排放系统就是利用这一原理, 当雨水来临时, 屋面逐渐形成积水, 当屋面雨水达到一定高度时, 通过控制进入防漩涡式雨水斗, 从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量, 使得系统中排水管道呈满流状态, 当雨水通过管道变径时, 在此处产生负压, 加快雨水排放的速度。

2 工作状态

虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。降雨初期, 雨量一般较小, 悬吊管雨水流态是有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同, 部分情况下无法形成虹吸作用, 是以重力流为主的流态。随着雨量的增加, 管内逐渐呈现脉动流, 进而出现满管气泡流和满管汽水混合流, 直到出现单项流状态。降雨末期, 雨水量减少, 雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值, 雨水斗逐渐有空气掺入, 排水管内的虹吸作用被破坏, 排水系统又从虹吸状态转变为重力流状态。在整个过程中, 随着雨水量的变化, 悬吊管内的压力和水流状态出现反复变化的情况。与悬吊管相似, 立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流、汽水混合流过渡, 最终在虹吸作用形成时, 出现接近单项流的状态。

3 系统组成

与传统的重力流排水系统组成一样, 虹吸式排水管道系统的组成为:雨水斗、管道及管道配件。

一般来说, 雨水斗的设计是整个虹吸系统能否按设计要求工作的关键所在之一, 它的稳流性越好, 产生虹吸所需的屋面汇流高度越低, 总体性能越优越。目前常用的雨水斗的材质有HDPE、铸铁或不锈钢。

管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分, 管道的变径可以加速雨水斗排放和流量, 必须确保系统安全可靠, 高效持续的运行。虹吸式屋面雨水排放系统管道要求具有相当的承压能力、较高的防火性能, 并做到尽可能降低噪声、吸收振动, 最大程度满足抗温度变化引起的形变。目前最常用的管道材质为HDPE管材。HDPE管具有以下主要优良性能:1) 抗寒性能。充满水的HDPE管道被冻结后, 管道会随着结冰情况发生弹性伸缩, 一旦冰融化, 管道可自行恢复到原来状态, 不会发生丝毫损伤。2) 抗外力。在室温情况下, HDPE管的抗压性能极佳。在温度很高或极端低温条件下 (约-40 ℃) 管道仍能抗外力。3) 耐火性。HDPE管是阻燃性物质, 管道在火中燃烧不会放出有毒气体。4) 噪声低。HDPE管是软性材料, 弹性模量E小, 管道能限制以空气或固体为载体的声音传播。5) 抗辐射性。通过添加碳黑, HDPE管能抵抗由太阳紫外线引起的管材老化脆化现象。

4 系统主要技术要点

系统的一体性与密闭性是整套排放系统的关键点。为保证虹吸排水的产生和持续作用, 就要求从雨水斗到管道整个系统是一体的, 各部分紧密连接。如果雨水斗有一个完全敞开的入口, 空气就会在水流旋转作用的带动下, 从入口处进入整个雨水排放系统, 这样就无法形成满流形成虹吸状态, 也就无法形成高效的虹吸式排放系统。因此, 只有当雨水口的入口处半敞开时, 才能有效阻止空气随时进入系统, 当斗前水满足一定要求时, 能够形成水封, 完全隔断空气, 迅速形成虹吸作用。除了保证在入口处有效阻止空气进入, 还必须保证管道中没有空气进入。所以另一个要求就是系统的完全密闭性, 要保证管道无渗漏。因为在虹吸作用时, 管道内的水流是压力流状态, 管壁承受压力, 接口处容易发生渗漏, 另外一旦发生渗漏, 管内压力状态发生改变, 影响正常的虹吸作用。

4.1 雨水斗

1) 虹吸式屋面雨水排水管雨水斗至过渡段总水头损失与过渡段流速水头之和不得大于雨水斗至过渡段的几何高差;2) 各雨水斗至其过渡段的水头损失允许误差应小于5 kPa, 一般来说雨水斗之间的距离不能大于20 m;3) 雨水斗离墙至少1 m;4) 雨水斗顶面至悬吊管管中的高差不宜小于1 m。

4.2管道系统

1) 悬吊管设计流速不宜小于0.75 m/s, 立管设计流速不宜小于2.2 m/s;2) 过渡段下游的流速不宜大于2.5 m/s, 若大于2.5 m/s应采取消能措施;3) 虹吸雨水管道要求管内负压不超过-0.08 MPa;4) 管道施工时当水流有90°的方向改变时, 此处采用双45°弯头、支管汇集处采用斜45°三通。

