高層建筑給水排水工程水利研究

曹永峰

摘要：高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅要滿足規(guī)范要求，還要兼顧到建筑的功能和美觀等要求。然而，高層建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)于普通的多層建筑的給排水系統(tǒng)來說有一定的獨(dú)特性，工序繁多，工程復(fù)雜，難度比較高，很容易出現(xiàn)一些問題。因此，對(duì)高層建筑給排水設(shè)計(jì)進(jìn)行探討有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：高層建筑；給水排水工程；研究

1 導(dǎo)言

高層建筑有別于多層建筑，具有層數(shù)多、高度大、功能復(fù)雜、用水要求高、排水量大等特點(diǎn)。由于樓層高度的增加及建筑物功能的復(fù)雜化，高層建筑的給排水工程需要面臨新的問題和更高的要求，因此，對(duì)建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)提出了新的要求。本文主要探討了高層建筑給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及給排水設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的問題，以供參考。

2 高層建筑給水排水工程的特點(diǎn)

2.1 靜水壓力大

靜水壓力大是高層建筑給水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的特點(diǎn)，正因?yàn)殪o水壓力大，如果不分區(qū)，不僅使用不便，震動(dòng)噪音大，設(shè)備能耗高，浪費(fèi)水資源，還容易導(dǎo)致給水系統(tǒng)的管道及配件因此被破壞。從這個(gè)特點(diǎn)出發(fā)，給水系統(tǒng)必須進(jìn)行科學(xué)、合理的豎向分區(qū)，目的在于合理有效地降低靜水壓力，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。

2.2 消防安全要求高

高層建筑消防系統(tǒng)的安全可靠性要求比多層建筑的更嚴(yán)格，是高層建筑給水系統(tǒng)的又一個(gè)特點(diǎn)，這是因?yàn)楦邔咏ㄖǔＪ嵌喙δ?、綜合性建筑，所以可引發(fā)火災(zāi)的因素比較多。眾多的消防實(shí)例告訴我們，高層建筑一旦出現(xiàn)火情，火勢(shì)的蔓延速度相當(dāng)快，火災(zāi)的危險(xiǎn)性大，撲救的難度高。另外，我國(guó)目前各地區(qū)的消防設(shè)備能力水平不一，導(dǎo)致高層建筑在發(fā)生火災(zāi)時(shí)撲救的難度比較大，基于這些因素，在高層建筑的消防給水系統(tǒng)設(shè)置上必須立足于自救。

2.3 瞬間給水、排水量大

從高層建筑的建筑標(biāo)準(zhǔn)來看，高層建筑中使用給水排水設(shè)備的人數(shù)眾多，導(dǎo)致瞬間很大的給水量和排水量，所以在實(shí)際使用的過程中，如果給水系統(tǒng)出現(xiàn)停水或者是排水系統(tǒng)出現(xiàn)管道堵塞等等事故，影響的范圍會(huì)很大。從這一特點(diǎn)出發(fā)，高層建筑的給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)技術(shù)措施必須合理可靠，確保給水排水系統(tǒng)的通暢。

2.4 排水量大、管道長(zhǎng)

高層建筑功能多，排水量大，管道復(fù)雜，而且管道中的壓力存在較大程度的波動(dòng)。從提高高層建筑排水系統(tǒng)的排水能力要求出發(fā)，保證水封不被破壞，就必須穩(wěn)定管道的壓力，排水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置完善的通氣管系統(tǒng)，或是采用新型的螺旋消音單立管系統(tǒng)。除此之外，排水系統(tǒng)中采用的排水管道的材料應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，采用柔性接口。

3 高層建筑給水排水設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 排水管網(wǎng)的優(yōu)化方法

排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，目前主要有直接優(yōu)化法和間接優(yōu)化法（又叫解析優(yōu)化法）。直接優(yōu)化方法就是依據(jù)管道各項(xiàng)性能指標(biāo)的變化，來選擇各項(xiàng)實(shí)施方案和可調(diào)參數(shù)，通過計(jì)算和比較得到最優(yōu)解，主要有電子表格法和兩相優(yōu)化法?，F(xiàn)在排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在后者，既在最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，先進(jìn)行最優(yōu)化理論計(jì)算從而求出最優(yōu)解。這其中主要就是選擇不同的計(jì)算方法，任何計(jì)算方法，都是以設(shè)計(jì)規(guī)范要求、管徑、流速、坡度以及充滿度之間的水力關(guān)系為基礎(chǔ)考慮因素。

