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水藝景觀設(shè)計(jì)淺談工學(xué)論文
摘要:隨著房地產(chǎn)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對居住環(huán)境的要求也越來越高，從較簡單的僅僅滿足居住功能，發(fā)展到現(xiàn)在對住區(qū)環(huán)境高層次多方位的功能需求。目前，水藝景觀（簡稱水景）已成為住區(qū)環(huán)境設(shè)計(jì)的一個(gè)亮點(diǎn)，全國各地涌現(xiàn)了一批以水景主題住宅。本文作者結(jié)合工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，從水景的種類、水景設(shè)計(jì)的基本原則、水景工程的構(gòu)成以及工程設(shè)計(jì)中各專業(yè)應(yīng)注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等幾方面，對水景設(shè)計(jì)做了簡要一個(gè)概述。
自然界里“青山綠水，山清水秀”的自然環(huán)境和自然景觀美不勝收，是人類永久的向往，由古至今，人們一直在模仿天然的水景觀，并對天然水景觀進(jìn)行再塑造，如頤和園，從而形成我國傳統(tǒng)皇家園林水景為代表的人工藝術(shù)水景。
近年，隨著我國住宅建筑領(lǐng)域的大發(fā)展，水景已成為建筑景觀設(shè)計(jì)的重要組成部分。為滿足人們賞水，親水的需要，目前從住宅小區(qū)到城市廣場的環(huán)境設(shè)計(jì)都在加大水體、水景在環(huán)境中的應(yīng)用，涌現(xiàn)出了大批親水住宅和噴泉廣場。例如：北京、上海等各大媒體聯(lián)合舉辦的十大著名水景住宅樓盤的評選活動受到廣大消費(fèi)者的關(guān)注。
近年來，水景的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快，許多技術(shù)已大量應(yīng)用于實(shí)踐中，水藝景觀已逐漸形成相對獨(dú)立的工程分支，但在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中系統(tǒng)的指導(dǎo)理論尚不完善。我公司研究水藝景觀多年，并完成過大型娛樂場所、水景主題住宅項(xiàng)目的水藝景觀的設(shè)計(jì)與施工。例如：國家建設(shè)部第一個(gè)AAA級住宅——深圳東海花園水藝景觀。根據(jù)我們的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，從水藝景觀種類、設(shè)計(jì)基本原則、工程構(gòu)成及工程設(shè)計(jì)中各專業(yè)應(yīng)注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等幾方面，做一簡要闡述。
一、水景的種類
水藝景觀概括來說可以分為兩大類。
一是利用地勢或土建結(jié)構(gòu)，仿照天然水景觀而成。如溪流、瀑布、人工湖、養(yǎng)魚池、泉涌、跌水等，這些在我國傳統(tǒng)園林中有較多應(yīng)用。
二是完全依靠噴泉設(shè)備造景。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。
二、水景工程的基本構(gòu)成
各種水景工程，一般都由以下幾個(gè)方面構(gòu)成：
土建池體、管道閥門系統(tǒng)、動力水泵系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)等。較大的水體或?qū)λ|(zhì)觀感要求較高的場所，還必須有水質(zhì)處理系統(tǒng)。
一個(gè)好的水景設(shè)計(jì)，必然是在優(yōu)秀的藝術(shù)效果設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，上述各專業(yè)系統(tǒng)完美結(jié)合的產(chǎn)物。
