噴泉設計造型設計及噴頭選擇_ 音樂噴泉設計規范要素
2019/1/13 19:48:29??????點擊：
近年來，音樂噴泉的應用技術發展很快，許多技術已大量應用于實踐中。音樂噴泉已經有很多種類，每個分類都是水景一角。水藝景觀已逐漸形成相對獨立的工程分支，但在工程設計實踐中系統的指導理論尚不完善。
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構，仿照天然水景觀而成。如溪流、瀑布、人工湖、養魚池、泉涌、跌水等，這些在我國傳統園林中的有較多應用。
二是完全依靠噴泉設備造景。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域廣泛應用的，但其發展速度很快。
各種音樂噴泉工程，一般由以下幾個方面構成：土建池體、管道閥門系統、動力水泵系統、燈光照明系統等。
較大的水體或對水質觀感要求較高的場所，還必須有水質處理系統。
一個好的音樂噴泉設計，必然是在優秀的藝術效果設計的基礎上，上述各專業系統完美結合的產物，其設計要點如下：
1、造型設計及噴頭選擇
進行音樂噴泉的總體設計，應先分析環境氛圍的基本要求，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。
水景形態有靜水、流水、落水、噴水等幾種這幾種形態又可衍生出多姿多彩的變化形式，特別是由于噴頭技術的發展，噴水姿態更是變化萬千。有了這些素材，再通過專業人員的藝術設計，即可以勾畫出優美的水藝景觀。
另外，不同的景觀形式適合不同的應用場景。比如音樂噴泉一般適用廣場等集會場所。它是以音樂、水形、燈光的有機組合來給人以視覺和聽覺上的美感；同時噴泉與廣場又融為一體，形成了建筑的一部分。而住宅區的樓宇間更適合設計溪流環繞，以體現靜謐悠然的氛圍，給人以平緩、松馳的視覺享受，從而營造宜人的生活休息空間。
噴泉設計中噴頭的選擇很重要。在水景中廣泛使用各種類型的噴頭，以生成形態各異的水形。目前，國內生產的噴頭在質量上存在極大的差異，與國外同類產品比較，其中最大的問題不僅是外觀、而是存在于設計質量之中。比如某廠家提供的噴頭使用參數，就與實際運行數值相去甚遠。水景觀工程對噴頭的最大要求是水形美觀，射流平滑穩定。但是國內多數產品的射流不是發散強烈就是毛剃橫發；即使同是一批產品，其水形質量也極不穩定，除了國產噴頭由于小規模生產機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計中沒有完善的設計理論和設計依據。因此，我們建議國家專業學會組織有關專家盡快制定出切實可行的設計規范和標準，使我國的音樂噴泉行業更加規范地進一步發展。
在實際使用中，應注意各種噴頭的特性。一般水膜噴頭的抗風性較差，不宜在室外有風的場合使用；而射吸式噴頭如雪松或涌泉對水位變化較為敏感，使用時不但要注意水位變化，還要在池體設計上有相應的抑制波浪的措施。如設置較長的溢流堰或水下擋浪墻。但是，也有利于波浪共振這一水力現象建成脈動噴泉的，由規律的波浪涌動使水流噴射有規律地跳躍、高低變化。目前也有許多高技術噴泉設備，也可以用于水藝景觀中。光亮泉和跳泉的射流非常光滑穩定，外觀如同玻璃棒一樣，可以準確落在受水孔中；跳泉可以計算機控制下，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噴頭和水下運型音樂噴泉中所使用的各種高技術噴頭和水下運動機械及控制部件，也是種類繁多，可供廣泛選擇。
2、土建池體設計
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，也便于池內管路設備的安裝施工和維護。只有在為體現親水特點的淺蝶形池體設計時，才采用吸水坑或泵坑。0.6～0.8m的水深實際上存在著較大的不安全性。同樣，在兒童戲水池設計中，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的。我們認為較為適宜的水深以0.2～0.4m為宜。這樣做的另一優點是，當水質濁度略高的，給人的感覺仍然清澈見底。池壁頂面應可供游人坐下休息，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，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，泵坑表面可設置篦子，即可遮蔽設備又可作為格柵以阻止大顆粒雜質吸入。從美觀的角度出發，池表面應盡量減少外露的管道設備，尤其是垂直設置的溢流管口，它會在水面上升時產生很大的排水吸氣聲。
3、管道材質選擇
較早的噴泉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構短一倍以上。較好的管材是銅管和不銹鋼管，但造價較高。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（北方使用時注意布設坡度并在低端設放空閥，冬季需排水防凍），而在裸露部分采用銅或不銹鋼管材，應是較為合理經濟的解決辦法。據廠家介紹，在無日光直射條件下，UPVC管的使用壽命可達五十年。