4.3检验与试验

在系统管道完成后, 排水管道按规范要求做灌水试验。系统灌水试验合格后, 还要求做排水性能试验。

5经济效益分析

虹吸式雨水排水系统在一定程度上可降低工程造价。主要表现在以下方面:1) 虹吸式雨水排水管道均按照满流有压状态设计, 排水管泄流量远远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量, 也就是说排泄同样的雨水量, 采用虹吸式排水系统的排水管管径要小于重力排水系统的排水管管径;2) 虹吸排水系统中雨水悬吊管内水流在负压抽吸作用下流动, 悬吊管可做到水平无坡度敷设, 悬吊管接入雨水斗的数量不受限制, 这样可以减少雨水立管的数量;3) 虹吸式雨水斗排水量远远大于普通重力流雨水斗, 能够迅速排除屋面雨水, 雨水斗前水深较浅, 降低了建筑物屋面荷载要求, 能够大大节约工程造价;4) 选用虹吸式雨水排水系统时, 大大提高空间的两用, 尤其在室外排管时为建筑物地下室错综复杂的机电管线排布提供了便利。

虹吸式雨水排水系统与重力流雨水排水系统的优缺点可从表1反映。

虹吸式雨水排水系统在雨水斗布置、管线走向布局方面便于建筑空间设计, 而且系统立管根数少、管径小, 降低了屋面荷载要求, 对于大型建筑在一定程度上降低工程造价。

虹吸式排水篇3

1. 虹吸式雨水排水的作用原理

虹吸现象属于一种自然现象, 其主要形成原因为液态分子之间的位差和引力。具体来说, 虹吸现象就是通过水柱的压力差, 将高出的水吸出并流向低处。在虹吸原理的作用过程中, 受到材料管口径水面气压不同的影响, 水流会从压力较大的一侧向压力较小的一侧缓缓流入, 这一作用发挥过程中, 两侧的压力能够基本保持相同, 而在虹吸作用的影响下, 容器中水面能够保持相同的高度, 使得虹吸作用最终停止, 水流也不会再流动。因此, 虹吸雨水排水系统的作用原理就在于, 通过建筑物高度的差异, 形成高度不同的水面, 并通过雨水斗实现气水分离, 最终保证水管形成一种溢满的状态。在水管中的水量形成压力流状态时, 则虹吸作用就会产生, 由此可知, 通过虹吸现象进行排水具有较为显著的效果。现阶段虹吸式排水系统已经在现代建筑工程中得到了广泛的应用, 主要原因在于其突破了传统重力排水系统存在的种种限制, 通过雨水斗设计实现气水分离, 应用效果更加显著。

虹吸式雨水排水系统的优势和价值:第一, 因为管路直径相对较小, 因而系统安装更加简便, 且管路总长度较小, 能够最大限度地简化管路安装过程, 减少安装所需的费用和成本, 因而虹吸雨水排水系统也在广大施工单位和业主中得到了一致的认可。第二, 管路的设计能够满足正负压要求, 进而确保超高层和高层建筑全程管路满水实验检验目标的达成, 防治发生负压失控问题, 进而为虹吸排水系统的正常运行提供保证。第三, 从流量设计角度来看, 该系统满管流无空气旋涡, 且排水效率较高, 噪音相对较小, 更加适合医院、学校、图书馆、会展中心、剧场和影院等建筑。第四, 虹吸排水系统具有更高的安全性, 管路设计符合实际需要, 不会对建筑物的使用空间和功能造成影响, 因而更加适合仓库、厂房、超市、购物广场和其他网架结构金属屋面的雨水排放。第五, 落水管直径较小, 数量较少, 更加符合现代化标志性建筑物在美观方面的需要, 同时也符合高层建筑群楼和大跨度屋面的雨水排放需求。第六, 屋面开孔少, 单斗大排量, 能够降低屋面防水压力以及屋面漏水发生率。第七, 雨水斗在屋面上布点灵活, 更能适应现代建筑的艺术造型, 很容易满足不规则屋面的雨水排放。

2. 建筑雨水排水设计中的常见问题

第一, 雨水排水管数量设置不科学, 屋面雨水斗位置不合理。在不同建筑物屋面雨水的排出过程中, 如果雨水斗和雨水管的位置设计不科学, 则会造成部分位置屋面雨水排放能力的限制, 而其他部位又会出现雨水淤积的现象。若屋面防水处理不得当, 则雨水淤积的范围会逐步加大, 并导致顶层屋顶渗漏问题, 对建筑物使用者的日常工作和生活造成不良影响。所以, 在屋面雨水排出系统的设计过程中, 需要在考虑占用室内空间以及建筑物美观性的基础上, 最大限度缩小室内实用面积。

第二, 雨水管道的位置选择和排水管材选用不合理。原有的雨水排水管道设计过程中, 通常采用铸铁管作为施工材料, 但是, 由于铸铁管内部相对较为粗糙, 部分还存在杂物, 因而当雨水较大时, 管道内的固体杂质容易造成管道堵塞问题, 且管道堵塞后更加难于清晰。所以, 在现代化建筑物的雨水排水系统设计过程中, 通常选择UPVC (硬聚氯乙烯) 塑料作为雨水排水管道的施工材料, 其内部相对更加光滑, 不容易出现堵塞现象, 即便屋面出现雨水径流, 则雨水也能够在最短的时间内排出, 进而大大提高了人们的生活质量以及建筑物的使用功能。随着近年来各种塑料排水管材料的广泛应用, 相关的问题也逐渐减少。因为普通的UPVC噪声相对较大, 若排水管线的设计距离建筑物内部人员的娱乐区或是休息区较近, 则容易造成建筑物内部的噪声污染, 进而使得建筑物使用者受到噪声的影响, 降低人们日常生活、娱乐和休息的质量。