三、水景設(shè)計(jì)的基本原則
（1）滿足功能性要求
水景的基本功能是供人觀賞，因此它必須是能夠給人帶來美感，使人賞心悅目的，所以設(shè)計(jì)首先要滿足藝術(shù)美感。
水景也有戲水、娛樂與健身的功能。隨著水景在住宅小區(qū)領(lǐng)域的應(yīng)用，人們已不僅滿足于觀賞要求，更需要的是親水、戲水的感受。因此，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了各種戲水旱噴泉、涉水小溪、兒童戲水泳池及各種水力按摩池、氣泡水池等，從而使景觀水體與戲水娛樂健身水體合二為一，豐富了景觀的使用功能。
水景還有小氣候的調(diào)節(jié)功能。小溪、人工湖、各種噴泉都有降塵凈化空氣及調(diào)節(jié)濕度的作用，尤其是它能明顯增加環(huán)境中的負(fù)氧離子濃度，使人感到心情舒暢，具有一定的保健作用。水與空氣接觸的表面積越大，噴射的液滴顆粒越小，空氣凈化效果越明顯，負(fù)離子產(chǎn)生的也越多。設(shè)計(jì)中可以酌情考慮上述功能進(jìn)行方案優(yōu)化。
（2）環(huán)境的整體性要求
水景是工程技術(shù)與藝術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)合的產(chǎn)品，它可以是一個(gè)獨(dú)立的作品。但是一個(gè)好的水景作品，必須要根據(jù)它所處的環(huán)境氛圍、建筑功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并要和建筑園林設(shè)計(jì)的風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
水景的形式有很多種，如流水、落水、靜水、噴水等而噴水又因有各式的噴頭，可形成不同的噴水效果。即使是同一種形式的水景，因配置不同的動力水泵又會形成大小、高低、急緩不同的水勢。因而在設(shè)計(jì)中，要先研究環(huán)境的要素，從而確定水景的形式、形態(tài)、平面及立體尺度，實(shí)現(xiàn)與環(huán)境相協(xié)調(diào)，形成和諧的量、度關(guān)系，構(gòu)成主景、輔景、近景、遠(yuǎn)景的豐富變化。這樣，才可能做出一個(gè)好的水景設(shè)計(jì)。
（3）技術(shù)保障可靠
水景設(shè)計(jì)分為幾個(gè)專業(yè)：①土建結(jié)構(gòu)（池體及表面裝飾）、②給排水（管道閥門、噴頭水泵）、③電氣（燈光、水泵控制）、④水質(zhì)的控制。各專業(yè)都要注意實(shí)施技術(shù)的可靠性，為統(tǒng)一的水景效果服務(wù)。
水景最終的效果不是單靠藝術(shù)設(shè)計(jì)就能實(shí)現(xiàn)的，它必須依靠每個(gè)專業(yè)具體的工程技術(shù)來保障，因此，每個(gè)方面都是很重要的。只有各個(gè)專業(yè)協(xié)調(diào)一致，才能達(dá)到最佳效果。
（4）運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性
在總體設(shè)計(jì)中，不僅要考慮最佳效果，同時(shí)也要考慮系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
不同的景觀水體、不同的造型、不同的水勢，它所需提供的能量是不一樣的，即運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是不同的。通過優(yōu)化組合與搭配、動與靜結(jié)合、按功能分組等措施都可以降低運(yùn)行費(fèi)用。
