試論水景工程的可持續(xù)設(shè)計(工程作業(yè))

試論水景工程的可持續(xù)設(shè)計姓名：李陽學號：班級：從古至今，水景都在人的居住環(huán)境中扮演著重要的角色，活水在景觀環(huán)境中的點睛作用更是不可小覷。“水者，地之血氣，如筋脈之流通也?！痹谒暗脑O(shè)計、施工及后期運行維護中如何使水“活”起來，以怎樣的形式活起來，如何以經(jīng)濟可持續(xù)的方式活起來，這涉及技術(shù)廣泛，成為水景設(shè)計師最為關(guān)注的問題之一。1中國水景介紹1.1中國古代的活水水景“問泉哪得清如許，為有源頭活水來”，代表著的古代活水水景營建方式，既有簡單樸素的少數(shù)名族民居，也有標志當時最高建筑水平的皇帝行宮。下面以麗江納西族民居水景和承德避暑山莊水景為例進行分析。素有“東方威尼斯”、“高原姑蘇”美稱的麗江納西族民居，在地理選址上依傍于金沙江上游曲折的江灣之中。在古城水系的建設(shè)中利用三河穿城的形式，使玉河的水一分為三。中河為天然的河流；西河是明初開挖的土司衙署的護府河；東河開挖于清代，主要是用于周邊農(nóng)田的灌溉。在三條河的基礎(chǔ)上三分為九，再分為數(shù)條水渠。整個麗江古城的街道和房屋又以水系為脈絡(luò)，自然生長。近年來，麗江成為中國乃至世界炙手可熱的旅游景點，與其“村村寨寨有流水，家家戶戶有水流”的景觀特點密不可分。承德避暑山莊是中國古代水景上的又一經(jīng)典之作。它地處河北省承德市中心區(qū)以北岸一帶狹長的谷地上，占地564公頃，北界獅子溝，東臨武列河。因其“草木茂，絕蚊蝎，泉水佳，人少疫”成為康熙選址建宮的重要原因。這座清王朝的夏季行宮在水景的處理上與麗江納西民居有所不同的是，它缺少較大的水面，但是卻有著豐富的泉水資源。山區(qū)的大小山泉沿山峪匯聚入湖，武烈河水從平原北端導入院內(nèi)再沿山麓流到湖中，連同湖區(qū)北端的熱河泉，是為湖區(qū)的三大水源。承德避暑山莊的湖區(qū)被三堤七島分割成為六個湖面。湖中洲島錯落，各湖之間有橋相通。多組建筑巧妙地營構(gòu)在洲島、堤岸和水面之中，展示出一片水鄉(xiāng)景色。湖區(qū)的出水則從南宮墻的五孔閘門再流入武烈河，形成一個完整的水系。在這樣的群山中歷經(jīng)約90年的修建而成的承德避暑山莊，將江南的秀美引入塞北的豪情之中，這也是承德避暑山莊成為唯一的入選中國四大園林的關(guān)外園林的重要原因之一。這些中國古代留下的經(jīng)典水景工程無不和它們周圍豐富的水環(huán)境有著密切聯(lián)系，但正是由于對自然水系的過分依賴，使得這樣的景致只能存在于有充足水源的少數(shù)地方。另外，整體景觀也會因為自然水系的變化受到嚴重影響。比如，麗江古城以前的水源僅來自黑龍?zhí)?，但黑龍?zhí)稌r常有干涸的現(xiàn)象發(fā)生。古城依水而存，水枯則城失其靈秀。承德避暑山莊近年來也出現(xiàn)過湖區(qū)的明顯干涸。由此可見，僅靠自然活水源水景設(shè)計有一定的設(shè)計限制。1.2現(xiàn)代的人工水景隨著中國社會經(jīng)濟的發(fā)展，普通老百姓對居住環(huán)境的要求不斷提高，加上人“與生俱來的親水性”需求，設(shè)計師們便開始尋找能把這種古代只能在少數(shù)地方、由少數(shù)人享受的生活景致帶到普通百姓生活中去的方法。居住小區(qū)是人們生活居住最重要的地方之一，因人自古就有“近水則靈”的基本意識。近年來，機械技術(shù)的發(fā)展誘發(fā)了自景觀開發(fā)熱之后的水景開發(fā)熱。采用就地打井，間歇式人工換水等簡單方式營建出的小型人工湖、人工河、人工噴泉等成為房地產(chǎn)商在推銷大盤時吸引消費者的重要砝碼。