3. 虹吸式雨水排水系统合理性和科学性

在建筑工程的设计阶段, 设计人员需要对建筑虹吸式雨水排出系统进行更加合理、科学的设计, 制定和实施有效的施工方案, 从而保证后续的工程施工更加安全有效。所以, 在设计建筑排水系统工程时, 需要提高整体设计工作的合理性与科学性, 若建筑设计人员从工程实际功能和施工需要的角度出发, 没有对该系统做出清楚合理的设计, 则会导致原本需要分开的系统混杂到一起, 进而不利于工程施工过程的开展, 造成施工资源的严重浪费, 提高工程施工成本, 且不利于后期排水工程的施工。因此, 在建筑工程设计过程中, 设计人员需要从实际施工的角度出发, 对施工情况进行全面地规划分析, 保证施工方案数据检查的准确性, 并分析后期施工工艺布置的合理性, 建筑物与管线设计之间有无矛盾等等, 防止施工过程中发生设计不科学、不合理诱发的矛盾问题, 从而保证建筑工程整体施工方案的有效落实。

结语

在建筑雨水排水系统的设计过程中, 需要对建筑物的使用需求和功能进行充分地考虑, 尽可能推广应用虹吸式雨水排水系统, 与当地的建筑部门和气象部门等建立起有效联系, 对建筑物所处位置情况进行充分地调查分析, 及时发现排水系统设计中存在的问题, 并进行相应地调整, 从而保证建筑的正常使用, 提高人们的生活质量。

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虹吸式排水篇4

1 工程概况

上海松江大学园区资源共享区一期工程 (体育馆、游泳馆) 位于上海市松江区文翔路2000号, 文翔路、龙腾路交叉口。体育馆建筑面积为28767m2, 共四层;游泳馆建筑面积为14509m2, 共三层。主楼均为框架结构, 屋架为钢管桁架结构。两馆主楼顶层以上至屋顶, 上部采用钢管桁架天棚、玻璃采光窗。裙楼均为发展用房和设备用房。经项目参建各方反复论证和方案优化, 将原设计的重力流排水为虹吸排水, 按50年暴雨重现期、50年的虹吸溢流系统设计。其中检查库屋面雨水排放由虹吸排水系统和溢流排水系统组成。

2 虹吸式排水的原理和特点

(1) 工作原理。虹吸式排水系统主要是利用物理上的虹吸现象, 通过有虹吸功能的雨水斗, 当屋面天沟的水位到达一定深度时, 可以发生气水分离, 再依靠建筑的高度带给雨水的势能, 使得雨水在不断流过雨水悬吊管并进雨水的立管时产生虹吸作用;并且进一步在管道形成的负压从而进入成为虹吸的状态, 使整个雨水管充分流动, 达到快速、高效的排水的效果。

(2) 特点。虹吸式排水系统的主要特点有:排水系统工程规模较小, 排水管路消耗量较小, 涉及的地面开挖工程量较小;排水工程现场安装工作量大大减少, 施工更加安全快速, 工程质量更加容易控制;无需考虑设置横向悬吊管的坡度问题, 减少了室内建筑空间高度的占用;水流速高, 流量大, 不容易堵塞管道, 具备更好地自沽功能。鉴于虹吸式排水上述特点, 广泛适用于大规模、大跨度的大型场馆屋面排水, 不仅日常维护的成本较低、可以获得较长的使用寿命, 而且还能在不影响建筑功能的前提下最大限度提高内部空间。

3 施工过程

3.1 施工总体设计

在A、B、C、D轴天沟各有6组虹吸排水子系统, 其中A、B、D轴每组虹吸排水子系统含有4个雨水斗;C轴每组虹吸排水子系统含有5个雨水斗, 雨水斗均匀分布在各条天沟内;在B、C轴天沟各有6组溢流排水子系统, 每组溢流排水子系统含有2个雨水斗, 分别分布在虹吸排水子系统水平出水管旁边。雨水斗用氩弧焊机焊接在镀锌天沟内。

3.2 施工过程

虹吸式排水系统的建设施工过程:施工全面展开前的前期准备→安装排水管的紧固件及固定系统→安装雨水斗→安装排水系统管道→建设施工消能井→排水系统测试→合格验收。

3.3 施工技术要点内容

(1) 施工前期准备工作。仔细审查图纸, 全面掌握排水系统的分区, 充分领会设计方案的意图。检查穿墙孔等管道预留情况。在对屋顶结构进行施工时, 要将屋面施工图纸和排水系统施工图结合起来, 以便根据图纸位置、高度、所需安装的雨水斗的大小预留相应的安装孔洞。

