景观设计在水利工程建设中的研究与应用

    郭霞

    

    

    

    摘 要：水利工程建设，不仅对国民经济发展起到了巨大的促进作用，而且为改善人们的工作、生活方式创造了有利条件。同时，水利建设也给生态环境和社会环境带来了一系列问题，大部分水利建筑均沿河湖而建，给人的印象都是呆板、单调的混凝土形象。随着社会的进行，大众审美情趣的提高，水利工程与周边地形结合而产生的景观和美学要求，值得探索与尝试。

    关键词：水利工程;景观;设计

    中图分类号：TV5? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）07-0119-02

    1前言

    近年来，我国水利事业取得了长足进步，但由于以前建设水利工程时只侧重于水利技术要素的要求，对河流两岸的生态景观建设重视程度不够，从而忽略了水利工程周边的生态景观建设。随着经济社会的持续快速发展，人们对水利工程的其他功能需求在不断提高，要求河流两岸能够给人们提供休闲、娱乐的空间。本文结合拦河闸设计中的景观设计实践，对景观设计在水利工程建设中的研究与应用进行了一些探索。

    2项目背景

    本报告以一引水渠道拦河闸为例，拦河闸所处位置较为特别，渠道上、下游存在4.43m的高差，因此本项目设计考虑拦河闸所处位置的特殊性，结合实际地形，利用上、下游水頭差，在拦河闸下游两岸护坡增设景观喷泉。

    工程位置处渠底高程为16.43m，下游渠底调和为12.00m，正常输水流量80m3/s，上游水位为19.63m，下游水位为15.50m，水面差为4.13m。工程位置处渠道长度40.5m，宽度14.0m，闸下渠道底部为阶梯状，阶梯末端以跌水相连，详见图1。

    3喷泉景观效果

    3.1设计思路

    渠道正常过流条件下，闸门完全开启，考虑在渠道外两侧引出管道，沿纵向形成两排喷泉，利用上下游水头差或水泵加压以增加景观效果。设计引水管路依照普通U型管道原理，将闸上河水引入管道，管道在不同位置设置垂向喷水管道，喷水管道出口加装喷嘴，增加水压，使其产生喷水景观效果。

    两侧设计喷嘴为阶梯喷泉形式，上游高，下游低，形成阶梯型喷泉管路，设计方案如图2所示。根据CJJT-222-2015《喷泉水景工程技术规程》，喷泉管材宜选用不锈钢管、铜管、热镀锌钢管等，连接方式采用螺旋连接，而热镀锌钢管具有抗腐蚀能力强、造价低廉等优点，故给水管管材选取镀锌钢管。根据《国标热镀锌钢管规格、尺寸理论重量表》，主给水管道选用管径DN100mm，根据喷头规格及技术参数，支输水管道选用管径DN20mm，根据喷头安装条件及使用注意事项，喷头前2m的供水管道不能有弯头（采用软管）和阀门，必须提供稳定的水流，故喷头前2m附件采用垂直管路设计，同时考虑喷泉出流后水体应流向下游，在不加水泵条件下喷嘴高程应高于下游边界水位。

    3.2计算依据

    管路入口处于闸上水面以下，可采用伯努利方程计算各喷嘴处速度水头。公式为：

    其中，，为上下游过流断面水位;，为上下游过流断面压强;，为上下游过流断面流速;为上下游过流断面间能量损失。

    管道流量连续公式：

    3.3管径设计

    在射流喷嘴处或得的流速越大，水流喷射高度越高。在管径的选择中，流速的选择是个先决条件，在流量不变的前提下，流速选择越小，则管径越大，造价越高;反之流速大，则管径小，管的造价低，水头损失会增加，使流速减小。为获得较高的射流效果，管内流速通常选取在0.5m/s～1.0m/s之间为宜。根据市场上常用的喷泉输水管规格，选取垂直射流管段输水管规格为DN20mm，管道壁厚为3.4mm，主输水管道管径为DN100mm。根据规范，由于是室外喷泉，管材选取不锈钢管。

    3.4计算结果

    根据计算结果得出，喷泉1处水柱高度0.282m;喷泉2处水柱高度0.550m;喷泉3处水柱高度0.881m（由上游到下游分别为喷泉1、喷泉2、喷泉3）。初步计算结果见表1。

    3.5喷泉参数优化计算

    为改善喷泉喷高应考虑两种措施：一是进一步优化各部位管道管径;二是在闸上引水管处增加水泵。两个措施的目的都是为了提高管道和喷头位置的水压。首先考虑进一步优化各部位管道管径，以提高管道和喷头位置的水压使主输水管道管径呈梯级变化，详见表2。通过对比可以发现各喷嘴处水柱高度变化并不明显。

    4结论与建议

    4.1结论

    在喷泉景观管道模型研究阶段，根据伯努利方程和管道流量连续性方程进行计算，确定各喷嘴的水流状态，并得到以下研究成果：

    （1）在上游闸门前采用侧管引水，并沿渠道布置两排引水管，依靠上下游水位差或者水泵，形成喷泉景观的方式可行。

    （2）根据管道设计的相关规范，并应用能量方程和连续性方程计算出对应喷嘴处的喷高分别为，喷嘴1处水柱高度0.282m;喷嘴2处水柱高度0.550m;喷嘴3处水柱高度0.881m。

    4.2建议

    为改善喷泉喷高，首先考虑进一步优化各部位管道管径，以提高管道和喷头位置的水压使主输水管道管径呈梯级变化，得到喷高分别为：喷嘴1处水柱高度0.283m;喷嘴2处水柱高度0.549m;喷嘴3处水柱高度0.861m。可以发现，各喷嘴处水柱高度变化并不明显，为使喷泉效果更加美观，可添加水泵对管道水流进行调节。

    本文以拦河闸设计中增设喷泉景观效果为例，对景观设计在水利工程建设中研究与应用进行分析，通过一定的技术手段可以取得预想效果，因此，在水利建筑上结合周边地形融合景观设计是值得深入探索的课题。

    参考文献：

    [1]郭永庆，杨洪杰，何文波，张建婕.浅谈水利工程中的景观设计[J].《黑龙江水利科技》，2001，29（3）：26-27.

    [2]陈冬冬，崔军，周淮，周风扬.水利建设中的景观设计探讨[J].《中国水利》，2013（11）：61-62.

    [3]李树森，张波.浅谈水利工程建筑景观设计艺术[J].《大众文艺》，2014（22）：117.

    [4]王彦军.浅谈水利工程与景观设计的融合[J].《工程技术：引文版》，2016（11）：00216-00217.

    [5]余敦刚.水利工程设计和建设艺术浅谈[J].《建筑工程技术与设计》，2015（28）.

    [6]杨莉.生态、景观与水利工程融合的河道规划设计浅析[J].《黑龙江水利》， 2017，3（5）：68-70.