中国市政工程西北设计研究院有限公司 四川成都 610031
摘要：本文某特殊单立管排水试验装置作为试验研究对象，通过流量调节阀控制最高四层放水，模拟理论中的最不利情况下，采用压力变送器来测量排水管道系统内压力变化的极值和瞬时压力值，使用玻璃水位计来测量存水弯内放水前后水封水位变化数值。本文主要进行了以下方面试验研究：
关键词：特殊单立管；极值压力；气压波动；水封损失；极值-压力曲线；
随着高层建筑物的普及，排水系统中的特殊接头单立管越来越受关注。它的主要优点是：(1)比普通单立管的容许流量大；(2)比双立管省工时、省空间、省材料。
该特殊单立管排水系统是由铸铁特殊接头、底部变径接头及光壁管组成的特殊单立管排水系统，通过接头内部的叶片，管内水流沿管内壁旋转下落，管中心形成通畅的空气柱，使立管内的气压通过伸顶通气管排出室外，不用再设专用通气立管，有效降低了立管内的压力波动，减弱因系统内压力变化从水中排水空气时产生的气泡对横向排水支管的压力影响，提高了排水能力，达到稳定各楼层水封水位的效果。以下通过多组对比试验对该特殊单立管各种特殊接头的组合进行通水试验分析。以下为铸铁特制配件装置特点介绍：
上部特殊配件的作用：通过在接头主管和支管接口处管壁挡板装置(见图1 B型)的引导能够对从支管流过的横向水流和立管流过的垂直水流进行分流，避免相互冲击形成水舌对排水的影响。
图1 B型接头
下部特殊配件的作用：在立管底部使用C型接头，使排水立管急速落下的水，流入横主管之前，先通过接头内部直流叶片的整流，降低最下层排水立管的旋流趋势，使排水顺利通过。再经由90°脚部接头弯曲部断面作用，使立管和横主管的泄流能力平衡，气流不致在转弯处被阻塞，达到了防止立管底部水跃现象造成的正压问题。下部主要配件有C型接头和90°底部弯头组成：
1、试验装置
本次试验装置主要参考日本的“HASS218-1999集合住宅的排水立管系统的排水能力试验法”的试验装置[1]，并结合我国在建筑内排水方面实际应用情况和国内进行的试验而设计，
本装置实际上相当于一个十二层住宅楼模拟排水试验装置，总高度为34.75m（最高排水支管与排水横干管高差为31.55mm），所用的管材主要为D110铸铁管。各层排水横支管上均设D110的P型存水弯、 D75的P型存水弯，存水弯的水封深度均在50mm。存水弯上嵌入玻璃水位计(详图2），以测量因压力导致存水弯内水位上升或下降的数值。横管上各测压点玻璃短管垂直插入横支管管内壁约2~3mm，横管上各测压点玻璃短管安装同测压点a。其中，h为水封深度，其值应不小于50mm；h1为管内径。
图2 玻璃水位计详图
2、 铸铁管材与铸铁特制配件(B型)组合
2.1试验步骤
(1) 待试验装置安装完毕后，进行系统气密试验性；
(2) 将试验装置中的存水弯补满水，调整水封液面刻度为零；
(3) 开启高位水箱提升泵，打开闸阀从最高层开始放水。
(4) 隔层连接特殊接头，重复以上步骤。
2.2.2试验结果及分析
试验得到的伸顶通气方式下该系统在放水流量8.0L/S时多种工况下的压力值和水封损失记录，见表1
表1 铸铁管+铸铁特制配件（上部B型接头、下部C接口），底部大曲率变径，最低横支管与立管底部垂自距离为1.2m，Q为8.0L/S时各测压点压力值及水封损失记录
从以上图3、4曲线可以得出，相同的排水负荷下，每层设置铸铁特殊接头(B型)的铸铁单立管系统通水能力明显大于隔层设置特殊接头的系统，根据通水能力判定原则，每层连接特殊接头的系统其通水能力达到9.5L/S，隔层连接特殊接头的系统其通水能力为5.5L/S，在相同排水负荷8.0L/S下，后者的水封损失完全被负压抽吸破坏，系统进气，且底层最大正压超出判定标准。因此，对于同样的特殊单立管系统，特殊接头的设置位置不同，其通水能力和系统压力波动情况也会出现较大的变化。这说明特殊接头在改善立管水流状态方面的效果有局限性，必须隔一定距离设置一个，以维持立管水流处于水膜流状态。
3、结论
在同等的试验条件下，笔者对该特殊单立管的各种工况在边界流量下进行通水试验。论证了上部采用铸铁B型特殊接头，下部采用C接口，这种特殊单立管系统通水能力达到9.5L/S。较UPVC普通单立管[2]提高了280%。
对各影响因素进行论证试验，上部特殊接头B型接头在分流，旋流的基础上，三通部位作了扩容处理，有利于横向水舌有足够的空腔导通两侧的空气，改善整体气压波动程度.每层设置特殊接头的工况其排水性能优于隔层设置特殊接头的工况，这种连接方式使系统内部水的旋流离心作用自上而下保持一致连续性，提高了系统的排水能力；底部采用C接口只有在排水负荷较大的情况下对系统内的负压波动有一定的改善作用，小流量情况下效果不明显。
参考文献：
[1]孙星明，阪上恭助.日本建筑给排水的新技术及新动向.给水排水， 1996， 22(12): 67-74
[2]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003. 北京: 中国计划出版社， 2003，45
论文作者:刘阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/20
标签：系统论文; 铸铁论文; 压力论文; 装置论文; 能力论文; 水封论文; 工况论文; 《防护工程》2018年第20期论文;