浅析屋顶排水系统的设计与思考

付历章

四川大学锦江学院 四川 眉山 620000

1 屋顶排水系统的概念

屋顶排水系统将经过屋顶的雨水在为落入地表前进行收集和处理，再对水体进行统一的排放和使用的一种排水系统。屋顶排水系统的设计思路从生态循环的角度出发，再地表以下建立有集水处理设备，能够再下雨时将屋顶的雨水收集起来进行二次利用，也能够减少屋顶雨水对地表径流的直接排放，从而达到对水体的在循环使用[1]。

2 屋顶对城市的影响

（1）对城市地表径流。当雨水降临城市时，由于地面硬化、排水管道过小等问题导致大量雨水无法及时排除，地表径流由小到大不断累积，超过城市排水系统的承载力，雨水不断溢出。而城市的建筑物密集，屋顶的雨水径流大大增加了城市地表径流量。导致屋顶排水和地面排水几乎同时汇集，地面排水系统在短时间内无法同时处理这些雨水，对城市内涝的产生有着直接的推动作用。

（2）对城市热岛效应。对建筑物屋面来说，屋面有着面积过大、热传导过快等缺陷。雨水经过屋顶由于短时间的让屋面冷却，导致屋面将热量释放，结合城市里密集的建筑屋面的储热现象，从而加剧城市热岛效应。

（3）对水的利用率。流经屋面的雨水总是会被直接排进河里，雨水大部分时候属于中水，经过简单处理是能够用于城市生产用水的，但是城市屋顶的雨水很少有收集利用装置，而城市绿化用水、道路洒水等方面需要消耗大量的水资源，也就容易导致大量使用生活用水，造成城市用水紧张的现象。屋面排出的雨水对于缓解城市生产用水问题有着重大的意义[2]。

3 屋顶排水系统的作用

（1）截留雨水。屋顶排水最直接的效果就是将流经屋面的大量雨水进行有序的收集、截留，以此来减少地表径流的雨水流量。它能够让地面雨水和屋面雨水存在一个时间差，从而有序的排出雨水，通过缓解雨水的流量峰值，避免城市地面排水系统的雨水溢出。

（2）增加城市生态循环。雨水经过屋面排水系统之后，大部分的雨水会存留在固定的集水设施中。集水设施的底部排水口会与土壤进行连接，当雨水过多，无法储存时，打开这个排水口，利用土的可松性、孔隙率、渗透系数等让土壤进行吸水，从而避免雨水溢出的现象发生。大量的雨水被收集起来后，由于水的比热容相对较大，当吸收周围相同的热量时，随着水温度的升高速度同周围地面相比要低很多。而水进行蒸发时会吸收周围的部分热量，当这样的水体大面积地出现在城市中时，可在一定程度上降低城市的热岛效应，从而降低当地的局部气温，能够增加城市的舒适度。

（3）节约能耗。屋顶雨水有一定的污染物，需要对屋顶的雨水进行有序的收集处理等工序，才能够对水进行二次利用。将储存的雨水在消防、路面、绿化等方面进行使用，减缓城市用水紧张的情况[3]。

4 屋顶排水系统的设计

屋顶排水系统由屋面收集区域，屋面排水沟及落水管，集水设施及处理设备三部分组成。

（1）屋面收集区域。屋面在一定时间内会滞留一部分的雨水，所以屋面层的防水措施必须要做好。在建筑物设计之初，就需要通过托里切利定律（t=2A(h0-h)/a√2g）知道水位由初始高度h0到最终高度所用的时间。此外，设屋面的表面积为R，降水量为i，一直持续时间为t小时，最终形成径流为Q=Rit，通过计算屋面径流量来设计屋面防水层的等级。

（2）屋面排水沟及落水管。结合城市50年来最大的降水量来设计屋面排水沟的宽度和落水管的直径。为了城市建筑物的美观，落水管可以设在室内，用内排水的方式进行。如果考虑一定的经济性，可以采用外排水的方式进行安装。

（3）集水设施及处理设备。集水设施除了四周防水之外，可在集水设施的底部单独设计一个与土壤相连接的可渗透的排水口。由于每栋建筑物地下的土质情况不同，可结合实际情况设置排水口的大小。

5 屋顶排水系统的前景思考

（1）从生态城市角度。随着生态城市、海绵城市等理念的落实，城市越来越看重可持续发展。城市运转需要消耗大量的能源资源，水资源就是其中之一，城市的舒适程度与经济发展、生态保护、资源利用息息相关。而解决城市资源利用这一方面，就需要从雨水的利用开始。屋顶排水系统的落实推广，可以让城市范围内的水资源循环流动起来。收集屋顶雨水减缓暴雨时地面排水系统的径流压力，一定程度上可避免城市内涝。在城市降雨时不产生额外的积水，在降雨之后又将收集的雨水用于消防、绿化等二次利用。收集雨水的设施分布在城市的多个角落，也能影响城市局部的天气，对降温、空气增湿有一定作用，让整个城市在一个合理的生态系统中充分运转起来。

（2）从减少损失角度。城市发展需要进行科学的管理，屋顶排水系统的集水部分可设置相关的水位警戒器，当水位达到一定高度时，会自动打开底部的排水口进行泄水。对收集起来的水体从整体上进行管理调控，各集水点周围的消防、绿化等用水量是不同的，要合理的分配使用，使雨水利用率最大化。经过屋面的雨水来说，会携带一定的污染物，包括附着在屋顶表面的有机物、重金属、有害粉尘等。通过集水设备和处理设备对雨水进行净化，达到符合城市二次利用水的标准，减少屋面雨水对于地面植物等物体的污染及对水体进行有效的再利用。

6 结束语

屋顶排水系统从市政排水还是建筑物排水，都有着重要作用，是建设生态城市的重要组成部分。处在季风区的城市，突降暴雨的比例大大增加，加大了城市降水量，对地表径流有着严重影响，而传统屋顶的直排水方式加速了城市内涝的发生进度。所以，从减少城市损失、对雨水的二次利用角度看，屋顶排水系统有着积极作用。虽然屋顶排水系统的推广需要城市有一定的经济水平支持，但是屋顶排水系统就是未来建筑物屋顶发展的重要趋势。