对《建筑给水排水设计规范 GB50015-2003》存在问题的探讨 陈明新 过程中造成的污染，有条件时可进行事后水质测试。 规范的制定通常以科学实验和实践经验教训为依据而制 定的。纵观本次《建筑给水排水设计规范GB50015-2003》修 订稿，虽然增加了不少内容，如小区给水排水设计及冷却塔设 三.排水系统通气管设量问题 1.专用通气管的设置： 计等，但与以往规范相比，只能起到增补作用，其设计理论及 依据仍然显得有点过时，不能完全适应现代建筑发展的需要。 这也许就是导致建筑给排水产品及设备远远落后于其他工种 量，超过无专用通气立管的排水立管最大排水能力时，应设专 用通气立管”。以d=100mm排水立管为例，只有当排水立管 的原因吧。以室内排水设计公式为例,其依据是以清水作为试 设计秒流量qu=4.5/s时，才设专用通气立管。如果楼层为n 验基础而得出的，这显然与实际情况大不相符。污水在管道内 层，每层只接入一个低水箱大便器（排水流量为21/s，排水当量 流动实际上是固相，液相和气相三相混合流。在大便器冲水试 验中，日本TOTO公司以橡皮泥,草纸清水作为试验条件来确 为6),根据排水设计秒流量公式： 定大便器冲洗强度和冲洗水量，而我国则采用清水冲走乒乓 球的方法来确定。由于橡皮泥较易塑成诸如粪便,砂粒等污水 取α=2.5，则：4.5=0.12G2.5GS6n+2 中的固体成分，且比重较接近，以橡皮泥，草纸清水作为试验条 求得：n=11.6。也就是说当n=12时，才设专用通气立管。 件较符合实际排水条件。本文结合工程设计实践，就规范中存 如果按公式：qu=qHnHb..（2） 在的问题进行探讨。 取卫生器具同时排水百分数b=12%， 则：4.5=2GnG12%，求得：nn=18.8。 一.设计原则问题 而当d=150mm，则qu=10l/s时才设专用通气立管。在上述条 设计总则的基本要求是"适用,经济,安全,卫生”。从甲方和物 件下根据公式（1)计算：10=0.12G2.5GS6n+2， 业管理部门反映的情况来看，给水排水系统还是比较多的，最突 求得：nn=118.5。 出的问题就是系统的维修和更换问题，由于牵涉到建筑装修和结 根据公式（2)计算：10=2GnG12%， 构问题，且需要专用工具，维修费用较大，它不像维修和更换维修 求得：nn=41.7。 和更换电灯，电线那样简单，因此在设计原则上除强调给水排水 在实际工程设计中，有人根据以上计算来确定高层甚至超 系统的经济性外,强调系统的耐久性也是必要的。 高层建筑排水立管专用通气管的设置，虽然把排出横管放大 级，但仍然出现排水立管内气压波动较大甚至导致水封破 - 二.水质问题 坏的现象，并因此而造成返工。根据国外十层建筑的试验资 据1995年《中国科学报》调查显示，近年来肿瘤病，各种慢 料，排水立管中气压负压最大值出现点与终限流速出现点重 性病患病人数的增长，与饮用水水质恶化密切相关。影响饮用 叠；对于d=100mm排水立管，当流量达3.3/s时，管内负压值 水水质的原因，对室外给水而言，主要有以下几方面：a,水源污 超过50mm(500KPa)500KPa的气压变化，一方面足以导致 染;b,处理工艺落后或处理不彻底；c,管网污染，而对室内给水 水封破坏，另一方面导致卫生器具排水口因气压波动所造成 而言，则有以下几方面：a,水池污染;b,管网污染；c,回流污染。 的噪音超过建筑室内标准(50db)。因此，专用通气管的设置单 虽然《GB50015-2003》规定“生活饮用水的水质，应符合现行 纯根据排水设计流量是否超过立管最大排水能力来确定是不 国家标准《生活饮用水卫生标准》的要求”，但在以后章节中，只 够的，应引入排水立管中气压波动的因素。 对室内给水提出水质污染的措施，而对室外给水由于自身原因 2.器具通气管的设置 而造成水质达不到《生活饮用水卫生标准》的情况并没有明确 规范规定“对卫生，安静要求较高的建筑物内，生活污水管道 的处理措施。站在用户角度，按理应该是用户交费，自来水公司 宜设置器具通气管”。该条文目的是降低排水系统的噪音，但比较 保证进户点水质，但这实际上是办不到的。理由是：一方面，由 含糊，没有一个定量的标准。改为“对邻近允许噪声级为一级的房 于我国是实行多种水质供水合用同一处理工艺及输水管网，随 间的卫生间，生活污水管道宜设置器具通气管"较合适。 着水源污染及生活，工业用水的增加，自来水公司很难甚至根 本无法保证每一用户进户点水质达到生活饮用水卫生标准的 四.雨水立管设计问题 每一项病理及毒理学指标；另一方面，由于自来水公司属于垒 断部门，自来水公司与用户签订的供水协议书中并没有生活饮 系统”。试验表明：从雨水斗抽吸入的空气使雨水系统的水流 用水水质这一条款，这就为严格执行水质标准造成了障碍。