(2) 排水管件。排水管的紧固件及固定系统主要由排水支架、管道连接件、方钢、吊杆、锚固管卡、三角楔等管件构成。在焊接排水支架时, 应将支架固定在建筑的承重钢梁、柱子或钢结构的支撑上, 并焊接牢固, 经过焊接的部位应做好防锈处理。排水管件安装应做到放线直, 尽量减少安装时发生的位置偏差。同时, 各个管件间的间距应符合管间距允许的最小距离。目前工程中普遍采用的HDPE (高密度聚乙烯) 管, 其横向管使用方形钢导管固定水平。

钢支架应确保焊接在建筑承重柱、梁或钢梁支撑上;吊杆的上端应固定在屋面支架上, 下端与方钢相连接, 同时HDPE管路使用管卡固定于方钢上。若管径大于DN250时, 每个固定点位应该使用两个管卡。HDPE管路横向和立向管卡最大间距应控制在5m内, 横管的导向管管卡最大间距控制在2m内;立管的导向管最大间距是15倍的管外径。当雨水斗下部与横管的间距≥750mm时, 在方钢导管或悬吊管应额外增加两个侧向的管卡:横管的管卡间距一般不超过10倍的管直径;立管的管卡间距一般不超过15倍的管直径。固定系统中的悬挂安装间距一般不超过2.5m, 且各连接吊杆及管卡应管道装配前施工完毕。

(3) 安装雨水斗。雨水斗是虹吸式排水系统中的关键部件。当天沟水中收集的雨水高度超过了雨水斗高度情况下, 具有气水分离功能的雨水斗可以减少雨水夹带的空气量。这样使雨水的流态从附膜壁流变为气水混合流, 并终于形成水的一相流下的虹吸状态。在一般情况下虹吸雨水斗的组成部分是:防叶罩盖、反旋涡装置、雨水斗主体、安片装等。在雨水斗安装前要依照排水系统的总体设计, 确认半体的安装位置、形状、型号规格、尺寸大小等参数。在天沟可采取等离子或其他有效手段切割出取孔处。具体来说, 雨水斗的安装可分为以下步骤进行:安装斗体→安装反旋涡装置→安装防叶罩盖→安装其它辅助部位。在安装过程中, 需要注意的是天沟内的斗体取孔后应采用氩弧焊的方式, 保证焊缝紧密, 不漏不渗。当雨水斗安装后应进行闭水试验, 测试安装的密封及防水效果。

3.4 节点防水处理

对于任何形状的压型金属板来说, 在檐口板肋下不可避免地会有缝隙, 而且屋面板在檐口处较为薄弱, 最易被大风从此处掀开。要在滴水角与屋面板之间, 塞入与屋面板板型一致的泡沫密封条, 使板肋形成的缝隙能够被完全密封, 防止因风吹灌入雨水。将密封件与屋面板板肋用防水铆钉连接固定, 并在密封件后塞入与板型一致的泡沫密封条, 然后将屋脊盖板与密封件用铆钉在中间固定, 这样即使屋脊盖板上外露的铆钉漏水, 雨水也是滴在下面的屋面板上而不是室内。屋脊U形密封件和泡沫密封条能阻止雨水顺着屋脊倒流进入室内, 屋脊的板端向上弯起, 可以作为第二道屏障防止渗漏进去的水流进室内。这种构造措施在本工程这种平缓屋面上尤其重要。

3.5 雨季施工措施

在雨季为了不降低板块的防水性及五金件的防腐性, 并防止防火岩棉和保温棉的遇雨腐烂, 在雨天停止施工。雨季施工应尽量避免雨中作业, 必要时在雨停止时可能采取赶补措施。大雨过后, 要检查一层排架的下部是否下沉, 如有下沉, 则应立即加固。

4 结论

2008年度中国建筑工程的最高奖项--鲁班奖在北京揭晓, 上海松江大学园区资源共享区一期工程 (体育馆、游泳馆) 榜上有名, 其中虹吸式排水系统的成功设计与应用功不可没。从工程造价的角度来看, 虹吸式排水系统成本与以往的重力式排水系统相比较高, 但结合大型场馆使用功能、使用年限、安全等方面, 这种排水系统是有效、经济、可行的。一是, 该系统不仅及时排出了屋面径流, 大大减少了整个屋面的活荷载, 减小了屋盖结构的设计尺寸, 从而降低了屋盖系统建设所需钢材用量。二是, 没有提供纵向排水坡度, 减少了建筑内部空间占用, 并且减少了室内钢柱的设计高度和用量, 从而使整个工程造价降低。总之, 虹吸式排水系统因具有良好的性能、成熟的施工工艺和优良的性价比, 将越来越广泛使用在大型场馆建筑中去。

摘要：由于在大型场馆屋面广泛采用彩钢板, 而传统的重力式排水系统不能很好地适应彩钢板屋面承载力小的要求, 因此大多使用的是虹吸式排水系统。虹吸式排水是利用虹吸原理设计的屋面排水系统, 具有工程规模小、管路消耗小、安装方便快捷、安全等突出特点。本文结合某工程对虹吸式排水的施工过程、技术要点、节点处理等内容进行详细的分析阐述。

关键词：虹吸式排水,大型场馆,施工

参考文献

[1]GB50015-2003, 建筑给排水设计规范[S].

