天沟排水量的验证计算

    在设计说明中写的“天沟排水量140mm/h”是怎么来的？

    现在大家用的温室设计说明，大多是从前辈手里面传承下来的，就像武功秘籍，传了若干代后，整个武林都知道这个招式，但从来没想过祖师为何要创立这个招式。那么，今天有客户问天沟排水量数据怎么来的，保不**天就有客户问湿帘蓄水池容量为什么是3m³、现有设计能否满足15kg/㎡吊载等等之类的问题。对于专业认真的客户，我们就要像写论文一样对待我们的设计说明，让每一个数据，每一个文字都有据可查，严谨翔实。我们处于商业目的，可以隐藏计算过程或计算方法，但我们要知道数据怎么来的。

    好，现在我们就来说说天沟排水量怎么验证。

    为何说天沟排水量是验证而不是计算或设计呢？因为我们需要先设计出天沟截面以及温室平面。然后来计算这个天沟是否满足设计排水量，而不是由外部条件来反推天沟截面。

    如果客户是建筑设计单位，用建筑标准来写计算书最好不过了。现行可引用的标准就是GB50014-2006（2016版）《室外排水设计规范》（以下简称“规范”）。天沟排水计算既可以算镀锌板天沟，也可以算荷兰式的铝合金天沟，但这两种天沟的排水区域是不一样的，我们会在后面聊到。

    按照规范要求，我们需要将温室的天沟排水系统按流径分成几个部分。1是屋面上天沟，2是天沟和落水管的连接节点，3是落水管，4是落水管与排水沟的连接节点（如有），5是地下排水管（如有，且与落水管封闭连接）。4和5点在室内落水时建议进行计算。如果整个排水系统有其他的节点，可能需要根据实际情况单独计算。真个系统分别计算出结果后，根据木桶原理，只要任意一个节点没能满足设计需求，则要修改没能通过验证的节点。

    以下我们按照一个假定的天沟进行计算：

    上图是我们假定的天沟截面，是镀锌板天沟，采用保留溢流的镀锌板天沟接头与落水管连接。落水管管径Ø110mm，PVC材质，无弯头，雨水直排于散水，最终由室外明沟排出。天沟总长56m，两端排水，坡度2.5‰，每端长28m。温室屋面宽3.2m。温室设计排水量为140mm/h。140mm/h的降水量是多大的雨呢？按照国家标准GB/T28592-2012《降水量等级》有如下规定：

    标准中，特大暴雨的定义是12h累计降水量140mm。当然，这里的降雨可能花八九个小时降万，也可能在1h内降完。不过，140mm/h的设计排水能力绝对可以应对形成较轻暴雨灾害的特大暴雨。

    目前，温室天沟排水主要有两种，一种是镀锌板天沟，这种天沟的特点是雨水必须自天沟内排出，雨水不能漫过天沟顶面，否则可能造成漏水，是目前常见的天沟形式。采用这种天沟形式的温室屋面构造（包括钢架和铝型材）简单，所需配件种类较少，施工工艺要求较低，整体造价较低。另一种是荷兰式铝合金天沟，这种天沟虽然有巨大的空腔，但这个空腔只用于排冷凝水或渗漏水，所有的降水都在天沟上的屋面排出。这种排水方式的优点是即使天沟截面较小，也能获得很大的排水量，可以有效减少温室排水口数量。采用这种天沟的温室屋面设计比较复杂，对型材及配套材料设计要求较高，对施工工艺要求较高，造价也比较高。由于采用了全型材化设计，大量的加工工作由加工厂完成，基于较高的构件加工精度，这种温室的安装非常快捷高效。

    天沟是整个温室屋面系统的重要组成部分，很多类型的连栋温室都把天沟作为核心受力构件（也有一些膜温室不以天沟为受力构件），所有屋面构件的研发都需要基于天沟的截面设计，它就像汽车的底盘，是整个屋面系统的基础。天沟设计一旦确定，就不能随意更改，因为天沟截面一旦更改，可能整个屋面系统都要跟着发生变更。

    理论上说，用规范给定的计算公式来计算天沟并不是特别严谨，因为规范中的排水明渠的截面比天沟要大很多，坡度也要大不少（我们温室天沟的坡度一般控制在1‰~3‰之间，规范给出的公式一般适用于≥3‰坡度的情况）。虽然有很多论文提出不同的计算方法，但圈主仍然建议采用规范给出的计算方法，因为这个比较有效力。