山嶺公路隧道洞口美學(xué)探析

葉 飛, 徐長鑫, 魏艷春, 應(yīng)凱臣, 王思宇

(長安大學(xué)公路學(xué)院, 陜西 西安 710064)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民物質(zhì)文化水平的提高,人類對周圍的生存環(huán)境提出了更高的要求,對隧道等交通設(shè)施的要求已不僅僅滿足于通行功能,對其舒適性、美觀性等方面的要求也達(dá)到了前所未有的高度。隧道洞口美學(xué)問題開始逐漸進(jìn)入人們的視野,成為一個值得深入探討的方向。

關(guān)于隧道洞口美學(xué),相關(guān)學(xué)者已經(jīng)開展了大量研究。在隧道洞口美學(xué)設(shè)計方面: 張興來[1]從交通心理學(xué)、美學(xué)等方面論述了隧道洞口美學(xué)設(shè)計的必要性、可行性,并從隧道洞口位置選擇、線性組合、烘托手法等方面提出了隧道洞口美學(xué)設(shè)計基本方法;熊世龍[2]提出了“環(huán)境與意境相結(jié)合”“協(xié)調(diào)與主從”“平衡與穩(wěn)定”等構(gòu)思原則,從洞門規(guī)劃、裝飾應(yīng)用等方面論述了隧道洞口景觀設(shè)計方法;關(guān)寶樹[3]強(qiáng)調(diào)了隧道洞口景觀設(shè)計的重要性,并詳細(xì)介紹了隧道洞口景觀基本概念、景觀設(shè)計因素、景觀實(shí)用設(shè)計方法;宛郁林[4]從駕駛員的心理和生理特性角度出發(fā),從隧道洞門造型、洞門顏色、洞外周邊環(huán)境等多個方面提出了隧道洞口景觀設(shè)計要求;Ye等[5]和王東方等[6]在對公路隧道洞口景觀構(gòu)造及其作用分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合大量典型公路隧道洞口景觀案例,分別從鄉(xiāng)土人情、人文精神、周邊景色與洞門的交融、景區(qū)主題強(qiáng)調(diào)以及個性彰顯等方面,分別闡述了隧道洞口景觀構(gòu)造方式及實(shí)際效果;白國權(quán)等[7-8]分析了我國公路隧道洞門發(fā)展歷史及現(xiàn)狀,以融入白族文化的花椒箐隧道洞口、融入藏族文化的石就棚洞為依托工程,對隧道洞口文化景觀設(shè)計提出了建議。在隧道洞口美學(xué)評價方面: 鐘國等[9]、白國權(quán)等[10]和高新強(qiáng)等[11]利用3D動畫、Photoshop等計算機(jī)技術(shù),將隧道洞口景觀設(shè)計方案以動態(tài)視覺效果形象、逼真地呈現(xiàn),可為方案決策評價及優(yōu)化提供一定的科學(xué)依據(jù);賈玲利等[12-13]提出了隧道洞口綠色景觀基本概念,以層次分析法為基本理論,同時考慮結(jié)構(gòu)安全性、藝術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、生態(tài)安全性等因素,建立了評價指標(biāo)體系;張威振等[14]采用定性與定量相結(jié)合的分析方法,從景觀效果、施工難度、養(yǎng)護(hù)難易、工程造價等方面對松雅湖隧道洞門采用的水波方案、雙臂方案進(jìn)行對比評價,研究結(jié)果從側(cè)面反映了隧道洞口設(shè)計方案優(yōu)劣并不僅僅取決于經(jīng)濟(jì)性,而應(yīng)全方位綜合考量。

綜上,關(guān)于隧道洞口美學(xué)方面的研究,國內(nèi)學(xué)者雖然取得了一定的成果,但大多是從單一方面進(jìn)行研究,沒有系統(tǒng)地對隧道洞口美學(xué)進(jìn)行認(rèn)識和分析。鑒于此,本文從隧道洞口美學(xué)認(rèn)知、隧道洞口美學(xué)設(shè)計、隧道洞口美學(xué)評價方法3方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)、全面的研究,以期為隧道洞口美學(xué)方面的研究提供借鑒、參考。

1 隧道洞口美學(xué)認(rèn)知

隧道作為公路工程中一個不可忽視的部分,對其美學(xué)的認(rèn)知既符合一般美學(xué)認(rèn)知過程,同時又需要考慮其自身的特殊性,即隧道洞口美學(xué)的認(rèn)知過程是動態(tài)的,其動態(tài)性主要體現(xiàn)在時間上的動態(tài)性以及空間上的動態(tài)性。公路上的車輛以一定的速度移動,處于這個環(huán)境中的駕乘人員始終在不斷運(yùn)動,人眼所能注視的景觀也隨車速和距隧道洞口距離的不同而有所不同。