的確，“無水不成景”，水能滿足人們親水愿望，改善小區(qū)微氣候。一個優(yōu)質(zhì)，美麗的水景會為人的居住空間增色不少。在科學技術(shù)發(fā)達的今天，卻由于缺乏對水景設(shè)計的遠見和技術(shù)，以及在水景工程施工、運行管理上的不嚴謹，使得景觀水體水質(zhì)欠佳，水體透明度下降，氮、磷等營養(yǎng)物滋生導致水華，產(chǎn)生毒素，威脅到水生動植物、甚至切斷生物鏈。據(jù)統(tǒng)計，有75%的普通水景景觀在使用不足一年內(nèi)出現(xiàn)水景被污染，失去預(yù)想效果的情況。2水景的基本分類和作用2.1水景的分類水景概括來說可以分為兩大類。一是自然型，利用地勢或土建結(jié)構(gòu)，仿照自然景觀而建成。如溪流、瀑布、泉涌、水簾、疊水等，這些在我國傳統(tǒng)園林中有較多應(yīng)用。而現(xiàn)代水景則向大型化方向發(fā)展。二是人工型，依靠噴泉設(shè)備造景。建成各種各樣的噴泉如音樂噴泉、程序控制噴泉、旱地噴泉、霧化噴泉、玻光噴泉等。這類水景是近年來才在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的，但其發(fā)展速度很快。2.2水的幾種景觀效應(yīng)水的景觀效應(yīng)，是人通過自己的視覺、聽覺和觸覺等，對水體及其周圍環(huán)境產(chǎn)生感知，進而激發(fā)某種情感和興致，也就是產(chǎn)生景觀感應(yīng)的人與自然形意相融的效應(yīng)，這些景觀效應(yīng)，可由不同景觀要素的形態(tài)美、線條美、色澤美、動態(tài)美、靜態(tài)美以及聽覺美和嗅覺美等美學特征所誘發(fā)。2.3基底作用大面積的水面視域開闊、坦蕩，有托浮岸畔或水中景觀的基底作用。當水面不大，但水面在整個空間中仍具有面的感覺時，水面仍可作為岸畔或水中景物的基底，產(chǎn)生倒影，擴大和豐富空間。例如，西班牙阿爾罕布拉宮中的柘榴院，院中寧靜的水面使城堡豐富的立面更加完整和動人，如果沒有這片簡潔的水面，則整個空間的質(zhì)量就要遜色得多。2.4系帶作用水面具有將不同的園林空間、景點連接起來產(chǎn)生整體感的作用；將水作為一種關(guān)聯(lián)因素又具有使散落的景點統(tǒng)-起來的作用，前者稱為線型系帶作用，后者稱為面型系帶作用。例如，揚州瘦西湖的帶狀水面延綿數(shù)千米，一直可達平山堂。在現(xiàn)公園范圍內(nèi)，眾多的景點或依水而建，或伸向湖面、或幾面環(huán)水，整個水面和兩側(cè)景點好象一條翡翠項鏈。同樣，從桂林到陽朔，漓江將兩岸奇麗的景色貫穿起來，這也是線型系帶作用的例子。當眾零散的景點均以水面為構(gòu)圖要素時，水面就會起到統(tǒng)一的作用。例如，在蘇州拙政園中，眾多的景點均以水面為底，其中許多建筑的題名都反映了與水面的關(guān)系，如海棠春塢、倒影樓、塔影亭、荷風四面亭、香洲、小滄浪、遠香堂等名稱中的塢、倒影、塔影、荷、洲、滄浪、遠香都__與水有著不可分割的聯(lián)系，只不過有的直接、有的間接而已。另外，有的設(shè)計并沒有大的水面，而只是在不同的空間中重復安排水這一主題，以加強各空間之間的聯(lián)系。水還具有將不同平面形狀和大小的水面統(tǒng)一在一個整體之中的能力。無論是動態(tài)還是靜態(tài)的水，當其經(jīng)過不同形狀和大小的、位置錯落的容器時，由于它們都含有水這一共同而又唯一的因素而產(chǎn)生了整體的統(tǒng)一。2.5焦點作用噴涌的噴泉、跌落的瀑布等動態(tài)形式的水的形態(tài)和聲響能引起人們的注意，吸引住人們的視線。在設(shè)計中除了處理好它們與環(huán)境的尺度和比例的關(guān)系外，還應(yīng)考慮它們所處的位置。