關于噴泉類型、組成與設計規范的綜述

李云開，梁彩鳳

（東莞市環宇文化科技有限公司，廣東 東莞 523000）

在自然界中，水在廣義上可以分成2 種類型——自然水和建筑水，而噴泉就是建筑水中的一種。噴泉是利用水泵使水具有壓力，通過噴泉管網，提升到噴泉噴頭噴射而出且具備一定形態的水景觀的組合體[1]。噴泉水景有2 種起源：①遠在古希臘，就出現了類似點綴裝飾的水景觀，這是古希臘人利用當時現有的技藝將飲用水進行改造而成；②最早在新巴比倫時期開始出現噴泉水景[2]。從噴泉誕生至今，由于科技、經濟和社會的不斷發展，噴泉有了一定的發展，也被賦予了眾多用途并得到廣泛應用。如在氣溫較高的環境中，噴泉可以降低環境溫度；在噪音污染嚴重的施工生產環境中，噴泉可用于降低噪音；在對塵埃要求嚴格的車間、馬路，噴泉可起到增濕、改善周邊環境及凈化空氣的作用。重要的是，噴泉體現了一種水景藝術，形成獨特壯觀的水姿從而成為園區或城市的重要景觀。噴泉的動靜結合，可營造輕松、有活力的氛圍，為人們的生活增添樂趣[3]。

在中國，水景觀可以追溯到公元1800 年左右，當時古人在造園時就引用水來裝飾景觀?！稘h書·典職》記載了提升水流，水出于龍，接于銅仙人杯中的境況；《賈氏雜錄》提到了池中有2 朵白石雕刻而成的蓮花，有泉水從蓮花上噴涌而出的景象；《洛陽名園記》記述了水從花朵之間噴涌而出的景象。自改革開放以來，我國的經濟、科技和社會得到了空前的發展，人們也由對物質生活的需求轉向精神和藝術等方面的需求，社會建設也從基礎建設邁向文化建設[4]。而噴泉作為一種觀賞性很強且具備娛樂性的景觀設施，能很好地滿足人們在精神、藝術領域及文化方面的需求，因此得到了人們的普遍喜愛，這使噴泉在我國得到了快速推廣和發展，并且日趨多樣化和科技化[5]。特別是第十四個五年規劃期間，文化和旅游部發布了《“十四五”文化和旅游發展規劃》（以下簡稱“規劃”）的通知?！兑巹潯窂娬{我國需加強社會主義文化的建設，加強文旅行業的發展。因此，我國噴泉行業的發展前景相當可觀，但由于我國噴泉的發展還處于起步階段，相關的國家規定與標準并不完善，并且有關噴泉的系統研究非常少，相關從業人員難以形成統一有效的行業規范標準與交流溝通，影響噴泉行業的健康可持續發展。為了讓人們系統地了解噴泉，促進噴泉的深入研究，從而促進我國噴泉行業健康可持續發展，現就噴泉的類型、系統組成和設計規范進行綜合闡述。

1 噴泉的分類

按照噴泉的制造工藝、體量的大小、噴水高度及噴泉的復雜程度可以將噴泉歸納為2 大類：一類是園林景觀噴泉；另一類是利用現代科技、設備建造的全人工噴泉，這類噴泉又可分為程控噴泉和音樂噴泉[6]。

1.1 園林景觀噴泉

園林景觀噴泉，也叫園林水景，大多為景觀工程中的陪襯，按照噴泉場地特點，模仿自然水景觀建造。例如疊水、跌水、溪流、瀑布和漩渦等。這種類型的噴泉噴高較低甚至是無噴高，水流多為由高向低流動的重力式水流。

1.2 全人工噴泉

1.2.1 程控噴泉

程控噴泉是一種克服地球重力的噴泉，水柱由低向高噴射，是一種類型和控制都較為簡單的噴泉。其加入了現代科技的手段，即利用可編程邏輯控制器把噴泉的全部噴頭的水型組合、排列和高低與噴泉燈光的顏色顯示、亮暗程度提前按照設定的噴泉效果進行程序控制。程控噴泉營造的水體形態可以通過隨時修改或切換預先安排好的程序進行快速變換[7]。但這種噴水高度一般是固定的，不可改變，體量中等，多設計在酒店和住宅小區門口，此類噴泉的類型和效果與園林景觀噴泉相比較為豐富。

