建筑室内排水系统的优化研究

张全堂

摘要：自进入二十一世纪以来，出现了大量高层建筑，极大的提高了人们的日常生活水平，然而，许多建筑的室内排水做法依然比较传统和老套，噪音、废水溢出、渗漏、滴水等问题迟迟得不到妥善解决。因此，对于建筑室内排水系统而言，今后的发展需要朝着更加独立、完整、自由、节能、健康的方向发展，由此急需要改进与优化传统室内排水系统。

Abstract： Since entering the 21st century， a large number of high-rise buildings have appeared， which has greatly improved people's daily life. However， the indoor drainage practices of many buildings are still more traditional and old-fashioned. Noise， wastewater overflow， leakage， dripping problems have not been properly resolved. Therefore， for the indoor drainage system of buildings， the future development needs to move towards a more independent， complete， free， energy-saving and healthy direction， so there is an urgent need to improve and optimize the traditional indoor drainage system.

关键词：建筑;室内排水系统;优化研究

Key words： building;indoor drainage system;optimization research

0  引言

当下，现代建筑类型各种各样，为有效的满足规范所要求的各种条件，往往可供选择的排水系统类型或通气方式有很多，而这些系统有优点也有缺点，为此需要深入思考如何选择最有效的排水方式[1]。因为这些建筑排水方式深受各种因素的影响且具有不确定性，如社会、经济、技术等，因此很难进行准确、客观的评估，为更加合理的评价与判断排水方式就需要高效的利用模糊的数学方法。排水设计秒流量在一定程度上能够将室内生活排水管道的设计负荷更加直观的反映出来，也能够为各排水管段管径的确定提供一定参考意见，为此需要认真、合理的设计这种计算方法[2]。

1  传统排水设计流量计算原理与存在问题

1.1 传统排水设计秒流量计算

建筑内部排水流量在一定程度上会直接关系到卫生器具的排水特点与数量，特点主要表现为三点，即历时短、两次排水间隔短、瞬时流量大，而每昼夜、每小时的排水量缺乏均匀性，在给水相同的情况下，在最不利的时刻为更加迅速、安全的排放最大量，在具体设计时需重视设计秒流量，即最大排水瞬时流量。具体计算方法主要有三种，即经验法、平方根法、概率法，其中在我国比较常用的方法为第二种，可结合生活建筑的排水特点进行准确计算[3]。

1.2 存在问题

当下，我国所使用的排水设计秒流量计算方法不能全面的反映出各种因素，公式不具备较大的适用范围，不管是在理论上还是实际应用上都存在不少问题。如：不能对生活排水的随机性进行充分考虑;也不能充分考虑影响排水量的各种实际因素，如卫生器具的组合形式、使用频率、单位器具的负荷人数等;不合理的计算公式，即按照公式所计算出来的工程极易出现各种问题，如排水不畅和管径偏小等;按照相关规范的具体规定，在缺少卫生器具的情况下，计算结果有时会超过管段上卫生器具排水量的综合，为此在计算时需要结合卫生器具排水流量的累加值[4]。

2  建筑室內排水方式的优化选择

建筑室内排水系统主要是收集人们在日常生活与工业生产使用过的、受到污染的水、降落的雨雪，及时排放到室外的市政污水管道中，然后向污水处理厂汇集，达标后集中排放。根据系统所接纳的不同污水类型，可将建筑室外排水系统分为三大类，即生活、工业废水、屋面雨水排水系统。为方便今后的研究与讨论，主要的研究对象为生活排水系统。按照不同通气方式，又可将建筑室内生活排水系统分为几种，即不通气、设有通气管系、特殊单立管排水系统。随着现代建筑的可持续发展，类型日渐多样化，在满足现有规范要求的情况下，通常可以选择几种类型不同的排水系统，而这些系统通常能够结合优点、缺点，因此在具体选择时需要做到谨慎、小心。不同建筑排水方式受经济、技术、社会环境效益等各种不确定因素的影响，由此很难做到客观、准确的评价的进行评价，为取得良好效果，可以充分利用模糊数学方法[5]。

2.1 模糊综合评判理论

关于模糊综合评判主要是在环境相对比较模糊的情况下，对各种因素所产生的影响进行综合考虑，然后针对某种事物、出于某种目的所做出的决断或决策。首先，在建立评价因素指标体系时需结合项目实际特点，根据某些属性来认真划分所涉及到的各种因素，按照由低到高的原则先综合评价每一类的初层次，然后对每类所得到的评价结果做出高层次的综合评价，保证所得到的评级结果不仅与实际相符，且定量化。其次，在开展多层次评价时，对于各因素指标权重的确定可充分运用层次分析法或专家打分法[6]。