例如，按功能分組設(shè)計(jì)，分組運(yùn)行就可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。平時(shí)開一些簡單功能以達(dá)到必要的景觀目的，運(yùn)行費(fèi)用很少；節(jié)假日或有慶�；顒訒r(shí)，再分組開動其它造景功能，這樣可以實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1、造型設(shè)計(jì)及噴頭選擇
進(jìn)行水景的總體設(shè)計(jì)，應(yīng)先分析環(huán)境氛圍的基本要求，再分析各種水景形式，分列不同的組合方案，繪制效果圖，從中選優(yōu)。
水景形態(tài)有靜水、流水、落水、噴水等幾種，這幾種形態(tài)又可衍生出多姿多彩的變化形式，特別是由于噴頭技術(shù)的發(fā)展，噴水姿態(tài)更是變化萬千。有了這些素材，再通過專業(yè)人員的藝術(shù)設(shè)計(jì)，即可以勾畫出優(yōu)美的水藝景觀。
另外，不同的景觀形式適合不同的應(yīng)用場景。比如音樂噴泉一般適用于廣場等集會場所。它是以音樂、水形、燈光的有機(jī)組合來給人以視覺和聽覺上的美感；同時(shí)噴泉與廣場又融為一體，形成了建筑的一部分。而住宅區(qū)的樓宇間更適合設(shè)計(jì)溪流環(huán)繞，以體現(xiàn)靜謐悠然的氛圍，給人以平緩、松弛的視覺享受，從而營造宜人的生活休息空間。
噴泉設(shè)計(jì)中噴頭的選擇很重要。在水景中廣泛使用各種類型的噴頭，以生成形態(tài)各異的水形。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的噴頭在質(zhì)量上存在極大的差異，與國外同類產(chǎn)品比較，其中最大的問題不僅是外觀、而是存在于設(shè)計(jì)質(zhì)量之中。比如某廠家提供的噴頭使用參數(shù)，就與實(shí)際運(yùn)行數(shù)值相去甚遠(yuǎn)。水景觀工程對噴頭的最大要求是水形美觀，射流平滑穩(wěn)定。但是國內(nèi)多數(shù)產(chǎn)品的射流不是發(fā)散強(qiáng)烈就是毛剃橫發(fā)；即使同是一批產(chǎn)品，其水形質(zhì)量也極不穩(wěn)定，除了國產(chǎn)噴頭由于小規(guī)模生產(chǎn)機(jī)械加工精度不足的原因以外，根本問題是水景觀專用噴頭設(shè)計(jì)中沒有完善的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)依據(jù)。因此，我們建議國家專業(yè)學(xué)會組織有關(guān)專家盡快制定出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使我國的水景噴泉行業(yè)更加規(guī)范地進(jìn)一步發(fā)展。
在實(shí)際使用中，應(yīng)注意各種噴頭的特性。一般水膜噴頭的抗風(fēng)性較差，不宜在室外有風(fēng)的場合使用；而射吸式噴頭如雪松或涌泉對水位變化較為敏感，使用時(shí)不但要注意水位變化，還要在池體設(shè)計(jì)上有相應(yīng)的抑制波浪的措施。如設(shè)置較長的溢流堰或水下?lián)趵藟�。但是，也有利用波浪共振這一水力現(xiàn)象建成脈動噴泉的，由規(guī)律的波浪涌動使水流噴射有規(guī)律地跳躍、高低變化。目前也有許多高技術(shù)噴泉設(shè)備，也可以用于水藝景觀中。光亮泉和跳泉的射流非常光滑穩(wěn)定，外觀如同玻璃棒一樣，可以準(zhǔn)確落在受水孔中；跳泉可在計(jì)算機(jī)控制下，生成可變化長度的水射流；跳球噴泉可以噴出大小可控的光滑水球。它們都極具趣味性，令人過目難忘。大型音樂噴泉中所使用的各種高技術(shù)噴頭和水下運(yùn)動機(jī)械及控制部件，也是種類繁多，可供廣泛選擇。
2、土建池體設(shè)計(jì)