1.2.2 音樂噴泉

音樂噴泉也是一種克服地球重力的噴泉，水柱由低向高噴射。音樂噴泉最顯著的特征就是加入了音樂元素，也正因此，其結構組成頗為復雜。音樂噴泉的組成部分有：電腦編程系統、音樂藝術系統、噴泉燈光系統及其他所需的系統。甚至還增加了多媒體影像和火等元素，水柱根據音樂、燈光等節奏進行變化和組合，形成各式各樣的效果，營造出夢幻和有趣的噴泉景觀表演[8]。

2 噴泉的系統組成

雖然噴泉類型多種多樣，但噴泉的系統組成大體上是一致的，一般可分為4 大部分，包括噴頭、噴泉水泵、閥門管道及其他配件部分。

2.1 噴頭

噴頭是噴泉最基本也是最重要的一部分，目前市場上有上百種不同類型的噴頭，不同類型的噴頭可以呈現出不同的噴泉景觀效果，例如靜態水、動態水，以及2 者結合的組合噴泉[9]。目前噴泉行業常用的噴頭類型有如下幾種。

2.1.1 直流噴頭

直流噴頭有定向和可調2 種類型，2 者的區別在于可調直流噴頭具有萬向球接頭，噴嘴方向可以在10°范圍內調節。特點為單噴嘴，直射水流，具有強大且多種多樣的組合效果，是噴泉工程中使用最多的噴頭。噴頭工作壓力在15.0～400.0 kPa 之間，噴高在0.8～25.0 m范圍內。

在定向直流噴頭中，有一種特殊的噴頭——高噴噴頭，高噴噴頭為法蘭式接口，噴水高度較高，最高噴射高度達120.0 m，常作為噴泉的主景噴泉；斜噴時可滿足較遠之射程，形如玉帶狀可廣泛用于各大中型噴水池中。噴嘴直徑在38～58 mm 之間。

2.1.2 加氣噴頭

此類噴頭最大的特點就是水柱中吸入空氣，故稱加氣噴頭。這是根據射流泵的原理，在噴頭底部加設喉管，水泵啟動時，喉管附近的壓力低于其他地方的壓力，因此會將空氣吸入到水柱中，形成水氣混合的水柱，所以又稱射流噴頭。典型的加氣噴頭有玉柱噴頭、雪松（冰塔）噴頭和涌泉噴頭等。

（1）玉柱噴頭。玉柱噴頭是一種環形噴頭，內圓無水流，水從環形縫隙中噴射而出，形成空心的水柱效果。在光的折射下，亮如玉柱，水柱以垂直向上為主。該噴頭噴出的水勢宏偉壯觀，抗風性能好，常用于旱噴，搭配噴泉中心水柱、燈光，效果更佳。噴頭最小連接尺寸為DN20，最大為DN50，噴水高度最低1.2 m，最高10.0 m。

（2）雪松（冰塔）噴頭。其特點是水柱垂直向上，粗狂挺拔，形似白玉塔狀，故稱冰塔或雪松，配上燈光，隨著光的變化而變化，水形美觀大方，氣勢宏偉。此噴頭的噴水量為2.2～25.0 m3/h。

（3）涌泉噴頭。其特點是白色的水柱涌出水面，粗狂挺拔，具有良好的透光性，隨著燈光變化而變化。連接規格分別為DN20、DN25、DN40 和DN50。

2.1.3 旋流噴頭

其特點是利用噴水的反作用力，向下噴頭推動向上噴頭旋轉，形成動態的噴泉水型。如旋轉花籃（旋鈕）噴頭，噴頭所形成的水柱由于重力與離心力的作用，在空中形成螺旋扭動的曲線，猶如花籃，加以燈光的渲染，又如飄舞在空中的彩帶，效果絢麗多彩。水型覆蓋直徑1.0～3.0 m。

2.1.4 扇形噴頭

扇形噴頭的斷面為狹長的縫隙，所形成的水型效果為扇狀的水膜，常用的扇形噴頭有鴨嘴噴頭和水幕噴頭。

（1）鴨嘴噴頭。鴨嘴噴頭為扁平扇形，形如鴨嘴，噴水形狀為薄薄的一層扇形水膜，配合燈光，可呈現出孔雀開屏的效果。鴨嘴噴頭效果多彩，既能獨立使用，也可多個組合使用。最高噴射高度為1.0 m，噴灑距離為0.4～1.8 m。

（2）水幕噴頭。水幕噴頭是一種開式噴頭，只設有1個出水口。啟動時，供水軸線方向與出水軸線方向相互垂直，常常與投影配合使用，形成水幕電影，材質為鋼鍍鉻。根據噴射流量和噴射角度的不同要求設有不同的開口大小。連接規格有DN80、DN100 和DN125 3種。