關(guān)于美學(xué)研究的對象,在我國的美學(xué)界有不同的認(rèn)知,主要為以下6種: 美、藝術(shù)、美與藝術(shù)、審美關(guān)系、審美經(jīng)驗(yàn)、審美活動[15]。

隧道洞口美學(xué)包括功能美、文化美、環(huán)境美和造型美[16]。“美”是外在于人的,實(shí)體化的美,隧道洞口美學(xué)研究對象定義為美顯然不符合文化美的內(nèi)在特性;而藝術(shù)屬于美學(xué),但美學(xué)卻不局限于藝術(shù),將隧道洞口美學(xué)研究對象定義為“藝術(shù)”顯然過于狹窄。另外,藝術(shù)涉及到知識級、物質(zhì)載體級、經(jīng)濟(jì)級、技術(shù)級等層面,將其作為隧道洞口美學(xué)的研究對象,又過于寬泛;審美活動是人類追求精神層面的文化活動,是一種不可或缺的價值需求,審美關(guān)系及審美經(jīng)驗(yàn)均可歸入審美活動。審美關(guān)系脫離審美活動,就成為一個抽象概念,沒有任何內(nèi)容。審美經(jīng)驗(yàn)是審美活動的一種從心理角度的表述,脫離審美活動,審美經(jīng)驗(yàn)就是純粹的心理學(xué)研究,美就不再是美。

審美活動作為隧道洞口美學(xué)的研究對象,既是一種精神活動又是一種文化活動。駕駛?cè)藛T途徑隧道,欣賞隧道洞口美學(xué)過程是一種精神層面享受,是從人的本性角度對隧道洞口美學(xué)的認(rèn)知分析;任何人都是社會、歷史的存在,他對隧道洞口美學(xué)的認(rèn)識必受所處環(huán)境的文化傳統(tǒng)、社會制度、風(fēng)俗習(xí)慣的影響,因而審美活動又是一種文化活動。

綜上所述,將隧道洞口美學(xué)研究的對象設(shè)定為審美活動恰如其分,隧道洞口美學(xué)認(rèn)知過程是一種動態(tài)的審美活動,是人的一種精神文化活動。

2 隧道洞口美學(xué)設(shè)計

隧道洞口美學(xué)設(shè)計不同于其他行業(yè)的裝飾設(shè)計,是一種集多學(xué)科于一體的綜合性設(shè)計,設(shè)計過程中所需考慮因素較多,沒有也不可能有絕對的或標(biāo)準(zhǔn)的答案,但其設(shè)計理念、原則、整體設(shè)計思路卻可相互借鑒。本文基于已有的研究,結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其對美學(xué)的影響,對隧道洞口美學(xué)的設(shè)計理念、設(shè)計原則、設(shè)計思路進(jìn)行分析,提出了符合隧道工程特點(diǎn)的美學(xué)設(shè)計方法,可為隧道洞口美學(xué)設(shè)計提供一定的借鑒、參考。

2.1 美學(xué)設(shè)計理念

隧道洞口美學(xué)設(shè)計主要由自然景觀設(shè)計、人文景觀設(shè)計以及工程結(jié)構(gòu)物景觀設(shè)計3部分組成。

自然景觀設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)“綠色生態(tài)”的設(shè)計理念,充分考慮當(dāng)?shù)氐牡赜?、氣候等因素。我國偉大哲學(xué)家提出了“道法自然”的哲學(xué)理念,其意思即為應(yīng)尊重自然,順應(yīng)自然規(guī)律則可與大自然和諧相處,違背自然規(guī)律則與大自然相抵觸。因此,自然景觀設(shè)計應(yīng)以綠色生態(tài)為主導(dǎo),以可持續(xù)發(fā)展為目的,注重保護(hù)和尊重自然,遵從自然規(guī)律和法則,不做斷山斷水破壞自然的事。如圖1所示的包家山隧道,隧道洞門結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境巧妙結(jié)合,渾然一體,充分尊重自然,展現(xiàn)了綠色生態(tài)的設(shè)計理念。

