全国民用建筑工程设计技术措施 水景喷泉.docx

1、全国民用建筑工程设计技术措施 水景喷泉11水景喷泉本章所述水景喷泉工程包括人造镜池、溪流、瀑布和喷泉，以喷泉为主。11.1水景喷泉工程的类型11.1.1按工程规模划分水景喷泉工程可按规模划分为：特小型、小型、中型、大型和特大型等数种，如表11.1.1所列。表11.1.1喷泉工程规模 规模划分依据特小型小型中型大型特大型设备投资（万元）1010505050050010001000喷头数量（个）1001003003001000100030003000装机总功率（KW）101010010040040020002000注：1.特小型三项划分依据应全符合，其他型仅一项符合即可。2.设备投资仅包括设备、材

2、料、器件等部分的投资额，不包括土建、电源、给排水、绿化等工程费用。11.1.2按控制方式划分1 手控喷泉：喷水造型和照明灯光固定不变或靠手动操作变化的喷泉工程。2 程控喷泉：喷水造型和照明灯光的变换组合采用程序控制器按预编程序自动运行的喷泉工程。3 音乐喷泉：喷泉造型和照明灯光的变换组合采用音乐信号自动控制与音乐信号同步协调运行的喷泉工程。控制系统除音乐信号的采集、处理、放大等功能外，还可以包括乐曲管理、计算机辅助配曲、喷泉多媒体仿真演示等人工智能。4 特控喷泉：喷水造型和照明灯光的变换组合采用特殊控制方式（如定时、光电、感应、风速、水力、声响等控制）自动运行的喷泉工程。多应用于功能性和娱乐性

3、喷泉，如时钟喷泉、踏泉、喊泉、追随泉等。11.1.3 按喷泉水池形式划分1 水泉：喷泉水池水面敞露的喷泉工程，包括设在江、河、湖、海中的喷泉工程。2 旱泉：喷泉水池水面隐蔽在地下，地面敞露，游人可在喷水间穿行、戏耍，停喷后喷泉地面可作其他用途的喷泉工程。3 水旱泉：既可形成敞露水面供游人观赏、涉水，也可降低水位后露出地面，供游人玩耍、通行或作其他用途的，兼有水泉和旱泉特点的喷泉工程。11.1.4 按造景水泵类型划分1 潜水泵喷泉：造景循环水采用潜水泵供水，水泵在水池内就近布置，不设专用水泵房的喷泉工程，目前国内大多数水景工程为此类型。2陆用泵喷泉：造景循环水采用陆用泵供水，水泵布置在专用水泵房

4、或水泵井内的喷泉工程。11.1.5 按喷泉设备移动性划分1 固定式喷泉：喷泉设备（喷头、管道、水泵等）、照明设备、控制设备和喷泉水池均固定设置，不可随意移动的喷泉工程。大多数喷泉工程，尤其是中型以上工程为此类型。2 半移动式喷泉：喷水设备和照明设备可随意移动，但控制设备和喷泉水池固定设置的喷泉工程。3 移动式喷泉：喷泉设备、照明设备、控制设备和喷泉水池均可移动，一般时将四者组装在一起的定型化、设备化、可整天移动的特小型或小型喷泉设备。11.1.6按喷水高度划分1 普通喷泉：垂直喷水高度在50m以内，基本可按一般水力计算公式计算（包括修正系数的应用）的喷泉工程。2 高喷喷泉：垂直喷水高度在50m

5、100m范围内，常用水力计算公式已不适用的喷泉。3 超高喷泉（百米喷泉）：垂直喷水高度在100m以上的喷泉工程。12.2基本水流形式及其采用的喷头基本水流形式（姿态）和形成该水流形式的喷头如表11.2.0所述。表11.2.0基本水流形式及其采用的喷头大类特征分类特征种类特征采用喷头静水水面开阔不流动镜池水面平静浪池水面波动流水在重力作用下流动的水流平流基本沿水平方向流动溪流蜿蜒曲折的潺潺水流渠流规整有序的水流慢流四处漫溢的水流跌流突然跌落叠流落差较小多次跌落瀑布落差、流量均较大的跌落水帘落差较大的膜状或线状跌流壁流落差较大的附壁跌流孔流自孔口或管嘴流出的跌流旋流沿同心作圆周流动单旋流仅有一个旋

6、心多旋流有两个或两个以上旋心喷水在压力作用下自特制喷头中喷出的水流纯射流自直流喷头喷出的细长透明水柱固定单射固定单嘴射流固定单射喷头可调单射可调单嘴射流可调单射喷头层花多喷嘴多向辐射射流层花喷头集流多喷嘴平行射流集流喷头开屏多喷嘴在同一平面内的辐射射流开屏喷头水膜射流自成膜喷头喷出的透明膜状水流半球半球型膜状水流半球喷头喇叭花喇叭花型膜状水流喇叭花喷头蘑菇蘑菇型膜状水流蘑菇喷头扇形扇形型膜状水流扇形喷头锥形锥形型膜状水流锥形喷头泡沫射流自泡沫喷头喷出的气水混合水柱冰塔粗壮高大的冰塔状掺气水流冰塔喷头玉柱柱状掺气水流玉柱喷头涌泉粗壮低矮的涌泉掺气水流涌泉喷头雾状射流自成雾喷头喷出的雾状水流扇形水

