景觀設(shè)計(jì)在水利工程建設(shè)中的研究與應(yīng)用

郭霞

摘 要：水利工程建設(shè)，不僅對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了巨大的促進(jìn)作用，而且為改善人們的工作、生活方式創(chuàng)造了有利條件。同時(shí)，水利建設(shè)也給生態(tài)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境帶來(lái)了一系列問(wèn)題，大部分水利建筑均沿河湖而建，給人的印象都是呆板、單調(diào)的混凝土形象。隨著社會(huì)的進(jìn)行，大眾審美情趣的提高，水利工程與周邊地形結(jié)合而產(chǎn)生的景觀和美學(xué)要求，值得探索與嘗試。

關(guān)鍵詞：水利工程;景觀;設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV5? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）07-0119-02

1前言

近年來(lái)，我國(guó)水利事業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但由于以前建設(shè)水利工程時(shí)只側(cè)重于水利技術(shù)要素的要求，對(duì)河流兩岸的生態(tài)景觀建設(shè)重視程度不夠，從而忽略了水利工程周邊的生態(tài)景觀建設(shè)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，人們對(duì)水利工程的其他功能需求在不斷提高，要求河流兩岸能夠給人們提供休閑、娛樂(lè)的空間。本文結(jié)合攔河閘設(shè)計(jì)中的景觀設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)景觀設(shè)計(jì)在水利工程建設(shè)中的研究與應(yīng)用進(jìn)行了一些探索。

2項(xiàng)目背景

本報(bào)告以一引水渠道攔河閘為例，攔河閘所處位置較為特別，渠道上、下游存在4.43m的高差，因此本項(xiàng)目設(shè)計(jì)考慮攔河閘所處位置的特殊性，結(jié)合實(shí)際地形，利用上、下游水頭差，在攔河閘下游兩岸護(hù)坡增設(shè)景觀噴泉。

工程位置處渠底高程為16.43m，下游渠底調(diào)和為12.00m，正常輸水流量80m3/s，上游水位為19.63m，下游水位為15.50m，水面差為4.13m。工程位置處渠道長(zhǎng)度40.5m，寬度14.0m，閘下渠道底部為階梯狀，階梯末端以跌水相連，詳見(jiàn)圖1。

3噴泉景觀效果

3.1設(shè)計(jì)思路

渠道正常過(guò)流條件下，閘門(mén)完全開(kāi)啟，考慮在渠道外兩側(cè)引出管道，沿縱向形成兩排噴泉，利用上下游水頭差或水泵加壓以增加景觀效果。設(shè)計(jì)引水管路依照普通U型管道原理，將閘上河水引入管道，管道在不同位置設(shè)置垂向噴水管道，噴水管道出口加裝噴嘴，增加水壓，使其產(chǎn)生噴水景觀效果。

兩側(cè)設(shè)計(jì)噴嘴為階梯噴泉形式，上游高，下游低，形成階梯型噴泉管路，設(shè)計(jì)方案如圖2所示。根據(jù)CJJT-222-2015《噴泉水景工程技術(shù)規(guī)程》，噴泉管材宜選用不銹鋼管、銅管、熱鍍鋅鋼管等，連接方式采用螺旋連接，而熱鍍鋅鋼管具有抗腐蝕能力強(qiáng)、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，故給水管管材選取鍍鋅鋼管。根據(jù)《國(guó)標(biāo)熱鍍鋅鋼管規(guī)格、尺寸理論重量表》，主給水管道選用管徑DN100mm，根據(jù)噴頭規(guī)格及技術(shù)參數(shù)，支輸水管道選用管徑DN20mm，根據(jù)噴頭安裝條件及使用注意事項(xiàng)，噴頭前2m的供水管道不能有彎頭（采用軟管）和閥門(mén)，必須提供穩(wěn)定的水流，故噴頭前2m附件采用垂直管路設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮噴泉出流后水體應(yīng)流向下游，在不加水泵條件下噴嘴高程應(yīng)高于下游邊界水位。

3.2計(jì)算依據(jù)

管路入口處于閘上水面以下，可采用伯努利方程計(jì)算各噴嘴處速度水頭。公式為：

其中，，為上下游過(guò)流斷面水位;，為上下游過(guò)流斷面壓強(qiáng);，為上下游過(guò)流斷面流速;為上下游過(guò)流斷面間能量損失。

管道流量連續(xù)公式：

3.3管徑設(shè)計(jì)