圖1 包家山隧道洞口景觀Fig. 1 Landscape of Baojiashan Tunnel entrance

人文景觀設(shè)計應(yīng)突出“以人為本”的設(shè)計理念。人文景觀設(shè)計應(yīng)與當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土人情相融合,充分展示當(dāng)?shù)氐娜宋沫h(huán)境。設(shè)計過程以“以人為本”理念為指導(dǎo),既要新穎獨(dú)特,給人以美的享受,又要把握全局,不至因過于繁瑣而分散駕駛員的注意力。如圖2所示的映秀隧道洞門,以人性化的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)設(shè)計,充分體現(xiàn)了當(dāng)?shù)氐摹矮I(xiàn)紅”習(xí)俗(見圖3)、人文精神,整體視覺效果柔和,表達(dá)意象簡單、明了。

圖2 映秀隧道洞口景觀Fig. 2 Landscape of Yingxiu Tunnel entrance

圖3 羌族“獻(xiàn)紅”習(xí)俗Fig. 3 Hang custom of Qiang people

工程結(jié)構(gòu)物景觀設(shè)計應(yīng)遵循“內(nèi)實(shí)外美”的設(shè)計理念。我國《黃帝內(nèi)經(jīng)》中提出了“臟象學(xué)說”理念,意思指人臟腑功能失調(diào)、氣血不順,膚色就會變得暗沉,即內(nèi)在不健康,外表也不會靚麗;反之,如果臟腑功能協(xié)調(diào)、氣血通順,膚色自然美觀,也就是說,體內(nèi)健康,外在自然美好。同理,對隧道工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行景觀設(shè)計時,內(nèi)實(shí)與外美結(jié)合才能促進(jìn)公路隧道功能與美觀的一體性,實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)”與“美”的自然結(jié)合。如圖4所示的潭峪溝隧道洞門,功能上既可承受背后土壓力,造型上又與長城相呼應(yīng),有著雄偉、壯觀的氣勢,充分展現(xiàn)了“內(nèi)實(shí)外美”的設(shè)計理念。

隧道作為交通要道,既有防護(hù)通行功能,又具有造景功能。設(shè)計時應(yīng)遵循“綠色生態(tài)”“以人為本”“內(nèi)實(shí)外美”的設(shè)計理念,實(shí)現(xiàn) “穩(wěn)”與“美”的自然結(jié)合。

2.2 美學(xué)設(shè)計原則

隧道洞口美學(xué)設(shè)計不僅是一個景觀問題,同時也是一個工程問題。隧道設(shè)計之始,更多關(guān)注點(diǎn)為其功能,即需要滿足安全性要求。隨著設(shè)計的深入,對環(huán)境及生態(tài)的保護(hù)便成為不得不考慮的因素,最后提升至審美角度,達(dá)到美觀性適宜的境界,同時兼顧其經(jīng)濟(jì)性。因此,隧道洞口美學(xué)設(shè)計在總體上需滿足安全性原則、自然性原則、整體協(xié)調(diào)性原則、地域文化性原則、經(jīng)濟(jì)性原則,各原則的關(guān)系如圖5所示。

圖4 潭峪溝隧道洞口景觀Fig. 4 Landscape of Tanyugou Tunnel entrance

圖5 隧道洞口美學(xué)設(shè)計原則Fig. 5 Design principle of tunnel entrance aesthetics

隧道洞口景觀設(shè)計原則充分體現(xiàn)了設(shè)計過程中“技”與“美”的統(tǒng)一,即“美”是建立在“技”的基礎(chǔ)上,安全性永遠(yuǎn)是第一原則。隧道洞口景觀在與生態(tài)環(huán)境、人文環(huán)境相融合的同時,還要與公路的整體布局相統(tǒng)一,洞口景觀設(shè)計雖要兼顧經(jīng)濟(jì)性,但重視經(jīng)濟(jì)性而不能唯經(jīng)濟(jì)是從。隧道洞口景觀設(shè)計時應(yīng)遵循以上基本原則進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計,實(shí)現(xiàn)“生境”“畫境”“意境”的有機(jī)結(jié)合,爭取做到“一隧一景”。

2.3 美學(xué)設(shè)計思路

基于隧道洞口美學(xué)的設(shè)計理念和設(shè)計原則,結(jié)合隧道的景觀特點(diǎn)和景觀因素,按照層次設(shè)計方法將隧道洞口美學(xué)設(shè)計分為以下3個層次。

第1層次,結(jié)合其他交通構(gòu)造物,確定隧道洞口景觀全線設(shè)計風(fēng)格,明確隧道洞口景觀是按常規(guī)設(shè)計還是應(yīng)該進(jìn)行個性設(shè)計等原則問題;第2層次,確定洞門的具體類型、裝飾手法、洞口銘牌、小品建筑、綠化等參數(shù);第3層次,考慮洞口景觀整體協(xié)調(diào)性,對形體參數(shù)、綠化參數(shù)等進(jìn)行細(xì)節(jié)處理,完善最終設(shè)計。隧道洞口美學(xué)設(shè)計思路如圖6所示。

