廣州新白云國際機場是我國首個按照中樞機場理念設(shè)計和建設(shè)的大型航空港。航站樓為機場的主體建筑，屋面雨水排水量巨大。比較了重力排水系統(tǒng)和虹吸排水系統(tǒng)的特點，并著重介紹了航站樓采用的屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)中雨水溝、管道、雨水井的設(shè)計。系統(tǒng)使用半年多來，經(jīng)歷了廣州幾次較大暴雨的考驗，運行良好。由于設(shè)計是在現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003）發(fā)布實施前完成的，部分設(shè)計參數(shù)未達到現(xiàn)行規(guī)范要求，亦提醒設(shè)計人員在今后的設(shè)計中要有超前意識，使設(shè)計能在較長的時期內(nèi)保持先進性。
1 工程概況
新機場坐落于廣州現(xiàn)白云機場北面花都區(qū)與人和鎮(zhèn)交界處，距廣州市中心28km，占地1456h㎡分三期建設(shè)。首期工程建設(shè)2條飛行跑道，其中東跑道長3800m，寬60m；西跑道長3600m，寬45m.遠期規(guī)劃建設(shè)3條跑道。能滿足包括A380型客機在內(nèi)的世界上各類大型飛機起降要求。首期航站樓工程包括機場南半部客用大樓及相關(guān)的道路、停車場等工程。首期航站樓建筑面積33萬㎡，細分為主航站樓、東連接樓、東一指廊、東二指廊、西連接樓、西一指廊、西二指廊。首期設(shè)計高峰小時飛機起降58架次，高峰小時客流量9300人；年飛機起降17萬架次，年客流量2700萬人，年貨運量110萬t.遠期規(guī)劃高峰小時飛機起降125架次，高峰小時客流量2185萬人；年飛機起降36萬架次，年客流量8000萬人。
2 航站樓屋面概況
航站樓屋面由主航站樓、東西連接樓、東西指廊及東西高架連廊屋面組成，見圖1.屋面采用大跨度的鋼結(jié)構(gòu)及張拉幕，水平投影總面積達17136萬㎡，5min雨水總量達11041L/s（暴雨重現(xiàn)期P=20a，降雨強度為229mm/h），具體見表1。
3 航站樓雨水系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)的選擇目前可供選擇的雨水排水系統(tǒng)有傳統(tǒng)的重力排水系統(tǒng)及近二三十年興起的壓力排水（虹吸排水）系統(tǒng)。
圖１ 航站樓首期總平面設(shè)計
3.1.1重力排水系統(tǒng)重力排水系統(tǒng)為一般工程較常采用，由普通雨水斗、懸吊管、立管、埋地管及出戶管等組成。其工作原理是利用屋面雨水本身的重力作用，由屋面雨水斗經(jīng)排水管道自流排放。該系統(tǒng)有如下特征：
�、儆捎谠撓到y(tǒng)工作時，屋面雨水由雨水斗進入排水系統(tǒng)的過程中，過水斷面收縮形成漩渦，水流夾帶著空氣進入排水系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)呈氣液兩相流，空氣占據(jù)了大約1/3的管道空間，因此排水管管徑較大。
�、诎匆�(guī)范要求，重力流屋面雨水排水管系的懸吊管應(yīng)按非滿流設(shè)計，其充滿度不大于0.8，且排水坡度不小于5‰，因此占據(jù)較多的建筑空間。
�、塾捎趩喂苓B接的雨水斗不宜太多，因此使用的立管數(shù)量也較大。
�、芷胀ㄓ晁放潘枯^小，因此系統(tǒng)使用雨水斗數(shù)量相對較多。以上這些水力特征，影響了重力流屋面雨水排水系統(tǒng)在大面積工業(yè)及公共建筑屋面排水中的運用。
3.1.2虹吸排水系統(tǒng)虹吸排水系統(tǒng)自1968年發(fā)明于歐洲以來，在歐洲應(yīng)用已有30多年歷史。屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)的工作原理是利用屋面專用虹吸雨水漏斗實現(xiàn)氣水分離，使系統(tǒng)呈負壓狀態(tài)形成壓力排水。虹吸排水系統(tǒng)相對于重力排水系統(tǒng)，具有如下特征：
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期系統(tǒng)為重力排水，隨著雨量的增加，虹吸雨水斗利用空氣擋板阻止空氣進入系統(tǒng)形成真空，當管中的水呈壓力流狀態(tài)時，形成虹吸現(xiàn)象，不斷進行排水，最終雨水管內(nèi)達到滿流狀態(tài)。
�、谠诮涤赀^程中，由于連續(xù)不斷的虹吸作用，整個系統(tǒng)得以快速排放屋面雨水。
�、酆缥潘到y(tǒng)管道均按滿流有壓狀態(tài)設(shè)計，雨水懸吊管可做到無坡度敷設(shè)，當產(chǎn)生虹吸作用時，水流流速極高，有較強的自凈能力。
④虹吸雨水斗是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，在額定流量范圍內(nèi)具有氣水分離，防渦流等功能，單個最大排水能力達100L/s以上。通過比較，虹吸排水系統(tǒng)的優(yōu)勢是顯而易見的，尤其在大屋面排水中其優(yōu)勢更明顯。廣州新機場航站樓的大部分屋面排水都采用了虹吸排水系統(tǒng)。