一般常見的景觀水池深度均為0.6～0.8m，這樣作法的原因是要保證吸水口的淹沒深度，并且池底為一整體的平面，也便于池內(nèi)管路設(shè)備的安裝施工和維護(hù)。只有在為體現(xiàn)親水特點(diǎn)的淺蝶形池體設(shè)計(jì)時(shí)，才采用吸水坑或泵坑。0.6～0.8m的水深實(shí)際上存在著較大的不安全性。同樣，在兒童戲水池設(shè)計(jì)中，一般采用的深度為0.3～0.6m左右，一旦幼兒落入景觀池中的將是十分危險(xiǎn)的。我們認(rèn)為較為適宜的水深以0.2～0.4m為宜。這樣做的另一優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)水質(zhì)濁度略高時(shí)，給人的感覺仍然清澈見底。池壁頂面應(yīng)可供游人坐下休息，池壁頂面距地面高度一般為0.30～0.45m；除人工湖外，水面以高于地面為宜。若水面水位較低，便會有如臨深潭的感覺。從親水的角度出發(fā)，較為合適的尺度是水面距池壁頂面為0.2m較為合理。潛水泵坑或水泵吸水口則只需局部加深以滿足吸水條件，泵坑表面可設(shè)置篦子，即可遮蔽設(shè)備又可作為格柵以阻止大顆粒雜質(zhì)吸入。從美觀的角度出發(fā)，池表面應(yīng)盡量減少外露的管道設(shè)備，尤其是垂直設(shè)置的溢流管口，它會在水面上升時(shí)產(chǎn)生很大的排水吸氣聲。
3、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(shí)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(jià)較高。UPVC管材可避免銹蝕，但存在耐候性差，且光直接照射加速變色老化等問題。若將其暗埋在池底板下（北方使用時(shí)注意布設(shè)坡度并在低端設(shè)放空閥，冬季需排水防凍），而在裸露部分采用銅或不銹鋼管材，應(yīng)是較為合理經(jīng)濟(jì)的解決辦法。據(jù)廠家介紹，在無日光直射條件下，UPVC管的使用壽命可達(dá)五十年。
4、水泵形式選擇
目前許多水景工程為節(jié)省建筑面積或降低工程造價(jià)，采用無需泵房的潛水泵作水力提升設(shè)備。但是，目前我國（包括國外的一些潛水泵）可靠性均大大低于干式離心泵。因個(gè)別潛水泵損壞帶來的后果，一是水景經(jīng)常產(chǎn)生局部缺陷，造型不完整；二是一旦水泵絕緣破壞將導(dǎo)致水體帶電，國內(nèi)已有若干起因景觀潛水泵漏電而造成人員傷亡事件。若采用離心泵，則使管道長度增大，需設(shè)置泵房，使水景觀造價(jià)增加許多。所以，研制高可靠性潛水泵，是降低水景工程造價(jià)的一大關(guān)鍵。在維護(hù)條件方面，離心泵也有著潛水泵無法比擬的優(yōu)勢。若要保持水景觀長期可靠運(yùn)行，我們認(rèn)為應(yīng)首選離心泵。（在使用離心泵時(shí)必須設(shè)置漏電保護(hù)開關(guān)，同時(shí)水泵應(yīng)設(shè)可靠重復(fù)接地，同時(shí)池體鋼筋網(wǎng)應(yīng)等電位接地，嚴(yán)格遵守建筑電氣及施工規(guī)范設(shè)計(jì)。
5、燈光照明及電氣設(shè)計(jì)
水下照明燈具是水景中常用設(shè)備，尤其是在噴泉中廣泛使用。目前國內(nèi)使用較多的是塑料支架的飛利浦水下燈，它存在較多的問題。如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，在噴泉池水波動強(qiáng)烈或受其它外力作用時(shí)極易損壞，燈具密封設(shè)計(jì)可靠性差，塑料在日照下老化迅速等。一但燈具損壞或密封失效便會漏電使水體帶電，成為水景安全的最大隱患。特別是當(dāng)前一般水景噴泉的設(shè)計(jì)均是由專業(yè)噴泉廠家一手包辦，加之國家規(guī)范在水景方面不甚健全，安全防范問題漏洞很多。因此，國產(chǎn)設(shè)計(jì)施工規(guī)范在水景用電安全方面應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的研究，制訂出嚴(yán)密且可行的規(guī)范，確保人身安全。筆者認(rèn)為，在無隔離、易于接近或者參與性較強(qiáng)的水景，必須按照泳池用電設(shè)計(jì)規(guī)范使用12伏安全電壓，使用燈體應(yīng)完全屏蔽在強(qiáng)度較高的燈具殼體內(nèi)，其燈具外殼應(yīng)可靠接地，燈具的設(shè)置位置亦應(yīng)考慮利用管路噴頭等物體對其進(jìn)行保護(hù)。