2.2 建立多层次模糊综合评判数学模型

2.2.1 确定评价指标

在选择建筑排水系统类型时设计人员可以从各个方面进行考虑，如技术、经济、社会环境，对几家设计院设计人员的意见进行深入调查，然后按照相关规范来进行划分。

2.2.2 确定评判集与各级指标权重分配

在考虑哪一种建筑排水类型与某种建筑或某一标准层是否相符时，就需要认真的评判各项指标，而在分配各级指标权重时可以采取专家打分法[7]。

3  优化与改进建筑室内排水设计流量计算的有效对策

3.1 建筑排水内部水流特点

由于根据非满流设计的排水管道内，污水中不可避免的会存在固体杂物，因此在建筑内部的排水系统中存在三种介质的复杂运动，即水、气、固，其中固体物比较少。相比较于室外排水，建筑内部排水的特点主要表现为剧烈变化的流速、较大的事故危害、变化幅度较大的水量与气压。基于此，在设计内部排水系统时需要做到排水通畅、安全，且管线短、管径小、造价低，就需要对排水管系的水气流动物理现象进行深入的研究。由于排水管中的压力变化与水封密切相关，有时会流失大量的水分，将通气管设置在排气管路的目的在于有效的缓解排水管内的压力变化，增加大气中空气的流动性，不会破坏水封。基于此，室内排水系统在设计时需将排水、通气看作是一体化设备[8]。

3.2 计算建筑室内生活排水流量

这部分的计算主要是将各种卫生器具的排水定额结合起来，然后将设计管段的设计流量确定下来之后再按照设计流量，完成对管径的确定。建筑内部的排水流量在一定程度取决于卫生器具的特点与数量。

总之计算排水设计秒流量是一种概率问题，站在概率论基础上进行计算能够更具科学性、先进性，与客观实际更接近，且能够对单位器具负荷人数等多种因素进行充分考虑，如此才能将客观实际用水情况更加科学、准确的反映出来，保证所得到的计算结果与客观实际情况更符，且对于各类公共建筑和住宅通用性更高。目前，国外对于概率法的认可度普遍较高，且在多个国家得到有效的应用，如俄罗斯、美国、日本与法国等[9]。

3.3 计算设计秒流量时的常用概率理论方法

当前，国外所应用方法的理论基础均在于概率，这能够为概率计算使用新的设计方法打下坚实基础。以概率为基础的秒流量计算式在国外早已建立，且经过近几十年来度用水工况的研究发现，至今所拥有的资料十分完备，由此对于改进我国的秒流量计算方法十分有效。尽管多数国家均使用概率法为基础，但是在选取数据、处理方法存在明显差异，方法也有很大的区别，亨特概率法、俄罗斯概率法在国际上比较有代表性。

其中，亨特概率法已经广泛应用于美国、日本、法国等国家，主要是视系统中的卫生器具使用看作是随机变量的一种，在描述时可以使用二项分布的数学模型。而俄罗斯概率法主要是深入研究各类建筑物的设计秒流量计算方法，分析研究大量日用水量的积分曲线，然后得到一定的通用关系，最后所建立的数学模型能够对用水高峰期、一昼夜内其他时间的用水情况进行科学的描述。两种方法的相同点在于：设计秒流量的计算都借助概率理论，关于用水高峰期的卫生器具使用概率具有相同的定义;不管是在室内、还是在城市小区给水管网设计秒流量计算中同样具有适用性。不同点在于计算方法、结算结果上的不同[10]。

除此之外，在选择合适的排水管材时需要严格按照《建筑给排水规范》中的相关要求，结合建筑物使用功能，选择合适的管材。

4  结束语

综上所述，本文在优化研究建筑室内排水系统时可以从多个方面出发，去室内排水方式的优化选择等，由此可知：在选择类型不同的排水系统与通气方式时，为更加科学、合理的进行分析可以充分利用多层次模糊综合评判模型，在确定评价指标及其权重时可以从三个方面出发，即技术、经济、社会环境;然后将评判级别与评判集合理的确定下来，对于单因素评判矩阵的判断需要按照类型来评判某种排水方式的各项指标;最后，逐級做好综合评判工作，最优排水方式即所得的综合评价最大值。采用概率法能够准确的计算室内生活排水系统的排水设计秒流量，本文按照室内生活排水特点，所建立的二项分布理论数学模式以概率论为基础。

参考文献：

[1]史智国，陈俐俐.浅谈建筑给排水工程中节能节水技术的应用[J].山西建筑，2011，37（10）：193-194.

[2]王祥意.高层建筑给水排水工程设计问题及优化策略[J].建材与装饰，2019（15）：114-115.

[3]柳盼.BIM技术在建筑给水排水工程设计中的应用价值分析[J].四川建材，2018，44（07）：174-175.

[4]石玲.高层建筑给排水水力计算及优化设计研究[J].河南建材，2018（03）：66-67.

[5]梅鵬远.略论高层建筑给水排水工程设计问题及优化策略[J].居业，2017（03）：57-58.

[6]王豪.建筑给水排水设计中存在的问题与对策[J].赤峰学院学报（自然科学版），2016，32（02）：148-150.

[7]黄超.高层建筑室内给排水系统设计探讨[J].工程建设与设计，2019（07）：45-46，50.

[8]白芳芳.高、超高层建筑室内给水排水安全问题及防范措施[J].科技视界，2016（12）：213，207.

[9]赵晶.建筑给排水的管道系统布置与室内排水设计研究[J].科技与企业，2013（11）：244.

[10]周晓琪.试论建筑室内排水系统堵塞与渗漏问题的防治措施[J].广东科技，2012，21（23）：149，157.