2.1.5 花狀噴頭

花狀噴頭水型效果似花朵，是利用水流的折射原理，在噴頭的出水口處設置各種類型的折射裝置，花狀噴頭又叫折射噴頭，常見的花狀噴頭有喇叭花噴頭和蘑菇噴頭。

（1）喇叭花噴頭。喇叭花噴頭所成的噴泉水型類似喇叭花，因此叫喇叭花噴頭，又稱牽?；▏婎^。水膜晶瑩透亮，喇叭花噴頭的噴泉效果較小，常在室內和庭院景觀內使用。可以通過閥門調節噴頭的流量，也可同時調節頂部的蓋帽，保證水型達到理想的景觀效果。覆蓋直徑0.3～1.0 m。

（2）蘑菇噴頭。蘑菇噴頭所形成的水膜比較均勻，噪音小，形狀與蘑菇相似，水膜晶瑩透亮。工作壓力約15.0～55.0 kPa。

2.1.6 撞擊噴頭顧名思義，撞擊噴頭是通過水流經過增壓后，撞擊所形成特定形狀的噴頭，霧森噴頭就是典型的撞擊式噴頭，霧森噴頭有旋流式和撞針式2 種。

（1）旋流式霧森噴頭。旋流式霧森噴頭的出水孔徑較小，一般不足1 mm，所以該噴頭對水質的要求較高，所形成的效果為霧狀小水珠，與自然霧景觀相似。工作壓力最大可達到7.0 MPa。

（2）撞針式霧森噴頭。撞針式霧森噴頭與旋流式噴頭相似，但其效果比旋流式噴頭更細膩。顯著的特征是出水口處設有特制針狀裝置，所以一般不在人接觸到的地方使用。噴頭孔徑最大只有0.3 mm。

2.1.7 組合噴頭

組合噴頭是由多種或者1 種噴頭組成，噴嘴至少2 個。三層花噴頭和鳳尾噴頭是此類噴頭的代表。

（1）三層花噴頭。其特點是中心水柱較高，外圍2圈向外拋灑，形成3 個層次的水花效果。工作壓力約為20.0～80.0 kPa。

（2）鳳尾噴頭。其特點是鳳尾噴頭由多個直射型噴頭以直線的形式排布組成，噴頭底部有1 個配水室，所形成效果與鳳凰尾巴相似。工作壓力為50.0～200.0 kPa。

2.1.8 數碼搖擺噴頭

數碼搖擺噴頭是一種特殊的噴頭，準確來說是一種噴頭載體，是通過信號控制使安裝于其上的噴頭擺動、甚至旋轉的裝置可以使各類噴頭增加動態效果。數碼搖擺噴頭有一維和二維之分，一維搖擺噴頭可以沿1 個軸旋轉1 周。二維搖擺噴頭多1 個搖擺裝置，可在三維空間上旋轉。因其多變的效果，常在音樂噴泉中使用。數碼搖擺噴頭只有DN40 和DN50 2 種連接規格。

2.2 噴泉水泵

噴泉水泵是為噴泉提供動力的主要設備，是組成噴泉系統非常重要的一部分，水泵也是決定噴泉噴高的重要因素，不同揚程的水泵決定噴泉水柱的高度，改變水泵的轉動速度，也可改變噴泉水柱的高度[10]。目前市場上水泵的種類繁多，但用于噴泉行業的主要是離心泵和潛水泵。

2.2.1 離心泵

離心泵是最早用于人工噴泉的機器。離心泵能夠為噴泉提供動力，是通過葉輪轉動而產生機械能，使其具有運輸水或者其他液體的功能。離心泵的組成部件大致有泵體、泵軸、電機和進出口連接口等，有立式與臥式2 種[11]。此類水泵不能直接放置在水中，需要建設專用泵房，且泵房高程需低于噴泉水面高程。此類水泵多用于人們可直接接觸到的噴泉，防止觸電，保證噴泉的安全使用。

2.2.2 潛水泵

潛水泵就是將泵體完全放置在水中的水泵。潛水泵有管網簡單、噪音較小、快速啟閉和高效率等優點，因此在噴泉工程建設中，成為最常用的噴泉水泵。潛水泵也有立式和臥式之分，噴泉潛水泵一般使用臥式潛水泵。潛水泵功率范圍較大，最小功率為0.75 kW，最大功率可達到上百千瓦。