圖6 隧道洞口美學(xué)設(shè)計總體思路Fig. 6 General design idea of tunnel entrance aesthetics

隧道洞口美學(xué)設(shè)計各層次所設(shè)計的主要內(nèi)容并不相同,總結(jié)各個設(shè)計層次的主要設(shè)計參數(shù),將其作為隧道景觀設(shè)計的設(shè)計變量,通過對這些設(shè)計變量進(jìn)行定量和定性分析,在隧道洞口美學(xué)設(shè)計原則的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步完善隧道洞口的美學(xué)設(shè)計。通過對各個參數(shù)的綜合考慮、相互平衡,不獨(dú)立地突出某一方面,實(shí)現(xiàn)人-構(gòu)筑物-環(huán)境三位一體的融洽關(guān)系,做到宏觀和微觀上把握設(shè)計概念和設(shè)計方法。各層次設(shè)計內(nèi)容及主要參數(shù)、手段如表1所示。

隧道洞口美學(xué)設(shè)計是將設(shè)計理念和設(shè)計原則融合在設(shè)計的各個階段,在滿足安全性原則的基礎(chǔ)上,盡最大可能保留原先的自然系統(tǒng),保護(hù)原有的生物群落,適當(dāng)借用新的語言和形式,彰顯地域精神,充分展現(xiàn)隧道景觀之美。

表1 隧道洞口美學(xué)層次化設(shè)計Table 1 Hierarchical design of tunnel entrance aesthetics

3 隧道洞口美學(xué)評價

隧道洞口美學(xué)設(shè)計方案設(shè)計完成以后,需要對其進(jìn)行評價以及優(yōu)化。隧道洞口美學(xué)設(shè)計是美學(xué)與結(jié)構(gòu)的結(jié)合,其繁雜的特性決定了對其設(shè)計方案的比選比較困難,本文參照國內(nèi)外學(xué)者對景觀設(shè)計的評價方法,結(jié)合隧道洞口美學(xué)的特性,采用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)法對隧道洞口美學(xué)進(jìn)行評價,構(gòu)建了定量化的美學(xué)評價體系。

3.1 層次分析法在美學(xué)評價中的應(yīng)用

采用層次分析法進(jìn)行美學(xué)評價的主要步驟: 建立隧道洞口景觀評價指標(biāo)體系、確定景觀評價指標(biāo)權(quán)重、對美學(xué)設(shè)計方案評判打分判斷方案的優(yōu)劣[17]。

3.1.1 建立隧道洞口美學(xué)設(shè)計評價指標(biāo)體系

運(yùn)用層次分析法建立層次結(jié)構(gòu)模型,以隧道洞口美學(xué)設(shè)計方案評價為目標(biāo)層,以功能、環(huán)境、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)為準(zhǔn)則層,并將其細(xì)分為9項(xiàng)子準(zhǔn)則、19項(xiàng)指標(biāo),評價指標(biāo)體系如圖7所示。

圖7 隧道洞口美學(xué)評價指標(biāo)體系Fig. 7 Evaluation index system of tunnel entrance aesthetics

3.1.2 確定評價指標(biāo)權(quán)重

1)構(gòu)造判斷矩陣。同屬于一個上層次中的各元素兩兩之間進(jìn)行對比,構(gòu)造比較判斷矩陣。例如準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的判斷矩陣如式(1)所示。

式中bij為要素i與要素j相比的重要性標(biāo)度,其中bii=1,bji=1/bij,標(biāo)度定義見表2。2)計算各要素相對上層某元素的相對權(quán)重,W0=(W0i)。

表2 判斷矩陣標(biāo)度定義Table 2 Definition of judgment matrix scale

3)一致性檢驗(yàn)。通過計算CI與CR的比值進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。其中:

式(6)中R.I.為平均隨機(jī)一致性指標(biāo),可通過表3獲得。

當(dāng)CR＜0.1時,認(rèn)為原評判矩陣具有滿意的一致性,則特征向量W0可以作為準(zhǔn)則層的權(quán)重系數(shù)。同理可得其他層次相對與于上層次中某一元素的權(quán)重,最后計算各要素對隧道洞口美學(xué)設(shè)計方案評價的合成權(quán)重。