通常將水景安排在向心空間的焦點上、軸線的焦點上、空間的醒目處或視線容易集中的地方，使其突出并成為焦點?？梢宰鳛榻裹c水景布置的水景設(shè)計形式：有噴泉、瀑布、水簾、水墻、壁泉等。3水景的施工問題3.1管道材質(zhì)選擇較早的工程一般采用熱鍍鋅鋼管．但存在許多不足之處。鋼管在使用一段時間后,表面銹蝕，影響美觀，且使用壽命較混凝土結(jié)構(gòu)短一倍以上。較好的管材是銅管和不銹鋼管，但造價較高。UPAC管材可避免銹蝕,但存在耐熱性差，且光直接照射加速變色老化等問題。若圖3不銹鋼槽圖②階梯瀑布瀑布長18m,沿15個臺階(每階高156mm)順流下跌,水厚2cm;設(shè)壁燈輝映水體;剖面布置見圖4。圖4階梯瀑布剖面布置圖③旱噴每個水池中有12個1.5m×1.5m×0.5m不銹鋼盆,其余要求同噴泉水池。④大瀑布大瀑布長18m,跌水高度7.5m,形成滔天氣勢。配以水下燈及側(cè)壁投射燈,形成渾然一體的感覺;配電360kW。剖面布置見圖5。圖5瀑布剖面圖概念設(shè)計布局:映射會展中心的磅礴氣勢,及以人為本的人文合一的思想。強調(diào)景物與人結(jié)合,形成景物與人相融一體的自然感。傳統(tǒng)的歐洲理念可謂躍然紙上,然而一個小水泵變頻控制一個噴頭的做法,雖然穩(wěn)定可靠,但卻是國內(nèi)投資與物業(yè)管理很難做到的。5.2國內(nèi)流行設(shè)計按照現(xiàn)在國內(nèi)比較成熟、流行的做法;在每個噴水區(qū)的下一階噴泉池設(shè)置潛水泵供噴頭噴水,水從水池沿階梯流下,回到噴泉池形成循環(huán)。然后接入380V電源供應(yīng)水泵與水下燈。此種設(shè)計施工簡單,造價低廉,但強電與水體相連,可能會產(chǎn)生瞬時漏電,存在安全隱患。由于此種設(shè)計造價低廉,在我國還不是很富裕的情況下,作為人不參與的概念設(shè)計是滿意的。局部剖面布置見圖6。圖6局部剖面圖以概念設(shè)計思想為根據(jù),進行以下設(shè)計:①噴泉區(qū):為形成直徑10~12cm,高0~7.5m水柱,且使水柱保持水形不散落,保證壯觀的氣勢;選擇DN50集束噴頭,水盤直徑16cm,水量40m3/h,水頭損失20m(含噴頭損失、空氣阻力損失;技術(shù)參數(shù)參閱博李公司DN50集束噴頭技術(shù)參數(shù);由于噴頭沒有統(tǒng)一的標準,各個廠家生產(chǎn)的噴頭規(guī)格差異較大,因此《建筑給排水設(shè)計手冊》中提供的參數(shù)僅能做參考)。每個水池水泵水量為:Q1=40×9=360m3/h;則水泵出水管選擇DN200(V=2.0m/s),噴頭配水管口徑DN150(為確保水流分配均勻)。水泵揚程H=管道損失+h+高差=30和35m。由于每個水池本身相當于一個蓄水池,因此不設(shè)水箱,直接從水池抽水再送回水池,水泵回水管管徑(校核回流時間后)選DN300和DN350(根據(jù)管線長短進行區(qū)別)。②為滿足人文合一的思想,使水景成為短暫嬉戲的場所,所有水泵使用管道泵,將水泵設(shè)置在機房,并采用低壓水下燈,變壓器置于池外,使所有強電與水完全分離。將水泵設(shè)置在機房,就使得階梯瀑布需要設(shè)置一個水箱來作為蓄水空間。階梯瀑布長18m,沿15個臺階(高156mm)順流下跌,水厚2cm,由于這一邊界條件,滿足矩形堰模型;因此階梯瀑布泵水量為:Q=18×3.6×C×H03/2=18×3.6×1992.9×0.023/2=365m3/h。水泵出水管選擇DN200(V=2.0m/s),水泵回水管管徑(校核回流時間后)選DN300DN350。水泵揚程H=管道損失+高差=12m。