山嶺公路隧道洞口美學探析

葉 飛, 徐長鑫, 魏艷春, 應凱臣, 王思宇

(長安大學公路學院, 陜西 西安 710064)

0 引言

隨著社會經濟的高速發展和人民物質文化水平的提高,人類對周圍的生存環境提出了更高的要求,對隧道等交通設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到了前所未有的高度。隧道洞口美學問題開始逐漸進入人們的視野,成為一個值得深入探討的方向。

關于隧道洞口美學,相關學者已經開展了大量研究。在隧道洞口美學設計方面: 張興來[1]從交通心理學、美學等方面論述了隧道洞口美學設計的必要性、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設計基本方法;熊世龍[2]提出了“環境與意境相結合”“協調與主從”“平衡與穩定”等構思原則,從洞門規劃、裝飾應用等方面論述了隧道洞口景觀設計方法;關寶樹[3]強調了隧道洞口景觀設計的重要性,并詳細介紹了隧道洞口景觀基本概念、景觀設計因素、景觀實用設計方法;宛郁林[4]從駕駛員的心理和生理特性角度出發,從隧道洞門造型、洞門顏色、洞外周邊環境等多個方面提出了隧道洞口景觀設計要求;Ye等[5]和王東方等[6]在對公路隧道洞口景觀構造及其作用分析的基礎上,結合大量典型公路隧道洞口景觀案例,分別從鄉土人情、人文精神、周邊景色與洞門的交融、景區主題強調以及個性彰顯等方面,分別闡述了隧道洞口景觀構造方式及實際效果;白國權等[7-8]分析了我國公路隧道洞門發展歷史及現狀,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計提出了建議。在隧道洞口美學評價方面: 鐘國等[9]、白國權等[10]和高新強等[11]利用3D動畫、Photoshop等計算機技術,將隧道洞口景觀設計方案以動態視覺效果形象、逼真地呈現,可為方案決策評價及優化提供一定的科學依據;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,同時考慮結構安全性、藝術性、經濟性、生態安全性等因素,建立了評價指標體系;張威振等[14]采用定性與定量相結合的分析方法,從景觀效果、施工難度、養護難易、工程造價等方面對松雅湖隧道洞門采用的水波方案、雙臂方案進行對比評價,研究結果從側面反映了隧道洞口設計方案優劣并不僅僅取決于經濟性,而應全方位綜合考量。

綜上,關于隧道洞口美學方面的研究,國內學者雖然取得了一定的成果,但大多是從單一方面進行研究,沒有系統地對隧道洞口美學進行認識和分析。鑒于此,本文從隧道洞口美學認知、隧道洞口美學設計、隧道洞口美學評價方法3方面進行了較為系統、全面的研究,以期為隧道洞口美學方面的研究提供借鑒、參考。

1 隧道洞口美學認知

隧道作為公路工程中一個不可忽視的部分,對其美學的認知既符合一般美學認知過程,同時又需要考慮其自身的特殊性,即隧道洞口美學的認知過程是動態的,其動態性主要體現在時間上的動態性以及空間上的動態性。公路上的車輛以一定的速度移動,處于這個環境中的駕乘人員始終在不斷運動,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。

關于美學研究的對象,在我國的美學界有不同的認知,主要為以下6種: 美、藝術、美與藝術、審美關系、審美經驗、審美活動[15]。

隧道洞口美學包括功能美、文化美、環境美和造型美[16]。“美”是外在于人的,實體化的美,隧道洞口美學研究對象定義為美顯然不符合文化美的內在特性;而藝術屬于美學,但美學卻不局限于藝術,將隧道洞口美學研究對象定義為“藝術”顯然過于狹窄。另外,藝術涉及到知識級、物質載體級、經濟級、技術級等層面,將其作為隧道洞口美學的研究對象,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,審美關系及審美經驗均可歸入審美活動。審美關系脫離審美活動,就成為一個抽象概念,沒有任何內容。審美經驗是審美活動的一種從心理角度的表述,脫離審美活動,審美經驗就是純粹的心理學研究,美就不再是美。

審美活動作為隧道洞口美學的研究對象,既是一種精神活動又是一種文化活動。駕駛人員途徑隧道,欣賞隧道洞口美學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的認知分析;任何人都是社會、歷史的存在,他對隧道洞口美學的認識必受所處環境的文化傳統、社會制度、風俗習慣的影響,因而審美活動又是一種文化活動。

