景觀設計在水利工程建設中的研究與應用

郭霞

摘 要：水利工程建設，不僅對國民經濟發展起到了巨大的促進作用，而且為改善人們的工作、生活方式創造了有利條件。同時，水利建設也給生態環境和社會環境帶來了一系列問題，大部分水利建筑均沿河湖而建，給人的印象都是呆板、單調的混凝土形象。隨著社會的進行，大眾審美情趣的提高，水利工程與周邊地形結合而產生的景觀和美學要求，值得探索與嘗試。

關鍵詞：水利工程;景觀;設計

中圖分類號：TV5? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）07-0119-02

1前言

近年來，我國水利事業取得了長足進步，但由于以前建設水利工程時只側重于水利技術要素的要求，對河流兩岸的生態景觀建設重視程度不夠，從而忽略了水利工程周邊的生態景觀建設。隨著經濟社會的持續快速發展，人們對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、娛樂的空間。本文結合攔河閘設計中的景觀設計實踐，對景觀設計在水利工程建設中的研究與應用進行了一些探索。

2項目背景

本報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，因此本項目設計考慮攔河閘所處位置的特殊性，結合實際地形，利用上、下游水頭差，在攔河閘下游兩岸護坡增設景觀噴泉。

工程位置處渠底高程為16.43m，下游渠底調和為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，詳見圖1。

3噴泉景觀效果

3.1設計思路

渠道正常過流條件下，閘門完全開啟，考慮在渠道外兩側引出管道，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。設計引水管路依照普通U型管道原理，將閘上河水引入管道，管道在不同位置設置垂向噴水管道，噴水管道出口加裝噴嘴，增加水壓，使其產生噴水景觀效果。

兩側設計噴嘴為階梯噴泉形式，上游高，下游低，形成階梯型噴泉管路，設計方案如圖2所示。根據CJJT-222-2015《噴泉水景工程技術規程》，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、造價低廉等優點，故給水管管材選取鍍鋅鋼管。根據《國標熱鍍鋅鋼管規格、尺寸理論重量表》，主給水管道選用管徑DN100mm，根據噴頭規格及技術參數，支輸水管道選用管徑DN20mm，根據噴頭安裝條件及使用注意事項，噴頭前2m的供水管道不能有彎頭（采用軟管）和閥門，必須提供穩定的水流，故噴頭前2m附件采用垂直管路設計，同時考慮噴泉出流后水體應流向下游，在不加水泵條件下噴嘴高程應高于下游邊界水位。

3.2計算依據

管路入口處于閘上水面以下，可采用伯努利方程計算各噴嘴處速度水頭。公式為：

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

管道流量連續公式：

3.3管徑設計

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，造價越高;反之流速大，則管徑小，管的造價低，水頭損失會增加，使流速減小。為獲得較高的射流效果，管內流速通常選取在0.5m/s～1.0m/s之間為宜。根據市場上常用的噴泉輸水管規格，選取垂直射流管段輸水管規格為DN20mm，管道壁厚為3.4mm，主輸水管道管徑為DN100mm。根據規范，由于是室外噴泉，管材選取不銹鋼管。

3.4計算結果

根據計算結果得出，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）。初步計算結果見表1。

3.5噴泉參數優化計算

為改善噴泉噴高應考慮兩種措施：一是進一步優化各部位管道管徑;二是在閘上引水管處增加水泵。兩個措施的目的都是為了提高管道和噴頭位置的水壓。首先考慮進一步優化各部位管道管徑，以提高管道和噴頭位置的水壓使主輸水管道管徑呈梯級變化，詳見表2。通過對比可以發現各噴嘴處水柱高度變化并不明顯。

4結論與建議

4.1結論

在噴泉景觀管道模型研究階段，根據伯努利方程和管道流量連續性方程進行計算，確定各噴嘴的水流狀態，并得到以下研究成果：

（1）在上游閘門前采用側管引水，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）根據管道設計的相關規范，并應用能量方程和連續性方程計算出對應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，首先考慮進一步優化各部位管道管徑，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。可以發現，各噴嘴處水柱高度變化并不明顯，為使噴泉效果更加美觀，可添加水泵對管道水流進行調節。

本文以攔河閘設計中增設噴泉景觀效果為例，對景觀設計在水利工程建設中研究與應用進行分析，通過一定的技術手段可以取得預想效果，因此，在水利建筑上結合周邊地形融合景觀設計是值得深入探索的課題。

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