通气管和水封
-读者来信和回信卢先生您好:
读了你的大作后，我有几个困惑，请您指点：
1. 关于室内排水立管伸顶的作用
你说是：立管伸顶是为了防止残留在管道内的污水腐败。 而国内的《规范》是为了“排出室外排水管道中污浊的有害气体至大气中”。
我的困惑：a.立管伸顶的初衷为何会不同； b.如果有措施保护好水封和提高立管的通水能力，立管不伸顶可以吗？
某某先生，您好！
非常欢迎您来函讨论问题。
关于立管通气的问题，我倾向于双向通气的理论。因为，生活污水排水管道中的温度一年中相对比较稳定，冬天室外温度低，管道中的气体倾向于排出屋顶；夏天则相反。（立管在高峰排水时，空气则是从屋顶进入，与污水的流向相同。）
另一方面，也是最主要的，就是通气管中既然有空气从室内出去，就必须有空气从什么地方进入。污水本身放出的气体或是温差引起的体积变化很小。既然室内都被水封封住，那就只能从别的地方进入（别的通气管、污水立管、室外污水管的窨井或排水口等）。
水在管道中流动，带着上面相邻的空气流动，因而产生了摩擦损失。如果设定一些前提条件，这个损失应能用达西-威斯巴哈公式计算出来。设计时，应将这个损失控制在25mm水柱之内，外加25mm的余量。这就是拙著介绍的美国通行的理论本意。
全国建筑给水排水规范管理委员会主管张淼先生做过有关申顶通气管的试验。如果您感兴趣，可联系张先生。
2.关于水跃长度
您在书中说：水跃长度为10倍管径。国内业界认为是1.5米。
我的困惑：
- 您的说法是水跃长度与管径有关，而国内的说法则没有说水跃长度与管径有关；
- 水跃长度是不是应该与立管底部弯头的曲率有关？
- 水跃长度是不是应该也与横干管的坡度有关？
某某先生，关于水跃长度的问题，我没有追根究底美国这10倍管径的说法是怎么来的。有文章说现在还没有理论，但是有实验公式可大概算出。圆管中的水跃与一般明渠中的又不同。计算水跃没有涉及到明渠的宽度，圆管中则多了边界条件。网上您可找到一些论文，其中包括加拿大土木工程杂志的一篇论文。如果要好好研究这个问题，我觉得得有专家参与。但是如果由试验大概求出，则比较容易，只要设定不同的条件就可以了。现在这个时代，只有国家出钱才行。所以您可以求助于张淼先生。我这里将几个互联网链接列出，如有兴趣，您可以以此为例，深入查找：
水跃计算器：http://einstein.atmos.colostate.edu/~mcnoldy/HydraulicJump.html
水跃长度：http://www.csus.edu/indiv/h/hollandm/ce135/Viewgrph/HydrJump/HJViewGr.htm
圆管中的水跃：http://rparticle.web-p.cisti.nrc.ca/rparticle/AbstractTemplateServlet?calyLang=eng&journal=cjce&volume=26&year=1999&issue=3&msno=l98-068
3.关于管内压力
关于管内压力，国内设定在±40mmH2O(±400Pa)之内。考虑到水封6项不利因素，增加25%的安全裕量，故水封深度50mm。
您在书中说是：管内压力设定在±25mmH2O(±250Pa)之内？增加100%的安全裕量，即水封深度50mm。
我认为，二者之间有很大的不同，将直接导致排水立管的通水能力有很大的差异。您认为呢？
[答]：某某先生，下文是本书原文有关通气管的开头部分（拙著接着还有有关的公式和计算供您参考）：
二、有关通气管系统的理论与公式（第190页）
当水流在立管或水平管中流动的时候，空气也跟着流动。如果是稳定均匀流（Steady and Uniform Flow），空气的流速也会与水流相同。但是，如果遇到水从水平支管排入，或是发生水跃等等情况，空气流占据的断面积就会缩小，形成气阻。这时空气流速减慢，压力升高，体积缩小。
空气是一种良好的弹性体。如果空气受到压缩，那么每缩小大约1/400就会产生约1吋（25mm）水柱的反压。室内排水系统的水封深度就是基于这一数值之上来计算和规定的。考虑到水分蒸发和一定的安全系数，存水弯的设计水封深度取2吋（50mm左右）。
4.关于水封
设计建筑排水系统（尤其是高层建筑排水系统）时，计算出来设计流量后，选择管径、通气方式、配置通气管系等等，无不围绕着保护水封这个主题展开。所以有：
水封虽小，意义重大。
水封，直接关系到人的居住环境和身体健康。
它是建筑排水系统立管排水量的关键性控制因素， 也是高层建筑排水系统整体性能提高的瓶颈。
它扼住了高层建筑排水工程造价的咽喉。水封的重要性可见一斑了。但是，人们对水封的认识却有五个误区。这些误区中，有的仅仅在特定的点上成立，有的则是逻辑上不相关。
- 误区一 水封深度越小，水封排水能力越大，而水封阻止管内气体逸出的能力越低。反之亦然。
- 误区二 排水立管排水时管内负压一定不能穿透水封，否则，水封必然会因管内负压的抽吸而丧失。
- 误区三 水封只有耐住了管内-40mmH2O的负压，才能耐住管内40mmH2O的正压。
- 误区四 负压抽吸、正压喷溅、自虹吸、惯性晃动、蒸发和毛细作用等项因素会对水封产生不利的影响。
- 误区五 水封深度不得小于50mm。
我在XX大学的实验测试已经验证了这五个误区的存在。 那么，我们传统的建筑排水的设计理念和设计方法以及相关的理论恐怕要面对一次再思考了。
这个“思考”题目比较大，请卢先生指教。
[答]：您信中所列的五个误区，我觉得您的实验很有意义。如将报告列出，供大家讨论，对给水排水事业将会有所贡献。
拙著虽然是介绍美国建筑给水排水，也不免有个人的看法掺杂在内，所以请不吝指教。顺便说一句，规范就是法律。但是研究还是不可少的，这就是为什么美国每隔三五年就修改一次。所以，您可以将您的想法和研究课题与张先生联系，或许能得到他的帮助。