事 状态呈气水混合两相流，这就导致管内产生较大的压力波动。 实上，在以往的建筑给水排水设计中，通常是假定进水是符合 单斗雨水系统管内的压力变化曲线如图二所示。可见随着泄 《生活饮用水卫生标准》的，一旦配水点出水不符合水质标准也 流量的增加，压力零点的位置往上移，立管底部及排出横管的 就分不清是自来水公司的责任还是室内给水设计的责任，且事 正压值也随之增大。当立管内为满流或活塞流时，不同高度的 后补救措施也难以落实。对自来水水质的处理，通常只有在锅 雨水斗不宜接入同一立管。当立管内为膜流时，可将不同高度 炉给水及涉外宾馆给水设计才采用，这就显得有点“重物轻 的雨水斗接入同一立管，但最低雨水斗接入点应满足以下条 人”。因此，为了保证人们生活饮用水安全，卫生，设计前应事先 件：h>p+△p。当无试验资料时，最低横支管距立管底的高度 了解进户点水质，当进户点水质达不到要求时应对自来水进行 可参照有伸顶通气管的排水立管的做法。有的设计人在设计 水质处理，实行分质供水。在设计中采用渗析小的新型管材及 时不注意这点，往往造成距立管底较近的雨水斗出现排水不 装配给水箱。系统完工后应进行严格消毒反冲洗，以消除施工 - 78 - 演绎建筑排水设计秒流量公式 陈明新 达3.31/s时，管内负压值超过50mm(500Pa）。±500Pa的气 个完善的排水系统应满足以下基本要求：（1)满足一定 的使用人数;(2)在规定时间内把污水排走;(3)保证管内废气不 压变化，一方面足以导致水封破坏，另一方面导致卫生器具排 会污染室内：(4)保证污水不会从排水口回流返溢：(5)符合噪音 规范列出的排水公式是有严重缺陷的。本文试图从终限流速 控制要求。排水系统设计的关键，一方面有赖于系统设备的选 择，另一方面在于室内排水管道管径的确定。对于管径的确 公式入手找出通用建筑排水设计公式。 定，通常有两种方法。一种是公式法，另一种是经验法。经验法 定义终限流速：把立管内的水膜视为一中空圆柱状的固体 在此不作讨论。公式法目前国内使用的有以下两个公式，它主 物，当其所受之管壁摩擦阻力与重力相平衡时便作匀速运动， 此时水膜厚度不再变化。这种匀速运动时的速度称为终限流 要通过计算管段的设计秒流量来确定： 速。用Vt表示，单位米/秒。 qu,=0.12α/N, +qmax.. (1) 根据牛顿第二定律及哈曾一威廉姆斯公式求得： 适用于居住建筑和公共建筑。 Vt=2.78·(1/Kp)1/10.(Q/d)2/5 (米/秒) qu=Zq. n. b .... (2) Q=T(2roet-e:)vt(升 /秒) 适用于工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实 终限流速估算值详表一、表二。设计时应以实测值为准。d、er 验室、影剧院、体育场等。 以cm计。 公式(1)第二项qmax反映单个卫生器具的秒流量，但第一 根据物质守恒定律作以下假设： 项0.12αVNp并不是最大秒流量。随着n值的增大，qu越来 ①卫生器具排水在排水管道系统内由始至终均为一条等 越接近高峰时最大小时流量。水封的破坏通常在几秒内发生， 截面的流线段，正如一条条链条一样在管内运动。该流线段长 因而在设计时通常要计算管道截面的尖峰秒流量。虽然公式 度称为器具排水长度L。 (2)能反映秒流量，但同时使用百分数b是根据给水同时使用 ②卫生器具排水各流线段在排水管道系统内可以相互叠 百分数来确定的，且规定大便器的同时排水百分数为12%是 加。 没有根据的。 ③在排水立管内排水量达到高峰Q，时为一条等截面的流 现行规范规定“生活污水立管所承担的卫生器具排水设计 线段，该首先达到高峰流量的流线段长度称为峰流长度Lo，在 流量，超过无专用通气立管的排水立管最大排水能力时，应设 所有高峰流线段流经时间T。内支管排水完全不能进入立管。 专用通气立管”。以d=100mm排水立管为例，只有当排水立 如果楼层为n层，层高为3m，每层只接入一个低水箱大 管设计秒流量qu=4.5l/s时，才设专用通气立管。如果楼层为n 便器（排水流量为21/s，冲洗水量为6升，排水历时to=6→2=3 层，每层只接入一个低水箱大便器（排水流量为21/s，排水当量 秒)，每次冲水随机出现，同一器具使用频率为12次/小时，使 为6)，根据排水设计秒流量公式(1)： 用间隔为2分钟，根据终限流速的定义及以上假设，通过电脑 取α=2.5，则:4.5=0.12×2.5×V6n+2 模拟实验(有点像玩“俄罗斯方块”游戏)，得出以下排水设计秒 求得：n兰11.6。也就是说当n=12时，才设专用通气立管。 流量公式： 如果按公式（2),取卫生器具同时排水百分数b=12%， qu= qpnob/m .. (3) 则4.5=2×n×12%，求