高层建筑给水排水工程水利研究
摘要：高层建筑给排水系统设计不仅要满足规范要求，还要兼顾到建筑的功能和美观等要求。然而，高层建筑的给排水系统设计相对于普通的多层建筑的给排水系统来说有一定的独特性，工序繁多，工程复杂，难度比较高，很容易出现一些问题。因此，对高层建筑给排水设计进行探讨有重要的现实意义。
关键词：高层建筑；给水排水工程；研究
1 导言
高层建筑有别于多层建筑，具有层数多、高度大、功能复杂、用水要求高、排水量大等特点。由于楼层高度的增加及建筑物功能的复杂化，高层建筑的给排水工程需要面临新的问题和更高的要求，因此，对建筑给水排水工程的设计提出了新的要求。本文主要探讨了高层建筑给水系统、排水系统以及给排水设计中需要关注的问题，以供参考。
2 高层建筑给水排水工程的特点
2.1 静水压力大
静水压力大是高层建筑给水系统、热水系统和消防系统的特点，正因为静水压力大，如果不分区，不仅使用不便，震动噪音大，设备能耗高，浪费水资源，还容易导致给水系统的管道及配件因此被破坏。从这个特点出发，给水系统必须进行科学、合理的竖向分区，目的在于合理有效地降低静水压力，确保系统运行的安全可靠。
2.2 消防安全要求高
高层建筑消防系統的安全可靠性要求比多层建筑的更严格，是高层建筑给水系统的又一个特点，这是因为高层建筑通常是多功能、综合性建筑，所以可引发火灾的因素比较多。众多的消防实例告诉我们，高层建筑一旦出现火情，火势的蔓延速度相当快，火灾的危险性大，扑救的难度高。另外，我国目前各地区的消防设备能力水平不一，导致高层建筑在发生火灾时扑救的难度比较大，基于这些因素，在高层建筑的消防给水系统设置上必须立足于自救。
2.3 瞬间给水、排水量大
从高层建筑的建筑标准来看，高层建筑中使用给水排水设备的人数众多，导致瞬间很大的给水量和排水量，所以在实际使用的过程中，如果给水系统出现停水或者是排水系统出现管道堵塞等等事故，影响的范围会很大。从这一特点出发，高层建筑的给水排水系统设计时技术措施必须合理可靠，确保给水排水系统的通畅。
2.4 排水量大、管道长
高层建筑功能多，排水量大，管道复杂，而且管道中的压力存在较大程度的波动。从提高高层建筑排水系统的排水能力要求出发，保证水封不被破坏，就必须稳定管道的压力，排水系统应设置完善的通气管系统，或是采用新型的螺旋消音单立管系统。除此之外，排水系统中采用的排水管道的材料应具有较高的机械强度，采用柔性接口。
3 高层建筑给水排水设计优化
3.1 排水管网的优化方法
排水管网的优化设计，目前主要有直接优化法和间接优化法（又叫解析优化法）。直接优化方法就是依据管道各项性能指标的变化，来选择各项实施方案和可调参数，通过计算和比较得到最优解，主要有电子表格法和两相优化法。现在排水管网优化设计主要体现在后者，既在最优化数学模型基础上，先进行最优化理论计算从而求出最优解。这其中主要就是选择不同的计算方法，任何计算方法，都是以设计规范要求、管径、流速、坡度以及充满度之间的水力关系为基础考虑因素。
虽然理论计算和设计比较简单，但在实际施工过程当中，由于管径的尺寸不是能够任意变化和选择的，而且还要考虑与建筑设施中其他管线的铺设路劲之间的冲突，对于高层建筑而言，这些都不是能够根据实际情况做到很好的改变的。所以高层建筑在施工前，必须考虑到管道最大充满度与管径的关系、流速及其变化与管道的关系，各管线的内径、管卡及相应的配件尺寸，严格地设计出给排水管道及其他管道路线的间距，尽量建立最优化的模型。
3.2 给水管网的优化方法
高层建筑的给排水系统设计的给水系统，是通过蓄水池→水泵→水箱→减压阀→用水点的方式进行供应。此为高层建筑供水较为节能、节地、又方便管理的方案。其不仅能解决市政基础设施跟不上高层建筑发展速度所带来的弊端，防止对市政的给水管网产生冲击；而且能满足《高层民用建筑设计防火规范》当中对于消防的前期贮水量要求。同时多幢建筑可合用蓄水池，并将水池设在地下车库。具有灵活、高效、方便管理及有利销售的优点。且水箱供水是解决高层建筑的给水系统节能的问题的一项有效途径。
当没有自闭阀给水系统时，在给水管顶部设置一些自闭阀门，虽能达到水流控制的目的，但是对气流的控制却不能达到很好的效果。这样在系统断水时，就会产生大量的空气聚集在给水管内，当系统重新供水时，给水管内的气流就会被水流排挤到给水管的顶部，从而形成一个被压缩了的空气聚集区。此时如果人为地打开自闭阀门的开关时，给水管内的气流由于具有较强的压力，就会瞬间随着水流喷射出来，最终可能导致人员伤亡或者损坏设备的严重后果。因此，在日常的设计中应该增加一些个体建筑的户外阀门的控制设置，同时，还应该在设计中添加一些立管底部的给水阀门，在必要的时侯底层人员可以通过直接将给水的总阀关闭，以减少污染物的排放量，这样这些问题就会在一定程度上得到较大的缓解。
传统的消防给水方式：水箱水泵联合供水，即使在市政停水的状况下，水箱里的储水有能够维持人们在几个小时内的正常生活所需。但是该方式的缺点就是，水箱造成了水的二次污染。我认为可以在传统给水方式的基础上增加消毒设施即可解决此问题：既在水泵出水管上安装紫外线消毒器，高效杀毒灭菌，又能安全、可靠地提供生活用水水质、水量、水压。生活污水和雨水分流排放，而收集的污废水，单独处理后再排放。在实际铺设的管道过程中，通常将设备房建设在不规则的地段，以及地下室不规则，不影响地下室使用功能之处，以以保证地下车库设施以及使用功能。在方案设计时，各管道之间以及管道与墙体之间都要相隔一定的规范要求距离。为了平衡管内气压，还需要设置通气管使排水系统与大气相通。
4 结语
随着建筑业的高速发展，以及研究者们的不懈努力，高层建筑对给水排水的技术要求也随之而越来越高。目前，我国已在高层建筑的给水排水领域上取得了非常可观的成绩，以后的发展过程中应该更加注重实用性、可行性、安全性以及其有机结合，为打造世界一流的工程提供可靠的技术支撑和质量保障。
参考文献：
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（作者单位：齐齐哈尔市佳维建筑设计有限责任公司祥达分公司）