[2]核工业第二研究设计研究院.给水排水设计手册 (第2版) [K].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

虹吸原理在煤矿采区排水中的应用篇5

1.1 工作面概况

潘西煤矿主要开采煤层为煤3、煤19两个煤层, 煤19下距奥陶石灰岩含水层平均为60米, 自开采以来累计发生10余次底板出水事故, 给矿井的安全生产带来威胁。煤19后六采区6195综采工作面运输巷沿煤层布置, 长906米, 呈里底外高样式, 最底处标高为-639.9米, 最高处为标高为-633.0米, 高差6.9米。6195工作面上平巷标高-548米, 工作面长195米, 装备综采支架和采煤机, 实现综合机械化采煤 (图1) 。

6195运输巷连接后六运输上山, 原煤经6195运输巷至后六运输上山下运, 运输巷通过6195片口车场连接后六轨道, 后六运输上山和后六轨道巷道倾角均为26度。

1.2 运输巷排水情况

6195工作面2010年11月正式生产, 2011年7月份底板陆续出现多处小股涌水, 总计流量达95m3/h, 分散多处的出水点最终积聚在运输内, 经运输巷外排。

根据现场情况, 在运输巷最低点处扩修卧底, 安装6台潜水泵 (18.5kw和22.5kw各3台) , 巷道内敷设￠108mm管路和￠159mm管路各一趟, 设控制阀门连接6台潜水泵, 正常情况下3台运行, 3台备用, 涌水经两趟管路排至6195片口车场后沿水沟流经至后六轨道实现外排 (图2) 。

2 问题的提出

运输巷内多台潜水泵的投入, 在狭小的巷道空间难以维护, 并且造成电能和人员的浪费。通过对现场条件分析, 由于排水高差不大, 能否利用虹吸原理呢?下面对利用虹吸原理实现自然疏水的可行性进行分析研究。

3 虹吸现象及基本条件

3.1 虹吸现象

虹吸现象在我国很早就被发现并得到应用, 古代称“注子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”等称谓。据史料记载, 宋朝就有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引下山的记载, 目前我国西南地区的少数民族还常用一根去节弯曲的长竹管饮酒, 也是应用了虹吸现象。

3.2 虹吸原理

虹吸原理根本原因是由于压强差在起作用, 当弯管两侧中同一液面的压强不同时, 管中的液体就会向着压强较小的一侧流动。虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的, 即利用水柱压力差, 使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力, 水会由压力大的一边流向压力小的一边, 直到两边的大气压力相等, 容器内的水面变成相同的高度, 水就会停止流动, 利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。

3.3 实现虹吸的基本条件

要想利用虹吸原理就必须满足以下三个条件:

(1) 管内先装满液体; (2) 管的最高点距上容器 (要吸取水地点) 的水面高度不得高于大气压支持的水柱高度; (3) 出水口比上容器的水面必须低, 这样使得出水口液面受到向下的的压强大于向上的大气压, 保证水的流出。

4 应用分析与实施方案

4.1 应用分析

要想在现场应用虹吸原理实现自然疏水, 首先要满足三个基本条件:

(1) 通过一台大流量潜水泵充水, 排出空气, 满足管内装满液体要求; (2) 确认准确标高。经测量运输巷最高点标高为-633.0米, 积水点标高为-636.5米, 高差3.5米, 通过计算, 管路阻力损失5.5米, 合计9米, 大气压支持的水柱高度为10米, 满足大气压支持高度; (3) 在后六轨道加接管路, 延长至后六轨道下头, 这样充满水的管内两端产生压差, 能够保证水的流出。

4.2 实施方案

利用运输巷已敷设的￠159mm排水管路, 现用连接方式不变, 在￠159mm管路积水点端加阀门和吸水笼头, 只留一台潜水泵与￠159mm管路连通 (管内充水用) , 其他阀门全部关闭, 巷道内管路接头密封处理。在运输巷最高点处￠159mm管路上方设放气阀门一个, 车场加接管路延深至后六轨道下头处并加控制阀门, 用以限制流速和阻水排净空气。

4.3 应用后排水方式

正常情况下现场五台潜水泵停运并关闭各泵阀门, 一台潜水泵运行供￠159mm管路, 确保管内充满水, 自吸用阀门全开, 轨道下阀门开度保持流量微小于工作面涌水量, 保证自然疏水稳定。当吸水点水量积攒较多时, 开启第二台泵通过￠108mm管路外排。

5 关键措施与注意事项

根据虹吸原理的三个基本条件, 关键做好以下三点:

(1) 管路空气排出与密封。由于巷道排水管路较长, 管接头多, 难免有个别接头处密封不严使空气进入, 影响自吸排水过程。首先在整个管路最高点 (标高-633米处) 设置一个放气阀门, 其次是采用增加一层胶垫的方式, 增强管接头密封性能。

管路首次使用时采用潜水泵充水, 出水口阀门关闭 (同时做为限流量阀门) , 打开位于运输巷最高点的放气阀门, 即可保证管内满水。在正常运行过程中, 结合一台潜水泵运行, 消除因管接头密封不严而进入空气造成的影响。