4、水泵形式選擇
目前許多音樂噴泉工程為節省建筑面積或降低工程造價，采用無需泵房的潛水泵作水力提升設備。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。因個別潛水泵損壞帶來的后果，一是水景經常產生局部缺陷，造型不完整；二是一旦水泵絕緣破壞將導致水體帶電，國內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，需設置泵房，使水景觀造價增加許多。所以，研制高可靠性潛水泵，是降低水景工程造價的一大關鍵。在維護條件方面，離心泵也有著潛水泵無法比擬的優勢。若要保持水景觀長期可靠運行，我們認為應首選離心泵。（在使用離心泵時必須設置漏電保護開關，同時水泵應設可靠重復接地，同時池體鋼筋網應等電位接地，嚴格遵守建筑電氣及施工規范設計。
5、燈光照明及電氣設計
水下照明燈具是音樂噴泉中常用設備，尤其是在噴泉中廣泛使用。目前國內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。如結構強度差，在噴泉池水波動強烈或受其它外力作用時極易損壞，燈具密封設計可靠性差，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。
特別是當前一般音樂噴泉的設計均是由專業噴泉公司一手包辦，加之國家規范在水景方面不甚健全，安全防范問題漏洞很多。因此，國產設計施工規范在水景用電安全方面應進行詳細的研究，制訂出嚴密且可行的規范，確保人身安全。筆者認為，在無隔離、易于接近或者參與性較強的水景，必須按照泳池用電設計規范使用12伏安全電壓，使用燈體應完全屏蔽在強度較高的燈具殼體內，其燈具外殼應可靠接池，燈具的設置位置亦應考慮利用管路噴頭等物體對其進行保護。如輸電距離較遠時，應采取提高輸出電壓的方法補償電纜的壓降損失。變壓器高低壓繞線圈之間應確保絕緣，最好將初級次級分開，變壓器鐵芯亦應接地。當燈具安裝功率很大時，可考慮在水景旁邊就近設置變壓器。因特殊需要必須使用高壓燈具如金鹵燈時，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開關，以確保人身安全。
6、水位控制
對于音樂噴泉水位的控制有時是極為重要的。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，噴泉高度及水形就會產生很大的變化。為此，應有可靠的自動補水裝置和溢流管路，較好的作法是采用獨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通管與水景水池連接。若放在室外，應對水位平衡井進行偽裝，如外形做成大樹根或假石山等，北方地區還應充分考慮防凍問題。溢流管路應設置在水位平衡井中，由于平衡井一般加頂蓋，也可屏蔽溢流和補水噪音。
7、水源與水質控制
目前音樂噴泉所用水源大多數為自來水，少數以較為清潔的天然水體或地下水為水源。我國是一個缺水國，多數城市用水緊張，如何節省水資源，又保持景觀水質，越來越成為一重要課題。業內較為普遍的傾向是采用中水再處理后作為水景觀的水源。筆者以為應大力推行這一方式，但應在技術上進一步進行研究完善實施工藝。
景觀水質首先要求清澈無色無異味。水景觀如果沒有良好的水質作保證，就談不上美感。為此，在夏季日照正常的地區，一般7～15天需換水清理一次。其原因一是塵土飄落導致濁度升高，更重要的是因為藻類滋生使濁度與色度影響觀感，以至達到感官難以接受的程度。
研究表明，當水中總磷濃度超過0.015mg/l，氮濃度超過0.3mg/l，藻類便會大量繁殖，從而成為水質惡化的首要原因。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。筆者認為，以優質雜排水為水源，在經過比較完善的中水處理之后，應再增加處理流程，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，可重點去除水中的磷。去除P的方法有生物法、氧化法、化學沉淀法以及物理膜處理方法等。其中投資和運轉費用最低的是生物法，但在水景旁建造一座生物處理構筑物一般是不可能的。因為生物處理有氣味散發，同時也難于管理。而采用化學沉淀法較為現實。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，應以鋁鹽為好。理論上每投入100mol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，再經過濾將絮凝物濾除。可以將混凝過程與水景觀常規水循環過濾系統結合，在換水后該系統主要進行除磷，當磷濃度降下來后則主要進行除濁。這樣可以大大延長水體的使用時間，從而達到節水的目的。