綜上所述,將隧道洞口美學研究的對象設定為審美活動恰如其分,隧道洞口美學認知過程是一種動態的審美活動,是人的一種精神文化活動。

2 隧道洞口美學設計

隧道洞口美學設計不同于其他行業的裝飾設計,是一種集多學科于一體的綜合性設計,設計過程中所需考慮因素較多,沒有也不可能有絕對的或標準的答案,但其設計理念、原則、整體設計思路卻可相互借鑒。本文基于已有的研究,結合隧道結構的特點及其對美學的影響,對隧道洞口美學的設計理念、設計原則、設計思路進行分析,提出了符合隧道工程特點的美學設計方法,可為隧道洞口美學設計提供一定的借鑒、參考。

2.1 美學設計理念

隧道洞口美學設計主要由自然景觀設計、人文景觀設計以及工程結構物景觀設計3部分組成。

自然景觀設計應體現“綠色生態”的設計理念,充分考慮當地的地域、氣候等因素。我國偉大哲學家提出了“道法自然”的哲學理念,其意思即為應尊重自然,順應自然規律則可與大自然和諧相處,違背自然規律則與大自然相抵觸。因此,自然景觀設計應以綠色生態為主導,以可持續發展為目的,注重保護和尊重自然,遵從自然規律和法則,不做斷山斷水破壞自然的事。如圖1所示的包家山隧道,隧道洞門結構與周圍環境巧妙結合,渾然一體,充分尊重自然,展現了綠色生態的設計理念。

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

人文景觀設計應突出“以人為本”的設計理念。人文景觀設計應與當地鄉土人情相融合,充分展示當地的人文環境。設計過程以“以人為本”理念為指導,既要新穎獨特,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,以人性化的標準指導設計,充分體現了當地的“獻紅”習俗(見圖3)、人文精神,整體視覺效果柔和,表達意象簡單、明了。

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

圖3 羌族“獻紅”習俗Fig. 3 Hang custom of Qiang people

工程結構物景觀設計應遵循“內實外美”的設計理念。我國《黃帝內經》中提出了“臟象學說”理念,意思指人臟腑功能失調、氣血不順,膚色就會變得暗沉,即內在不健康,外表也不會靚麗;反之,如果臟腑功能協調、氣血通順,膚色自然美觀,也就是說,體內健康,外在自然美好。同理,對隧道工程結構進行景觀設計時,內實與外美結合才能促進公路隧道功能與美觀的一體性,實現“穩”與“美”的自然結合。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,有著雄偉、壯觀的氣勢,充分展現了“內實外美”的設計理念。

隧道作為交通要道,既有防護通行功能,又具有造景功能。設計時應遵循“綠色生態”“以人為本”“內實外美”的設計理念,實現 “穩”與“美”的自然結合。

2.2 美學設計原則

隧道洞口美學設計不僅是一個景觀問題,同時也是一個工程問題。隧道設計之始,更多關注點為其功能,即需要滿足安全性要求。隨著設計的深入,對環境及生態的保護便成為不得不考慮的因素,最后提升至審美角度,達到美觀性適宜的境界,同時兼顧其經濟性。因此,隧道洞口美學設計在總體上需滿足安全性原則、自然性原則、整體協調性原則、地域文化性原則、經濟性原則,各原則的關系如圖5所示。

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

圖5 隧道洞口美學設計原則Fig. 5 Design principle of tunnel entrance aesthetics

隧道洞口景觀設計原則充分體現了設計過程中“技”與“美”的統一,即“美”是建立在“技”的基礎上,安全性永遠是第一原則。隧道洞口景觀在與生態環境、人文環境相融合的同時,還要與公路的整體布局相統一,洞口景觀設計雖要兼顧經濟性,但重視經濟性而不能唯經濟是從。隧道洞口景觀設計時應遵循以上基本原則進行構思設計,實現“生境”“畫境”“意境”的有機結合,爭取做到“一隧一景”。

2.3 美學設計思路

基于隧道洞口美學的設計理念和設計原則,結合隧道的景觀特點和景觀因素,按照層次設計方法將隧道洞口美學設計分為以下3個層次。

第1層次,結合其他交通構造物,確定隧道洞口景觀全線設計風格,明確隧道洞口景觀是按常規設計還是應該進行個性設計等原則問題;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;第3層次,考慮洞口景觀整體協調性,對形體參數、綠化參數等進行細節處理,完善最終設計。隧道洞口美學設計思路如圖6所示。

圖6 隧道洞口美學設計總體思路Fig. 6 General design idea of tunnel entrance aesthetics

隧道洞口美學設計各層次所設計的主要內容并不相同,總結各個設計層次的主要設計參數,將其作為隧道景觀設計的設計變量,通過對這些設計變量進行定量和定性分析,在隧道洞口美學設計原則的基礎上,進一步完善隧道洞口的美學設計。通過對各個參數的綜合考慮、相互平衡,不獨立地突出某一方面,實現人-構筑物-環境三位一體的融洽關系,做到宏觀和微觀上把握設計概念和設計方法。各層次設計內容及主要參數、手段如表1所示。