在射流噴嘴處或得的流速越大，水流噴射高度越高。在管徑的選擇中，流速的選擇是個(gè)先決條件，在流量不變的前提下，流速選擇越小，則管徑越大，造價(jià)越高;反之流速大，則管徑小，管的造價(jià)低，水頭損失會(huì)增加，使流速減小。為獲得較高的射流效果，管內(nèi)流速通常選取在0.5m/s～1.0m/s之間為宜。根據(jù)市場(chǎng)上常用的噴泉輸水管規(guī)格，選取垂直射流管段輸水管規(guī)格為DN20mm，管道壁厚為3.4mm，主輸水管道管徑為DN100mm。根據(jù)規(guī)范，由于是室外噴泉，管材選取不銹鋼管。

3.4計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出，噴泉1處水柱高度0.282m;噴泉2處水柱高度0.550m;噴泉3處水柱高度0.881m（由上游到下游分別為噴泉1、噴泉2、噴泉3）。初步計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3.5噴泉參數(shù)優(yōu)化計(jì)算

為改善噴泉噴高應(yīng)考慮兩種措施：一是進(jìn)一步優(yōu)化各部位管道管徑;二是在閘上引水管處增加水泵。兩個(gè)措施的目的都是為了提高管道和噴頭位置的水壓。首先考慮進(jìn)一步優(yōu)化各部位管道管徑，以提高管道和噴頭位置的水壓使主輸水管道管徑呈梯級(jí)變化，詳見(jiàn)表2。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)各噴嘴處水柱高度變化并不明顯。

4結(jié)論與建議

4.1結(jié)論

在噴泉景觀管道模型研究階段，根據(jù)伯努利方程和管道流量連續(xù)性方程進(jìn)行計(jì)算，確定各噴嘴的水流狀態(tài)，并得到以下研究成果：

（1）在上游閘門(mén)前采用側(cè)管引水，并沿渠道布置兩排引水管，依靠上下游水位差或者水泵，形成噴泉景觀的方式可行。

（2）根據(jù)管道設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范，并應(yīng)用能量方程和連續(xù)性方程計(jì)算出對(duì)應(yīng)噴嘴處的噴高分別為，噴嘴1處水柱高度0.282m;噴嘴2處水柱高度0.550m;噴嘴3處水柱高度0.881m。

4.2建議

為改善噴泉噴高，首先考慮進(jìn)一步優(yōu)化各部位管道管徑，以提高管道和噴頭位置的水壓使主輸水管道管徑呈梯級(jí)變化，得到噴高分別為：噴嘴1處水柱高度0.283m;噴嘴2處水柱高度0.549m;噴嘴3處水柱高度0.861m。可以發(fā)現(xiàn)，各噴嘴處水柱高度變化并不明顯，為使噴泉效果更加美觀，可添加水泵對(duì)管道水流進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本文以攔河閘設(shè)計(jì)中增設(shè)噴泉景觀效果為例，對(duì)景觀設(shè)計(jì)在水利工程建設(shè)中研究與應(yīng)用進(jìn)行分析，通過(guò)一定的技術(shù)手段可以取得預(yù)想效果，因此，在水利建筑上結(jié)合周邊地形融合景觀設(shè)計(jì)是值得深入探索的課題。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭永慶，楊洪杰，何文波，張建婕.淺談水利工程中的景觀設(shè)計(jì)[J].《黑龍江水利科技》，2001，29（3）：26-27.

[2]陳冬冬，崔軍，周淮，周風(fēng)揚(yáng).水利建設(shè)中的景觀設(shè)計(jì)探討[J].《中國(guó)水利》，2013（11）：61-62.

[3]李樹(shù)森，張波.淺談水利工程建筑景觀設(shè)計(jì)藝術(shù)[J].《大眾文藝》，2014（22）：117.

[4]王彥軍.淺談水利工程與景觀設(shè)計(jì)的融合[J].《工程技術(shù)：引文版》，2016（11）：00216-00217.

[5]余敦剛.水利工程設(shè)計(jì)和建設(shè)藝術(shù)淺談[J].《建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)》，2015（28）.

[6]楊莉.生態(tài)、景觀與水利工程融合的河道規(guī)劃設(shè)計(jì)淺析[J].《黑龍江水利》， 2017，3（5）：68-70.