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構，仿照天然水景觀而成。如溪流、瀑布、人工湖、養魚池、泉涌、跌水等，這些在我國傳統園林中的有較多應用。
二是完全依靠噴泉設備造景。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域廣泛應用的，但其發展速度很快。
各種音樂噴泉工程，一般由以下幾個方面構成：土建池體、管道閥門系統、動力水泵系統、燈光照明系統等。
較大的水體或對水質觀感要求較高的場所，還必須有水質處理系統。
一個好的音樂噴泉設計，必然是在優秀的藝術效果設計的基礎上，上述各專業系統完美結合的產物，其設計要點如下：
1、造型設計及噴頭選擇
進行音樂噴泉的總體設計，應先分析環境氛圍的基本要求，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。
水景形態有靜水、流水、落水、噴水等幾種這幾種形態又可衍生出多姿多彩的變化形式，特別是由于噴頭技術的發展，噴水姿態更是變化萬千。有了這些素材，再通過專業人員的藝術設計，即可以勾畫出優美的水藝景觀。
另外，不同的景觀形式適合不同的應用場景。比如音樂噴泉一般適用廣場等集會場所。它是以音樂、水形、燈光的有機組合來給人以視覺和聽覺上的美感；同時噴泉與廣場又融為一體，形成了建筑的一部分。而住宅區的樓宇間更適合設計溪流環繞，以體現靜謐悠然的氛圍，給人以平緩、松馳的視覺享受，從而營造宜人的生活休息空間。
噴泉設計中噴頭的選擇很重要。在水景中廣泛使用各種類型的噴頭，以生成形態各異的水形。目前，國內生產的噴頭在質量上存在極大的差異，與國外同類產品比較，其中最大的問題不僅是外觀、而是存在于設計質量之中。比如某廠家提供的噴頭使用參數，就與實際運行數值相去甚遠。水景觀工程對噴頭的最大要求是水形美觀，射流平滑穩定。但是國內多數產品的射流不是發散強烈就是毛剃橫發；即使同是一批產品，其水形質量也極不穩定，除了國產噴頭由于小規模生產機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計中沒有完善的設計理論和設計依據。因此，我們建議國家專業學會組織有關專家盡快制定出切實可行的設計規范和標準，使我國的音樂噴泉行業更加規范地進一步發展。
在實際使用中，應注意各種噴頭的特性。一般水膜噴頭的抗風性較差，不宜在室外有風的場合使用；而射吸式噴頭如雪松或涌泉對水位變化較為敏感，使用時不但要注意水位變化，還要在池體設計上有相應的抑制波浪的措施。如設置較長的溢流堰或水下擋浪墻。但是，也有利于波浪共振這一水力現象建成脈動噴泉的，由規律的波浪涌動使水流噴射有規律地跳躍、高低變化。目前也有許多高技術噴泉設備，也可以用于水藝景觀中。光亮泉和跳泉的射流非常光滑穩定，外觀如同玻璃棒一樣，可以準確落在受水孔中；跳泉可以計算機控制下，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噴頭和水下運型音樂噴泉中所使用的各種高技術噴頭和水下運動機械及控制部件，也是種類繁多，可供廣泛選擇。
2、土建池體設計
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，也便于池內管路設備的安裝施工和維護。只有在為體現親水特點的淺蝶形池體設計時，才采用吸水坑或泵坑。0.6～0.8m的水深實際上存在著較大的不安全性。同樣，在兒童戲水池設計中，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的。我們認為較為適宜的水深以0.2～0.4m為宜。這樣做的另一優點是，當水質濁度略高的，給人的感覺仍然清澈見底。池壁頂面應可供游人坐下休息，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，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，泵坑表面可設置篦子，即可遮蔽設備又可作為格柵以阻止大顆粒雜質吸入。從美觀的角度出發，池表面應盡量減少外露的管道設備，尤其是垂直設置的溢流管口，它會在水面上升時產生很大的排水吸氣聲。
3、管道材質選擇
較早的噴泉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構短一倍以上。較好的管材是銅管和不銹鋼管，但造價較高。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（北方使用時注意布設坡度并在低端設放空閥，冬季需排水防凍），而在裸露部分采用銅或不銹鋼管材，應是較為合理經濟的解決辦法。據廠家介紹，在無日光直射條件下，UPVC管的使用壽命可達五十年。