(2) 严格控制虹吸上水段高差。虽然理想状态下能够达到10米, 但现场实施起来非常困难, 一是管路阻力影响, 会降低吸水高度, 二是管接头密封不严造成空气进入, 也会大大影响吸水高度。若现场应用, 需精准测算高差, 并准确计算管路损失, 控制在9米以内为宜。

(3) 控制管内流速。管内流速过大必然造成负压增大, 溶于水中的空气会释出, 中断自吸过程。因此必须在出水口处加限流量阀门, 保持管路内水流稳定。

(4) 由于最高点放气阀位置与吸水口和出水口较远, 首次充水运行前需提前确定联系方法, 前后默契配合, 选择经验丰富的人员。

6 应用效果

6.1 直接减少了三台潜水泵运行, 现场只运行一台潜水泵即可满足排水需要, 不仅提高了排水效率, 而且减少了电力消耗。

6.2 现场只运行一台设备, 其他停运, 相应的维护维修工作量降低, 可减少1-2名维修工。

6.3 在用机电设备数量少, 降低设备发生故障的机率, 间接降低机电事故, 减少对区域供电系统的影响, 提高了供电系统的稳定性。

7 结束语

虹吸原理普遍存在于我们身边的每个角落, 只要进行合理的分析, 通过一定的措施和方法充分利用, 便会发挥他的长处, 达到预期效果, 实现低投入低成本高产出的目的, 为企业节支降耗起到了积极的促进作用。

参考文献

虹吸式排水篇6

1. 工作原理及工艺特点

虹吸式排水系统是依靠虹吸式的雨水斗在天沟水深达到一定深度时实现的气水分离, 其利用建筑物的高度和雨水所具有的势能, 在雨水连续流经雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用及在该管道内形成的最大负压而进入虹吸状态, 使整个管道呈现满流, 实现其迅速、高效的排水功能。

虹吸式排水系统的特点是:排水系统少, 管材耗量少, 最少的地面开挖工作, 现场安装量大大降低、施工安全快捷、质量易控制;横向悬吊管无需设置坡度, 从而提高室内空间高度;雨水流速快、流量大、不易堵塞管道, 有较好的自洁功能;适合大面积、大跨度屋面排水;使用年限长、日常维修成本低。

2. 施工流程及要点

2.1 施工流程

虹吸式排水系统施工流程为:施工前准备→管道固定件和固定系统安装→雨水斗安装→系统管道安装、消能井施工→系统试验→验收。

2.2 施工要点

2.2.1 施工前的准备

认真审查图纸, 掌握排水系统区域划分, 充分理解设计方案。管道穿墙处要预留孔洞。屋面结构施工时, 应结合钢结构施工图和水施图, 根据平面位置、标高、雨水斗规格尺寸预留雨水斗安装孔洞。

2.2.2 高密度聚乙烯 (HDPE) 管道固定件和固定系统安装

固定系统是由钢支架、方钢、连接件、螺纹吊杆、三角楔、导向及锚固管卡组成。钢支架焊接固定在承重的钢梁、柱或钢支撑上, 焊接后须在焊接部位作防锈处理。安装时应放线对直, 以减少偏差, 安装间距应符合管道支架允许最小间距。

HDPE横向管采用方形钢导管进行固定。方形钢导管的尺寸如表1所示。方形导管与建筑物的连接方式和顺序如图1所示。

钢支架焊接在承重的钢梁、柱或支撑上, 螺纹吊杆上部固定在钢支架上、下部与方形钢连接, HDPE管利用管卡固定在方形钢上。当HDPE管径大于DN250时, 每个固定点应采用两个锚固管卡;HDPE横 (立) 管的锚固管卡间距最大均为5m, 横管导向管卡间距最大为2m, 立管导向管卡间距最大为15倍管外径。当虹吸式雨水斗的下端与横管的距离大于等于750mm时, 在方形钢导管上或悬吊管上, 增加两个侧向管卡;横管管卡间距一般不大于10倍管径;立管管卡间距一般不大于15倍管径。固定系统的悬挂点安装片间距一般不大于2.5m, 连接杆件和管卡应在管管道组装前安装完毕。

2.2.3 雨水斗安装

当天沟积水高度超过雨水斗高度时, 通过气水分离的雨水斗, 减少雨水进入排水系统时所夹带下的空气量, 使流态由附膜壁流转为气水混合流, 最后达到水一相流状态开成虹吸。

虹吸式雨水斗的组成部件一般有:防叶罩、反旋涡装置、斗体、安片装等。安装前应根据系统设计的斗体位置和形状、规格、尺寸, 在钢天沟上用等离子或其它有效切割方式直接取孔。

雨水斗的安装顺序为:斗体安装→反旋涡装置安装→防叶罩安装→其它辅助部件安装。安装在钢天沟内的斗体, 在取孔后采用氩弧焊接, 确保安装紧密, 不渗不漏。施工完成后天沟内或屋面上应做闭水试验, 以检验安装后密闭性和防水效果。其它注意事项参看施工规范。