水箱體積:V=自水泵抽水到水回到水箱所需時間×水泵流量+太陽蒸發(fā)量+3m3(水箱余量)=25和30m3(作者不贊成《手冊》提出的水箱體積V=Q×(10%~15%),因為這樣計算不符合水景水體循環(huán)的實際情況)。水箱的設(shè)置使得回水管上必須設(shè)置電動閥門。由于a.回水管與水池相通,當下雨時,按深圳最大暴雨強度260mm計算,每小時將有30m雨水將隨回水管路回入水箱,由于水箱不可能設(shè)置DN300溢流管以及排水干管只有DN50,無法及時排除雨水;b.正常工作時,水泵自水箱抽水,補水管即開始補水,以彌補太陽蒸發(fā),但是很快便會達到飽和水位,形成動態(tài)平衡。當關(guān)泵時,水就會隨回水管匯入水箱,水箱不可能及時排掉DN300回水量,水箱有可能被淹掉。因此設(shè)置電動閥,泵開閥開,泵關(guān)閥關(guān)。選擇低壓水下燈(24V),由于每個水池中每個噴頭的間距為6m,為使每個燈的亮度一致,從變壓器至每個燈的電纜長度一樣;由于沒有真正的水下變壓器(國內(nèi)多使用在變壓器內(nèi)灌注變壓器油,作為防水變壓器),因此為避免瞬間漏電的可能性,將變壓器置于水池外(《規(guī)范》允許小于0.1s內(nèi),漏電15mA;一般人體有40mA左右電流通過心臟,人將觸電身亡),這樣符合人文合一的概念。由于變壓器置于池外,則有大量的電纜要穿越水池,防水便產(chǎn)生了巨大隱患。為解決此問題,先將穿線預(yù)埋套管和穿線管之間按照《規(guī)范》填堵,并在線管口做異徑管灌注石蠟,并保證每根電纜之間石蠟分布均勻,電纜總面積為異徑管大頭口面積的1/4左右,達到防水要求。③旱噴區(qū):旱噴區(qū)域與噴泉一致,由于旱噴區(qū)域無蓄水空間,在地下設(shè)置機房并設(shè)水箱。上水管DN250,下水管DN350;為保證水噴出之后能夠迅速回流及水不散失,在噴泉區(qū)周圍做一圈回水溝;以免水散失致使水箱補水不及時,水泵無水可抽,造成水泵電機損壞。④大瀑布:大瀑布長18m,跌水高度7.5m,為形成濤天氣勢,配置1000m3/h,達到55m3/(h.m),設(shè)置4臺260m3/h,H=15m的潛水泵。為便于配水及分流采用4根DN200管道為瀑布供水。5.3實際設(shè)計遵循以人為本的思想,強電與水分離。①噴泉區(qū):為形成高0~7.5m水柱,選擇DN50摻氣噴頭,出水口直徑18mm,水量Q=14m3/h,水頭損失h=14m(含噴頭損失;整個技術(shù)參數(shù)參閱怡晟公司DN50摻氣噴頭技術(shù)參數(shù);)每個水池水泵水量為14×9=126m3/h;則水泵出水管選擇DN100(V=2.0m/s),噴頭配水管口徑DN100(為確保水流分配均勻)。水泵揚程H=管道損失+h+高差=24m。直接從水池抽水,再送回水池,水泵回水管管徑(校核回流時間后)選DN150。由于水量配置較小,工程完工后,只形成直徑2~3cm水柱,噴高在6~7.5m之間,可以說是噴而無勢,動而無態(tài)。②階梯瀑布:泵水量配置為180m3/h;水泵出水管選擇DN150(V=2.0m/s),水泵回水管管徑選DN200;水泵揚程H=管道損失+高差=17m。由于水量配置較小,工程完工后水厚只有5mm,流而無形,跌而無勢。水箱體積V=10m3(自水泵抽水到水回到水箱所需時間×水泵流量+太陽蒸發(fā)量)。③旱噴區(qū):旱噴區(qū)域揚程與噴泉一致。由于未在噴泉區(qū)周圍做一圈回水溝;致使水噴出之后大部分散失,水箱補水跟不上,水泵很快無水可抽。被迫將噴水高度由7.5m降到0.3~1.5m。④大瀑布:配置1000m3/h;采用4根DN200管道為瀑布供水。6結(jié)束語從古至今，水景都在人的居住環(huán)境中扮演著重要的角色。水景能