表3 R.I.的取值Table 3 R.I. values

3.1.3 隧道洞口美學(xué)設(shè)計方案評分計算

1)采用1—10得分制。由于隧道的使用者大多數(shù)是普通群眾,因此對隧道洞口美學(xué)設(shè)計方案評價時,準(zhǔn)則層中的美學(xué)指標(biāo)應(yīng)邀請普通群眾進(jìn)行評價,而功能、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等評價指標(biāo),評價過程需要專業(yè)的知識指導(dǎo),擬采用專家調(diào)查法進(jìn)行評價。

2)求子準(zhǔn)則層Cij的分值。

式中:TDijk為指標(biāo)層各指標(biāo)的分值,由專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目的特點(diǎn)來打分;Wijk為指標(biāo)層各指標(biāo)權(quán)重。

3)求準(zhǔn)則層Bi的分值。

式中:TCij為子準(zhǔn)則層各指標(biāo)的分值,由上述步驟2)計算獲得;Wij為子準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重。

4) 求目標(biāo)層隧道洞口美學(xué)設(shè)計方案A的分值。

式中:TBi為準(zhǔn)則層各指標(biāo)的分值,由上述步驟3)計算獲得;Wi為準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重。

3.2 模糊數(shù)學(xué)法在美學(xué)因子層面評價的應(yīng)用分析

美學(xué)評價因子不同于功能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境,有很多不確定和模糊概念,很多時候存在“亦此亦彼”的現(xiàn)象,例如: 1座隧道洞門可能是文化的載體,也可能是環(huán)保的體現(xiàn)。同時,評價結(jié)構(gòu)所受影響因素較多,如果繼續(xù)采用定量評價,評價主體不同評價結(jié)果可能存在較大差異。因此,美學(xué)評價采用模糊數(shù)學(xué)評價相對更加合理,其主要流程如下:

1)建立因素集U=(u1,u2,u3,u4,u5),u1—u5分別代表整體協(xié)調(diào)性、變化性、獨(dú)特性、自然性、生動性。

2)確定評價語集V=(v1,v2,v3,v4),v1—v4分別代表優(yōu)、良、中、差。對評價語集進(jìn)行數(shù)值化處理,TV=(10,8,6,4)。美學(xué)因子的優(yōu)劣等級依據(jù)表4進(jìn)行確定。

表4 美學(xué)因子判定依據(jù)Table 4 Judgment basis of aesthetic factors

3)確定隸屬度矩陣R。通過給隧道評價專家發(fā)放統(tǒng)計表,根據(jù)分值統(tǒng)計表結(jié)果確定美學(xué)因子的評價隸屬度向量Ri,并進(jìn)行歸一化處理,得到隸屬度矩陣R。

式中aij為第i個因素評價結(jié)果進(jìn)行歸一化處理后所得的結(jié)果。

4)計算綜合隸屬度向量S及美景度綜合評價得分TC3,并將美景度得分應(yīng)用到上述層次分析法評價中。

式(11)中WD31k為按層次分析法得到的美學(xué)因子權(quán)重。

綜上,采用層次分析法與模糊數(shù)學(xué)法相結(jié)合的評價方法,將隧道洞口美學(xué)評價由定性評價轉(zhuǎn)化為為定量評價,簡化了美學(xué)評價中復(fù)雜因子的評價問題,符合隧道洞口美學(xué)評價的特性,提高了美學(xué)評價的合理性,可有效地反饋及優(yōu)化隧道洞口美學(xué)設(shè)計,對隧道洞口美化評價具有較好的參考價值。

4 結(jié)論與建議

1)隧道洞口美學(xué)產(chǎn)生于景觀與人之間的互動中,關(guān)注的是觀察者認(rèn)知過程中與景觀之間的動態(tài)性,隧道洞口美學(xué)屬于一種動態(tài)的審美活動。

2)通過對隧道洞口美學(xué)設(shè)計理念和設(shè)計原則的分析,指出“綠色生態(tài)”“以人為本”“內(nèi)實(shí)外美”的理念是美學(xué)設(shè)計的核心思想?；诖?提出了層次化隧道洞口美學(xué)的設(shè)計流程。

3)基于層次分析法和模糊數(shù)學(xué)法,簡化了美學(xué)評價中復(fù)雜因子的評價問題,提出了隧道洞口美學(xué)設(shè)計方案評價方法,實(shí)現(xiàn)了評價結(jié)果由定性向定量的轉(zhuǎn)化。

4)隧道洞口美學(xué)雖力求美觀但也不能過于花哨,如果設(shè)計過于華麗,會過分吸引駕駛員的注意力,從而使駕駛員分心,影響行車安全。因此,后期有必要針對隧道洞口美學(xué)對行車安全的影響開展相關(guān)評價研究。