雖然理論計(jì)算和設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，但在實(shí)際施工過程當(dāng)中，由于管徑的尺寸不是能夠任意變化和選擇的，而且還要考慮與建筑設(shè)施中其他管線的鋪設(shè)路勁之間的沖突，對(duì)于高層建筑而言，這些都不是能夠根據(jù)實(shí)際情況做到很好的改變的。所以高層建筑在施工前，必須考慮到管道最大充滿度與管徑的關(guān)系、流速及其變化與管道的關(guān)系，各管線的內(nèi)徑、管卡及相應(yīng)的配件尺寸，嚴(yán)格地設(shè)計(jì)出給排水管道及其他管道路線的間距，盡量建立最優(yōu)化的模型。

3.2 給水管網(wǎng)的優(yōu)化方法

高層建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的給水系統(tǒng)，是通過蓄水池→水泵→水箱→減壓閥→用水點(diǎn)的方式進(jìn)行供應(yīng)。此為高層建筑供水較為節(jié)能、節(jié)地、又方便管理的方案。其不僅能解決市政基礎(chǔ)設(shè)施跟不上高層建筑發(fā)展速度所帶來的弊端，防止對(duì)市政的給水管網(wǎng)產(chǎn)生沖擊；而且能滿足《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》當(dāng)中對(duì)于消防的前期貯水量要求。同時(shí)多幢建筑可合用蓄水池，并將水池設(shè)在地下車庫。具有靈活、高效、方便管理及有利銷售的優(yōu)點(diǎn)。且水箱供水是解決高層建筑的給水系統(tǒng)節(jié)能的問題的一項(xiàng)有效途徑。

當(dāng)沒有自閉閥給水系統(tǒng)時(shí)，在給水管頂部設(shè)置一些自閉閥門，雖能達(dá)到水流控制的目的，但是對(duì)氣流的控制卻不能達(dá)到很好的效果。這樣在系統(tǒng)斷水時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生大量的空氣聚集在給水管內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)重新供水時(shí)，給水管內(nèi)的氣流就會(huì)被水流排擠到給水管的頂部，從而形成一個(gè)被壓縮了的空氣聚集區(qū)。此時(shí)如果人為地打開自閉閥門的開關(guān)時(shí)，給水管內(nèi)的氣流由于具有較強(qiáng)的壓力，就會(huì)瞬間隨著水流噴射出來，最終可能導(dǎo)致人員傷亡或者損壞設(shè)備的嚴(yán)重后果。因此，在日常的設(shè)計(jì)中應(yīng)該增加一些個(gè)體建筑的戶外閥門的控制設(shè)置，同時(shí)，還應(yīng)該在設(shè)計(jì)中添加一些立管底部的給水閥門，在必要的時(shí)侯底層人員可以通過直接將給水的總閥關(guān)閉，以減少污染物的排放量，這樣這些問題就會(huì)在一定程度上得到較大的緩解。

傳統(tǒng)的消防給水方式：水箱水泵聯(lián)合供水，即使在市政停水的狀況下，水箱里的儲(chǔ)水有能夠維持人們?cè)趲讉€(gè)小時(shí)內(nèi)的正常生活所需。但是該方式的缺點(diǎn)就是，水箱造成了水的二次污染。我認(rèn)為可以在傳統(tǒng)給水方式的基礎(chǔ)上增加消毒設(shè)施即可解決此問題：既在水泵出水管上安裝紫外線消毒器，高效殺毒滅菌，又能安全、可靠地提供生活用水水質(zhì)、水量、水壓。生活污水和雨水分流排放，而收集的污廢水，單獨(dú)處理后再排放。在實(shí)際鋪設(shè)的管道過程中，通常將設(shè)備房建設(shè)在不規(guī)則的地段，以及地下室不規(guī)則，不影響地下室使用功能之處，以以保證地下車庫設(shè)施以及使用功能。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，各管道之間以及管道與墻體之間都要相隔一定的規(guī)范要求距離。為了平衡管內(nèi)氣壓，還需要設(shè)置通氣管使排水系統(tǒng)與大氣相通。

4 結(jié)語

隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展，以及研究者們的不懈努力，高層建筑對(duì)給水排水的技術(shù)要求也隨之而越來越高。目前，我國(guó)已在高層建筑的給水排水領(lǐng)域上取得了非?？捎^的成績(jī)，以后的發(fā)展過程中應(yīng)該更加注重實(shí)用性、可行性、安全性以及其有機(jī)結(jié)合，為打造世界一流的工程提供可靠的技術(shù)支撐和質(zhì)量保障。

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[3]楊木興，高層建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)探討[J].工程建設(shè)與管理，2010，10.

（作者單位：齊齊哈爾市佳維建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司祥達(dá)分公司）