4、水泵形式選擇
目前許多音樂噴泉工程為節省建筑面積或降低工程造價，采用無需泵房的潛水泵作水力提升設備。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。因個別潛水泵損壞帶來的后果，一是水景經常產生局部缺陷，造型不完整；二是一旦水泵絕緣破壞將導致水體帶電，國內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，需設置泵房，使水景觀造價增加許多。所以，研制高可靠性潛水泵，是降低水景工程造價的一大關鍵。在維護條件方面，離心泵也有著潛水泵無法比擬的優勢。若要保持水景觀長期可靠運行，我們認為應首選離心泵。（在使用離心泵時必須設置漏電保護開關，同時水泵應設可靠重復接地，同時池體鋼筋網應等電位接地，嚴格遵守建筑電氣及施工規范設計。
5、燈光照明及電氣設計
水下照明燈具是音樂噴泉中常用設備，尤其是在噴泉中廣泛使用。目前國內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。如結構強度差，在噴泉池水波動強烈或受其它外力作用時極易損壞，燈具密封設計可靠性差，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。
特別是當前一般音樂噴泉的設計均是由專業噴泉公司一手包辦，加之國家規范在水景方面不甚健全，安全防范問題漏洞很多。因此，國產設計施工規范在水景用電安全方面應進行詳細的研究，制訂出嚴密且可行的規范，確保人身安全。筆者認為，在無隔離、易于接近或者參與性較強的水景，必須按照泳池用電設計規范使用12伏安全電壓，使用燈體應完全屏蔽在強度較高的燈具殼體內，其燈具外殼應可靠接池，燈具的設置位置亦應考慮利用管路噴頭等物體對其進行保護。如輸電距離較遠時，應采取提高輸出電壓的方法補償電纜的壓降損失。變壓器高低壓繞線圈之間應確保絕緣，最好將初級次級分開，變壓器鐵芯亦應接地。當燈具安裝功率很大時，可考慮在水景旁邊就近設置變壓器。因特殊需要必須使用高壓燈具如金鹵燈時，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開關，以確保人身安全。
6、水位控制
對于音樂噴泉水位的控制有時是極為重要的。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，噴泉高度及水形就會產生很大的變化。為此，應有可靠的自動補水裝置和溢流管路，較好的作法是采用獨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通管與水景水池連接。若放在室外，應對水位平衡井進行偽裝，如外形做成大樹根或假石山等，北方地區還應充分考慮防凍問題。溢流管路應設置在水位平衡井中，由于平衡井一般加頂蓋，也可屏蔽溢流和補水噪音。
7、水源與水質控制
目前音樂噴泉所用水源大多數為自來水，少數以較為清潔的天然水體或地下水為水源。我國是一個缺水國，多數城市用水緊張，如何節省水資源，又保持景觀水質，越來越成為一重要課題。業內較為普遍的傾向是采用中水再處理后作為水景觀的水源。筆者以為應大力推行這一方式，但應在技術上進一步進行研究完善實施工藝。
景觀水質首先要求清澈無色無異味。水景觀如果沒有良好的水質作保證，就談不上美感。為此，在夏季日照正常的地區，一般7～15天需換水清理一次。其原因一是塵土飄落導致濁度升高，更重要的是因為藻類滋生使濁度與色度影響觀感，以至達到感官難以接受的程度。
研究表明，當水中總磷濃度超過0.015mg/l，氮濃度超過0.3mg/l，藻類便會大量繁殖，從而成為水質惡化的首要原因。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。筆者認為，以優質雜排水為水源，在經過比較完善的中水處理之后，應再增加處理流程，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，可重點去除水中的磷。去除P的方法有生物法、氧化法、化學沉淀法以及物理膜處理方法等。其中投資和運轉費用最低的是生物法，但在水景旁建造一座生物處理構筑物一般是不可能的。因為生物處理有氣味散發，同時也難于管理。而采用化學沉淀法較為現實。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，應以鋁鹽為好。理論上每投入100mol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，再經過濾將絮凝物濾除。可以將混凝過程與水景觀常規水循環過濾系統結合，在換水后該系統主要進行除磷，當磷濃度降下來后則主要進行除濁。這樣可以大大延長水體的使用時間，從而達到節水的目的。
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