3.2虹吸排水系統(tǒng)在航站樓中的應(yīng)用限于篇幅，本文主要介紹主航站樓的屋面排水。主航站樓屋面投影面積巨大，達64420㎡，按暴雨重現(xiàn)期P=20a，降雨強度229mm/h計算，5min的暴雨強度達4097L/s。由于屋面呈弧型設(shè)計，如此巨大的降雨量只能從東西兩側(cè)排放。東、西兩側(cè)各196m長的雨水溝分別承擔50%的總降雨量，并要求雨水系統(tǒng)能迅速有效地排放屋面雨水。主航站樓屋面排水在設(shè)計上將屋面分成東、西向18塊長條型的集水區(qū)，每塊集水區(qū)從中間沿弧形屋面分別向東西兩側(cè)的雨水溝排水，見圖2.在集水溝內(nèi)，基本上對應(yīng)每塊集水區(qū)設(shè)一個虹吸排水系統(tǒng)，每個排水系統(tǒng)承擔著巨大的排水量，最大一個區(qū)的集水量達179L/s。本設(shè)計采用了fastflowUV屋面虹吸排水系統(tǒng)的虹吸雨水斗，其中的UV122型設(shè)計排水量達120L/s，每個系統(tǒng)選用1～2個雨水斗已滿足需要。主樓屋面共使用了40個UV122型虹吸雨水斗，設(shè)計排水能力達4800L/s，基本可滿足整個屋面的雨水排放要求。
圖2主航站樓屋頂平面示意
在雨水溝的設(shè)計方面，由于主航站樓屋面呈弧型設(shè)計，中間最高處與東西兩側(cè)的雨水溝高差達25m，巨大的高差使雨水匯集到雨水溝時產(chǎn)生較大的沖擊力，為避免雨水沖出溝外，雨水溝的設(shè)計寬度達1m，深度達0.8m。由于每條雨水溝沿弧形屋面設(shè)置，不同位置的標高相差較大，為避免雨水過分集中到標高較低的雨水斗處，在雨水溝內(nèi)根據(jù)每個集水區(qū)分段設(shè)置擋水板，使屋面雨水均勻排放。擋水板比雨水溝的設(shè)計水位低100mm，萬一某個雨水斗意外堵塞，雨水可溢流到相鄰的雨水斗排放，雨水溝剖面見圖3。另外，在每個雨水斗的位置，各專門設(shè)計了一個有效容積1～118m3的不銹鋼集水井，以保證系統(tǒng)能迅速形成虹吸。管道設(shè)計方面，基本上采用單斗或雙斗排水系統(tǒng)，懸吊管水平或沿桁架構(gòu)件安裝。系統(tǒng)設(shè)計負壓不低于-90kPa，大部分排出管的流速控制在4m/s以內(nèi)。管材的選用：隱蔽部分采用卡箍式離心鑄鐵管；外露部分配合立面設(shè)計要求，采用不銹鋼管，使不銹鋼管與結(jié)構(gòu)桁架完美地結(jié)合在一起，仿佛鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一部分。雨水井設(shè)計方面，由于系統(tǒng)排出管雨水流速極高，流量極大（最高流速超過6m/s，流量達100L/s以上），要求雨水井壁能承受雨水的高速沖刷，同時能迅速地把大量的雨水排到室外管網(wǎng)，一般的雨水井顯然不能滿足要求。
圖3 主航站樓屋面雨水溝剖面
針對航站樓虹吸排水系統(tǒng)的特點，專門設(shè)計了虹吸雨水井。雨水井平面凈空尺寸1800mm×1500mm，高度視管道埋深而定，采用鋼筋混凝土一次澆鑄而成，鑄鐵井蓋設(shè)有占總面積30%的泄壓孔，剖面見圖4。
圖4 虹吸排水接入井剖面
東、西兩側(cè)的連接樓及指廊屋面排水設(shè)計方面連接樓屋面2/3面積采用虹吸排水。另1/3面積由于屋面造型關(guān)系，集水溝設(shè)在2層，因集水溝標高小
于5m，且有較多的立柱供雨水立管布置，無需采用虹吸排水，所以這部分的屋面排水采用傳統(tǒng)的重力排水。另外，4條指廊均采用了虹吸排水系統(tǒng)，指廊虹吸排水系統(tǒng)的出水管直接接到指廊與飛行區(qū)之間112m寬的鋼筋混凝土雨水溝內(nèi)，節(jié)省了大量造價昂貴的虹吸雨水井，也大大減少了室外雨水管線的埋設(shè)。東、西兩側(cè)其它的設(shè)計參數(shù)基本上與主樓一致，但規(guī)模比主樓小，這里不再贅述。
4 結(jié)語
虹吸排水系統(tǒng)經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，其技術(shù)已相當成熟，在世界上已廣泛使用，近年來在國內(nèi)也逐步推廣使用，并且已有很多成功的經(jīng)驗。廣州新機場的建設(shè)已接近尾聲，已安裝的屋面虹吸排水系統(tǒng)也在正常運行中。半年多來，該系統(tǒng)經(jīng)歷了廣州幾次較大暴雨的考驗，各部分運轉(zhuǎn)良好，是虹吸排水系統(tǒng)在大規(guī)模屋面排水中的又一次成功的運用。由于本設(shè)計是在現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015-2003）發(fā)布實施前完成的，部分設(shè)計參
數(shù)套用了舊規(guī)范，如暴雨重現(xiàn)期、排出管最高流速等參數(shù)均未達到現(xiàn)行規(guī)范的要求。因此要求設(shè)計人員在今后的設(shè)計中要有超前意識，在條件允許的情況下將設(shè)計標準定高些，使設(shè)計在較長的時期內(nèi)都能保持先進性。