2.2.4 系统管道安装

管道系统一般由雨水斗、管材、管件和管道固定系统、消能井等构成。

管道安装一般顺序是由地下部分到地上部分安装。如埋地管道先安装再进行立管、横向管和雨水斗连接管安装。HDPE管连接可采用对口热熔连接或电焊管箍连接。管道施工应满足相应材料施工工艺及规范要求。

3. 工程实例

3.1 工程概况

武广客运专线武汉动车组检修基地工程项目属于国家级重点工程, 该项目由检查库及边跨、车体部件解装库、车体检修及油漆库、转向架检修库等钢结构库房组成, 总建筑面积有1 5万余2m, 其中最小的库房面积为14169m2, 最大的库房面积有72913m2。现以本项目中的检查库为例, 该库横向为三跨不等跨的钢桁架、纵向柱距为9m、平面尺寸为82m×456m, 总建筑面积为37341m2。原设计为重力流雨水排水系统, 暴雨重现期为10年, 结合近年来武汉地区的暴雨强度, 特别是1998年武汉市遭受的百年罕见特大暴雨的实际, 经项目参建各方反复论证和方案优化, 将原设计的重力流排水为虹吸排水, 按50年暴雨重现期、50年的虹吸溢流系统设计。其中检查库屋面雨水排放由虹吸排水系统和溢流排水系统组成。在A、B、C、D轴天沟各有6组虹吸排水子系统, 其中A、B、D轴每组虹吸排水子系统含有4个雨水斗;C轴每组虹吸排水子系统含有5个雨水斗, 雨水斗均匀分布在各条天沟内;在B、C轴天沟各有6组溢流排水子系统, 每组溢流排水子系统含有2个雨水斗, 分别分布在虹吸排水子系统水平出水管旁边。雨水斗用氩弧焊机焊接在镀锌天沟内。

3.2 安装工效

动车段检查库工程原设计的重力流雨水系统雨水立管数为204根, 采用虹吸式雨水系统后雨水立管只设置了24根, 同时由重力流雨水系统中系统最大管径DN250减小到虹吸式雨水系统中系统最大管径DNl50。而且整个系统零配件均为厂制成型件, 只需场外装配, 减少了现场安装工作量, 施工质量易于保证, 提高了施工工效。

雨水斗排水量远远大于普通重力流雨水斗, 能够迅速排出屋面雨水, 雨水斗前水深较浅, 降低了建筑物屋面荷载, 能够大大节约工程造价。同时, 当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高, 因此系统具有较好的自洁功能, 管道不易堵塞。虹吸式系统如图2所示:

4. 结语

虹吸式排水篇7

1 虹吸不正常

1.1 虹吸失灵

虹吸时，水流没有充满虹吸管流出，而是沿虹吸管壁溢流，在虹吸高度(10mm)附近的记录有下降现象，或记录划平线。其可能原因有：一是虹吸滴流。由于久晴无雨，虹吸壁上有油污或积附尘土以及其他污物，使虹吸管内壁不起浸渗作用，或昆虫、杂物等堵住虹吸斜管管口而阻挠虹吸发生。遇到这种情况时，可将虹吸管取下，用肥皂水清洗数次，再用清水冲洗干净，必要时用细软的铜丝扎上棉球蘸上肥皂水进行清洗，再用清水冲刷干净即可。二是虹吸管弯曲处曲率不合适，弯曲处太扁，水柱不能充满。对虹吸管弯曲处不合适的，需更换一支合格的。三是浮子室安置不水平，改变了虹吸管的垂直角度，使弯曲水平端面积发生了变化，从而可能出现虹吸点提高，也可能出现浮子室的水沿着虹吸管内壁向外流出。这种故障只要纠正浮子室的安置状态就能解决。

1.2 虹吸点位置不稳定

虹吸点位置不稳定，有时正常，有时偏低。其原因可能是雨量计安装不牢靠，刮大风时仪器震动，浮子室内水面波动发生提前虹吸;也可能是仪器的门没有及时锁好，刮大风时风力直接影响浮子室内的水面稳定，造成虹吸点不稳定现象的发生。解决这个问题的方法是将仪器安装牢固，及时锁紧仪器的门。浮子直杆生锈或沾有油污等脏物，尤其是在直杆上加有较多的润滑油，也是虹吸点不稳定的原因之一。因为浮子直杆生锈或沾有脏物，除增大摩擦力、影响浮子活动外，同时也使盖孔缩小，影响浮子室水面上升中的排气，直杆上油污多了还可能堵塞盖孔。在降水强度大时，浮子室内水柱上升迅速，水面受到室内气体的压力增大，迫使虹吸管内的水位比室内高，这样就可能提前虹吸。因此，要求浮子直杆保持光滑、清洁，此外，在浮子室内潜入气泡，虹吸管内残留液珠或气泡，都会引起提前虹吸，使虹吸点位置不稳定。