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

表1 隧道洞口美學層次化設計Table 1 Hierarchical design of tunnel entrance aesthetics

3 隧道洞口美學評價

隧道洞口美學設計方案設計完成以后,需要對其進行評價以及優化。隧道洞口美學設計是美學與結構的結合,其繁雜的特性決定了對其設計方案的比選比較困難,本文參照國內外學者對景觀設計的評價方法,結合隧道洞口美學的特性,采用層次分析法和模糊數學法對隧道洞口美學進行評價,構建了定量化的美學評價體系。

3.1 層次分析法在美學評價中的應用

采用層次分析法進行美學評價的主要步驟: 建立隧道洞口景觀評價指標體系、確定景觀評價指標權重、對美學設計方案評判打分判斷方案的優劣[17]。

3.1.1 建立隧道洞口美學設計評價指標體系

運用層次分析法建立層次結構模型,以隧道洞口美學設計方案評價為目標層,以功能、環境、美學、經濟為準則層,并將其細分為9項子準則、19項指標,評價指標體系如圖7所示。

圖7 隧道洞口美學評價指標體系Fig. 7 Evaluation index system of tunnel entrance aesthetics

3.1.2 確定評價指標權重

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

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

表2 判斷矩陣標度定義Table 2 Definition of judgment matrix scale

3)一致性檢驗。通過計算CI與CR的比值進行一致性檢驗。其中:

式(6)中R.I.為平均隨機一致性指標,可通過表3獲得。

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

表3 R.I.的取值Table 3 R.I. values

3.1.3 隧道洞口美學設計方案評分計算

1)采用1—10得分制。由于隧道的使用者大多數是普通群眾,因此對隧道洞口美學設計方案評價時,準則層中的美學指標應邀請普通群眾進行評價,而功能、環境、經濟等評價指標,評價過程需要專業的知識指導,擬采用專家調查法進行評價。

2)求子準則層Cij的分值。

式中:TDijk為指標層各指標的分值,由專家根據經驗和項目的特點來打分;Wijk為指標層各指標權重。

3)求準則層Bi的分值。

式中:TCij為子準則層各指標的分值,由上述步驟2)計算獲得;Wij為子準則層各指標權重。

4) 求目標層隧道洞口美學設計方案A的分值。

式中:TBi為準則層各指標的分值,由上述步驟3)計算獲得;Wi為準則層各指標權重。

3.2 模糊數學法在美學因子層面評價的應用分析

美學評價因子不同于功能、經濟、環境,有很多不確定和模糊概念,很多時候存在“亦此亦彼”的現象,例如: 1座隧道洞門可能是文化的載體,也可能是環保的體現。同時,評價結構所受影響因素較多,如果繼續采用定量評價,評價主體不同評價結果可能存在較大差異。因此,美學評價采用模糊數學評價相對更加合理,其主要流程如下:

1)建立因素集U=(u1,u2,u3,u4,u5),u1—u5分別代表整體協調性、變化性、獨特性、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、良、中、差。對評價語集進行數值化處理,TV=(10,8,6,4)。美學因子的優劣等級依據表4進行確定。

表4 美學因子判定依據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放統計表,根據分值統計表結果確定美學因子的評價隸屬度向量Ri,并進行歸一化處理,得到隸屬度矩陣R。

式中aij為第i個因素評價結果進行歸一化處理后所得的結果。

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因子權重。

綜上,采用層次分析法與模糊數學法相結合的評價方法,將隧道洞口美學評價由定性評價轉化為為定量評價,簡化了美學評價中復雜因子的評價問題,符合隧道洞口美學評價的特性,提高了美學評價的合理性,可有效地反饋及優化隧道洞口美學設計,對隧道洞口美化評價具有較好的參考價值。

4 結論與建議

1)隧道洞口美學產生于景觀與人之間的互動中,關注的是觀察者認知過程中與景觀之間的動態性,隧道洞口美學屬于一種動態的審美活動。

2)通過對隧道洞口美學設計理念和設計原則的分析,指出“綠色生態”“以人為本”“內實外美”的理念是美學設計的核心思想。基于此,提出了層次化隧道洞口美學的設計流程。

3)基于層次分析法和模糊數學法,簡化了美學評價中復雜因子的評價問題,提出了隧道洞口美學設計方案評價方法,實現了評價結果由定性向定量的轉化。

4)隧道洞口美學雖力求美觀但也不能過于花哨,如果設計過于華麗,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對行車安全的影響開展相關評價研究。