7、雾扇形雾状水流扇形水雾喷头玉柱水雾玉柱形雾状水流玉柱水雾喷头锥形水雾锥形雾状水流锥形水雾喷头旋转自旋转喷头喷出多根水柱，在反作用力下，形成绕轴心旋转水流旋转水晶球多根水柱旋转形成水晶球形的水流旋转水晶球喷头盘龙玉柱多根水柱旋转形成盘龙形的水流盘龙玉柱喷头复合由多种形式的喷头组合形成一种独特的复合水流扶桑由多个可调单射和水膜射流组成的水流扶桑喷头半球蒲公英多个圆形膜状水组成的半球蒲公英形水流半球蒲公英喷头蒲公英多个圆形膜状水组成的球形蒲公英形水流蒲公英喷头其他水流特殊形式的水流珠泉自水面下涌起的串串气泡流涌流自水面或地面下向上涌出的非掺气水流11.3喷水造型设计11.3.1 喷水造型设计原则1

8、统一协调1）与总体规划协调一致。按照总体规划要求，水景可为中心主体景观，也可为其他景观的辅景、点缀或衬托，应服从总体规划需要设计喷水造型；2）与环境特征、建筑形式相协调。环境和建筑形式可能是西式或中式，可能热烈或宁静，可能庄重或活泼，水景喷泉形式应与之相协调；3）与场地和建筑的体量相协调。喷水高度、水景范围与场地和建筑物的体量协调相称，其最大视角一般应接近建筑物的视角要求，对于热烈、庄重环境，为了取得震撼作用，其视角可以适当增大。2 对称和规则布置对于热烈、庄重尤其是大型喷泉，喷水造型应尽量对称布置（可为中心对称、轴线对称或多中心轴对称），使之有规律、有节奏、有中心、避免杂乱无章；对于活泼、宁

9、静、随意的环境喷泉当然也可自由散点布置。3 突出重点水型一座喷泉由多组水形组成时，其位置布置体量大小、控制方式等都应有所侧重，使水景可以形成中心重点，使喷水造型有主次、疏密、集散、高低、虚实、粗细、刚柔、动静、明暗等起伏变化。避免各种水形平均分配，平淡无奇。4 喷头和灯光要密度适当根据喷泉特征要求确定喷头和灯具的数量。对于热烈多变的程控和音乐喷泉单位面积的平均数量可多一些（一般喷头13个/），其他情况下可适当减少。有些庄重而宁静的场合甚至可仅设几只高大水柱。5 水形选择要适当应根据水景特性选择适当的水形。1）热烈喜庆、活泼欢快的场合：可选择纵向和横向摇摆、扭摆、海鸥、旋转、水轮、跑泉、跳泉、波

10、浪、踏浪、礼花、孔雀开屏、变形水幕等水形；2）庄重肃穆、开阔大气的场合：可选择冰塔、高喷、超高喷、集束、雪柱、水幕、水炮、彩虹、镜池、瀑布等水形；3）祥和抒情、轻柔、幽静的场合：可选择珠泉、涌泉、半球、喇叭花、蒲公英、水雾、镜池、溪流、叠流、壁流、孔流、漫流等水形；4）特殊场合和有条件时：也可创意设计一些特殊的水形，如旋流、波浪、激浪、爆炸、跳泉、水雕塑、字幕显示等；5）有些场合常兼有多种特性，水形选择范围更加广泛。6留意水形对环境的影响有些水形水滴飘散较远，如高喷、超高喷、摇摆、水雾等，有些水形噪声较大，如瀑布、冰塔、雪柱、集束及其他高喷等，选用时应留意其对环境的影响。7 充分利用地形地貌、

11、自然景物、建筑物（或构建物）的高低错落特点，使水景与环境融为一体，自然协调。8 注意发挥水景工程的综合作用水景工程常常具有较大的水池，处理得当可兼作儿童戏水池、喷灌储水池、消防储水池、冷却水循环水池等，不仅可节省其他工程费用，还有利喷泉水池的换水净化。9 充分满足人们的亲水习性有条件时应尽量抬高水泉池水的水面，使之更接近人体，旱泉则应尽量创造条件使游人能够参与戏水。10 发挥多专业协作配合和专业公司的作用大型程控和音乐喷泉需要多专业协作配合才能设计好，由专业公司配合或承担设计是搞好复杂喷泉工程设计的捷径。11 冬季结冰地区的水景工程，管道，水池等都应便于泄空，有些工程还应考虑冬季加热、保温、覆