如輸電距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)采取提高輸出電壓的方法補(bǔ)償電纜的壓降損失。變壓器高低壓繞線圈之間應(yīng)確保絕緣，最好將初級次級分開，變壓器鐵芯亦應(yīng)接地。當(dāng)燈具安裝功率很大時(shí)，可考慮在水景旁邊就近設(shè)置變壓器。因特殊需要必須使用高壓燈具如金鹵燈時(shí)，也必須使用隔離變壓器，無論在何種情況下必須使用漏電保護(hù)開關(guān)，以確保人身安全。
6、水位控制
對于水景水位的控制有時(shí)是極為重要的。例如采用雪松噴頭，涌泉等射吸式噴頭，均對水位的變化十分敏感。水位稍有升降，噴射高度及水形就會產(chǎn)生很大的變化。為此，應(yīng)有可靠的自動補(bǔ)水裝置和溢流管路，較好的作法是采用獨(dú)立的水位平衡水池和液壓式水位控制閥，并采用足夠直徑的聯(lián)通管與水景水池連接。若放在室外，應(yīng)對水位平衡井進(jìn)行偽裝，如外形做成大樹根或假石山等，北方地區(qū)還應(yīng)充分考慮防凍問題。溢流管路應(yīng)設(shè)置在水位平衡井中，由于平衡井一般加頂蓋，也可屏蔽溢流和補(bǔ)水噪音。
7、水源與水質(zhì)控制
目前水景所用水源大多數(shù)為自來水，少數(shù)以較為清潔的天然水體或地下水為水源。我國是一個(gè)缺水國，多數(shù)城市用水緊張，如何節(jié)省水資源，又保持景觀水質(zhì)，越來越成為一重要課題。業(yè)內(nèi)較為普遍的傾向是采用中水再處理后作為水景觀的水源。筆者以為應(yīng)大力推行這一方式，但應(yīng)在技術(shù)上進(jìn)一步進(jìn)行研究完善實(shí)施工藝。
景觀水質(zhì)首先要求清澈無色無異味。水景觀如果沒有良好的水質(zhì)作保證，就談不上美感。為此，在夏季日照正常的地區(qū)，一般7－15天需換水清理一次。其原因一是塵土飄落導(dǎo)致濁度升高，更重要的是因?yàn)樵孱愖躺節(jié)岫扰c色度影響觀感，以至達(dá)到感官難以接受的程度。
研究表明，當(dāng)水中總磷濃度超過0.015mg/l，氮濃度超過0.3mg/l時(shí)，藻類便會大量繁殖，從而成為水質(zhì)惡化的首要原因。抑制藻類有效的方法一般是向水中投加硫酸銅，但效果并不顯著。就問題的根本解決，仍是如何去除N和P。筆者認(rèn)為，以優(yōu)質(zhì)雜排水為水源，在經(jīng)過比較完善的中水處理之后，應(yīng)再增加處理流程，以降低水中N、P濃度，就可以較好地解決這一問題。
對于控制藻類，可重點(diǎn)去除水中的磷。去除P的方法有生物法、氧化法、化學(xué)沉淀法以及物理膜處理方法等。其中投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低的是生物法，但在水景旁建造一座生物處理構(gòu)筑物一般是不可能的。因?yàn)樯锾幚碛袣馕渡l(fā)，同時(shí)也難于管理。而采用化學(xué)沉淀法較為現(xiàn)實(shí)。該法的作用原理是向水中投加金屬離子，使其與磷酸根形成可沉淀物而去除磷。較為常用的藥劑有石灰、明礬、聚鋁和硫酸亞鐵等。由于鐵鹽會增加水的色度，應(yīng)以鋁鹽為好。理論上每投入1mol的鋁鹽可沉淀1mol的磷酸鹽，通過鋁鹽的絮凝作用生成微絮凝體，再經(jīng)過濾將絮凝物濾除�？梢詫⒒炷^程與水景觀常規(guī)水循環(huán)過濾系統(tǒng)結(jié)合，在換水后該系統(tǒng)主要進(jìn)行除磷，當(dāng)磷濃度降下來后則主要進(jìn)行除濁。這樣可以大大延長水體的使用時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)水的目的。
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