1.3 虹吸作用不正常，虹吸不尽或提前虹吸

此种故障在工作中经常出现。其成因有：一是虹吸管尾部较短，可能使虹吸变慢，造成虹吸不尽;二是虹吸管直径较小;三是虹吸管的弯曲处曲率偏小，直径过大，水柱上升到弯曲处顺着管壁下流;四是浮子室有漏气现象;五是浮子室顶盖排气孔被堵;六是机械部分摩擦过大，水的浮力不能将浮子托起;七是虹吸管内壁污垢过多或有昆虫结巢等情况。

排除方法：对第1种情况，由于虹吸的快慢取决于虹吸管的粗细和长度，可采用套上一小段胶管的方法，增大虹吸作用时水柱的压力差，达到虹吸畅通的目的;对于第2、第3种情况，可采用1根细铜丝深入到虹吸管内引水，使游离在虹吸管内的水珠或水沿铜丝漏出，同时也可以用上面加套胶管的方法处理;这3种情况主要是由于虹吸管的质量有问题，有条件的最好将虹吸管换掉。对第4种情况，应堵塞浮子漏隙处;对第5种情况，应定期检查顶盖上的排气孔是否堵住;对于最后2种情况，可采取相应的除锈、去污、保持虹吸管弯曲处顺畅等措施加以消除。

1.4 虹吸迹线不垂直

虹吸迹线(指虹吸作用后，笔尖在自记纸上所划的迹线)有明显的偏斜量或偏移情况不稳定，忽左忽右，有大有小。这些故障的原因可能是浮子室或自记钟安置不垂直，浮子杆和支架直杆因变形不垂直，或自记纸未放好造成。纠正的方法：虹吸迹线固定偏向一边，那么先检查钟轴是否垂直，因钟轴不垂直可引起自记钟不水平、记录迹线不垂直的现象，这时可在钟轴大齿轮下的铜垫片下低的一边垫适量的纸片或其他硬质薄片，使之垂直。卸下浮子直杆与支架直杆放在木砧上轻轻敲直后再装上。如因自记纸没上好造成虹吸迹线偏向一边，只要平时在上纸时注意复查是否上好纸就能避免。

1.5 无降水实况时迹线也上升

此种故障现象多固定在自记纸每日的某一时段内出现，在有降水时就会影响记录的准确性。其原因有2种：一是钟筒底部某处发生凸变，部件不垂直或不水平;二是在早晨有大雾或湿度很大时自记纸因受潮膨胀，导致迹线慢慢上升。解决方法是：对第1种情况，应更换备用钟筒，若无备用应该尽量修复;对第2种情况，应使用质量较好的自记纸。

1.6 自记迹线自动缓慢下降

其产生的原因除浮子室内水分自然挥发外，一般是浮子室或浮子漏水。尤其是浮子漏水，增加了浮子的重量，使浮子下沉，连接在浮子直杆上的笔尖也随着产生下降趋势。产生上述现象的主要原因是台站使用人员日常维护不当，尤其是在冬季结冰期间没有及时将浮子室内的水放掉，也没有将承水器加盖，当结冰时，就可能冻裂浮子或浮子室，造成漏水。因此，要加强仪器的日常维护，按规定及时放掉浮子室内的水，并盖好承水器的盖子，以免冻结损坏仪器。

1.7 自记迹线断线或成阶梯形迹线

此故障原因大多是仪器接触不良所致。一是自记钟、浮子室安置的不垂直，使笔尖在纸上的压力不匀。解决的方法是在适当的位置垫上硬质薄片。二是浮子直杆与浮子室盖中心孔与导向支架横梁孔不在同一垂直线，使浮子在上升下降过程中产生摩擦，笔尖在纸上的迹线不稳定、不平滑，成阶梯形。解决的方法是调整使之垂直。三是浮子直杆生锈、过脏，使之在盖孔及横梁孔中活动受影响。解决的方法是将锈除掉;若沾有油污可进行洗涤，保持干净、光滑，但不可在直杆上加润滑油。四是自记钟钟筒因碰撞变形，也可使记录断线。只要更换自记钟即可。

2 实测降水量与自记量不一致

除实测降水量读数有误造成这种现象外，造成实测降水量与自记量不一致的原因有以下2种。

2.1 虹吸误差

虹吸误差是虹吸式雨量计构造上的主要缺点，它不是系统性的，而是随机的。

2.2 仪器安装不水平

承水器口面不平会引起承水面积的变化，仪器失去水平，降水时，如果承水器口面倾向风面，那么承水面积就大于承水器口水平状态时的面积，其接收到的降水量会大于实际降水量，反之就小于实际降水量。仪器向左倾斜时，虹吸管高度降低，虹吸作用提前，记录的量就大于实测值。解决的方法是将仪器安装水平。

3 结语

上述对虹吸式雨量计的故障及其排除方法是根据自记迹线表象分别叙述的，实际上某种不正常迹线往往是多种原因所致。因此，平时要注意巡视仪器，发现问题及时处理，以保证气象记录的准确性、连续性。

摘要：虹吸式雨量计是连续记录液态降水量和降水强度的自记仪器。分析了其常见的故障及检修方法, 以保证气象记录的准确性和连续性。

关键词：虹吸式雨量计,常见故障,排除方法

参考文献

[1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社, 2003.