2.3 閥門管道

通常情況下，噴泉的噴頭與水泵不會直接連接，2者之間需要1 個媒介來連通。閥門管道就是連接噴頭與水泵的重要媒介，水從水泵被運輸到管道，穿過閥門管道到達噴頭噴射而出，形成完整的噴泉系統[12]。

2.3.1 閥門

市場上有各種類型的閥門，總體上歸納為4 大類，即截止類閥門、調節類閥門、限制流向類閥門和排氣類閥門。噴泉用閥門主要是前3 類閥門，如球閥、止回閥、閘閥、調節閥和電磁閥等，可以調節噴泉管道的水壓與流量，控制水柱高度。當管道直徑小于50 mm 時，如需要安裝閥門連接件，建議使用截止閥，當管道直徑在50 mm 及以上時，則需用閘閥來連接。

2.3.2 管道

噴泉用管道有金屬管道、銅管、塑料管及復合管等，每種類型的管道內水流速度應控制在表1 規定的范圍內。

表1 管道流速要求

2.4 其他配件部分

噴泉系統除了以上3 大部件以外，還需要各類燈光、電纜等。燈光與水相互不斷變化、配合，增加噴泉的表現效果且使噴泉具有在夜間也能使用的功能[13]。在噴泉工程中，有專用的噴泉水下燈。旱噴和較低噴高的直線型噴泉，一般使用中孔燈。啟動和控制噴泉，需要各類電纜的支持，為噴泉提供電力與信號等。

3 噴泉設計的一般規范

3.1 噴泉水質要求

噴泉設計必須符合國家現行的各類相關標準，如：

（1）GB 50265—2022《泵站設計規范》；

（2）CJ/T 209—2016《噴泉噴頭》；

（3）GB/T 14976—2012《流體輸送用不銹鋼無縫管》；

（4）GB 7000.1—2015《燈具 第1 部分：一般要求與試驗》；

（5）GB 7000.218—2008《燈具 第2-18 部分：特殊要求.游泳池和類似場所用燈具》；

（6）GB 50015—2019《建筑給水排水設計規范》；

（7）GB 50275—2010《風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規范》；

（8）其他相關的規定、規范[14]。

噴泉設計除了滿足以上各類規范的要求以外，還應考慮水質、周邊環境和以人為本等因素。

簡單來說，噴泉就是水的應用，所以噴泉設計中對水的質量作了一定要求。

（1）若噴泉所用的水源與人體有接觸時，水的質量要求應滿足國家現行標準GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中規定的Ⅲ類水源標準。

（2）人體未直接與水源有接觸的噴泉用水，水的質量要求應滿足國家現行標準GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中規定的Ⅳ類水源標準；若噴泉水質無法滿足以上規定時，應對水源做凈化處理。

3.2 因地制宜

噴泉的設計應與周邊環境相融合，這影響著人們對噴泉的觀看體驗。因此，需要確定好噴頭的數量與位置，然后考慮每個噴頭的噴高、擺動及變化等，最后還需結合不同噴頭類型的組合所形成的整體效果[15]。如噴泉設計在中小型人工水域中，水域的半徑需要比噴泉的噴高大1.5 倍，以確保噴泉水柱的水花散落后跌落在水域內。

3.3 噴泉設計時要遵循以人為本的原則

噴泉設計需要把人的感官如視覺、聽覺甚至觸覺考慮進去，只有這樣，人們才會與噴泉存在聯系，從而激發人們對噴泉的興趣甚至與噴泉產生共鳴。根據人類眼睛的視覺特征，通常情況下，人類的水平視線角度的最佳范圍為45°，垂直視線角度的最佳范圍為30°。因此在設計噴泉的范圍和高度時，需把這個因素考慮進去，只有這樣，噴泉的設計才會更加科學，更加人性化。

4 結束語

噴泉是一種景觀點綴，更是一種娛樂性、創新性景觀藝術。不僅能為社會帶來可觀的社會價值與經濟效益，更能為人們帶來歡樂體驗，滿足人們的精神文化需求。我國噴泉行業具有良好的發展前景，但目前正處于初步階段，且缺乏系統研究，導致從業人員無法形成統一有效的溝通和研究，從而危及噴泉的健康發展。本文就噴泉類型、系統組成和設計一般規范進行了系統的概述，幫助從業人員根據噴泉的規模、噴高和控制方式等給噴泉定性，為噴泉的研究提供基礎；根據噴泉的系統組成，為從業人員研究噴泉提供方向和側重點；根據噴泉設計的一般規范，從業人員在設計時保證噴泉工程的安全、人性化等，促進噴泉的健康可持續發展。