12、盖保护等。11.3.2 喷水造型的构成1 独立喷水造型的构成独立喷水造型由前述要求水压接近的基本水形组成，是喷泉工程的最小独立运行单元或系统。它可由一台水泵或一个阀门供水的一组喷头组成，也可由多台水泵或阀门并联供水的一组喷头组成。2 组合喷水造型的构成组合喷水造型由若干独立喷水造型组合而成，构成完整的喷水景观。简单的喷泉工程可仅由一组独立喷水造型构成。复杂一些的尤其是程控和音乐喷泉工程，常由多组独立喷泉造型构成，它们依靠水泵或阀门的相互切换、组合，可构成多种组合喷水造型。3 喷水造型构成的注意事项1）喷水造型构成的美学原则与一般绘画、摄影、雕塑等艺术构图原理相同，所以喷泉工程设计者应具备一定的

13、美术理论知识和丰富的想象能力。2）要避免各基本水形和各独立喷水造型的水柱相互碰撞打架。3）为有利供电系统稳定运行，各组合喷水造型的用电总功率不要悬殊太大。4）构成组合喷水造型的各独立喷水造型最好不要一起切换，可一组组地切换，逐步由一种喷水景观向另一种喷水景观过渡，以便减少对运行电力系统的冲击和防止水景景观“冷场”。5）为提高观赏效果，应充分发挥自动控制的作用，尽量使水流的运行表演处于连续不断的动态变化过程之中。动态变化包括：水形组合变化、喷水高低变化、喷水射程变化、喷水疏密变化、喷水方向变化和喷水色彩和照度变化等。11.3.3 最大喷水高度1 为避免风吹水量损失过大、影响观赏和周围环境，一般情

14、况下最大喷水高度应小于或等于收水距离（喷头至水池收水边际即池内壁或收水坡度起始线的距离）。个别短时喷水的水柱可适当增大喷水高度，但也应小于或等于2倍收水距离。2 各种喷头的喷嘴直径在喷水高度达到一定值后，水柱就会开始严重分散或雾化，这不仅影响观瞻还浪费能量和水量，所以对不同型号和规格的喷头，其最大喷水高度要加以限制。常用直流喷头水力计算表中有一条加粗网格线，即为最大喷水高度的参考限制线。11.4 水景喷泉的运行控制11.4.1 控制对象控制对象往往布置中条件恶劣的环境中（大部分布置于水下或潮湿部位）：一般布置分散、控制距离较远；控制对象常是连续、频繁动作；所以对其应有严格要求。喷泉的控制对象及

15、控制内容主要有以下几部分：1 电机部分1）水泵电机控制水泵的启停和转速变化；2）摇摆机构电机控制摇摆机构的启停、转速和停止位置；3）摇摆机构步进电机控制摇摆机构的启停、转速、转数和停止位置;2 阀门部分1）电磁阀控制阀门的开关；2）气动阀控制阀门的开关；3）液压伺服阀控制阀门的开关和开启度；4）比例调节阀控制阀门的开关和开启度；5）电动调节阀控制阀门的开关和开启度。3 灯光部分1）水下灯控制灯的开关、亮度和颜色变化；2）强光灯控制灯的开关、亮度、颜色和图案变化；3）光纤灯控制灯的开关、颜色和变化组合；4）激光灯控制灯的开关、亮度、颜色、图案变化。4 自动开关部分有些喷泉工程需要对多种自动开关进

16、行控制，常用的有液位开关、压力开关、光电开关、感觉开关、行程开关等。5 综合控制部分大型音乐喷泉和水景表演系统，要求喷水与大型投影系统、大型激光表演系统、大型灯光表演系统、喷火系统、烟花系统、烟雾系统、现场音响系统等进行联合表演控制。11.4.2 控制方法1 手动控制：即将喷头和照明灯具分成若干组，每组分别设置控制阀门（或专用水泵）和开关。根据需要可手动开启其中一组、多组或全部。每组喷头设置有流量、压力调节阀，可人工调节其喷水流量、喷水高度和射程等。是最简单的运行控制方式。2 程序控制：将喷头按照喷水造型要求进行分组，每组分别设置专用水泵或控制电动阀（或气动阀、电磁阀等）。利用时间继电器、可编

17、程序控制器或计算机，按照预先输入的程序，使各组喷头和灯具按照程序运行。因为可编程序控制器具有很大的内存容量，又有很多触点可以接出，同时每对触点还允许相当的电流容量，所以为组编丰富多彩、变化多端的水流造型和照明灯具的色彩变化创造了有利条件。3 音乐控制1）简单音乐控制：对音乐的节奏、节拍、高低等简单元素，进行实时跟踪采集、分解处理并转换成模拟量或数字量讯号，用以控制水形的高低变化、色彩变换和运行组合。简单音乐控制需要一定的处理速度，以适应多种、迅速变化的要求，一般采用计算机和音频处理器实现。音频处理器负责实现音频到控制信号的转换，然后由计算机进行音频数字量采集处理，输出到控制设备。工作方框如图1

18、1.4.2-1所示。这种控制方式不必对音乐光盘预先进行编辑处理，所以对任何新版光盘甚至现场即兴演奏都可以响应。图11.4.2-1 简单音乐控制工作方框图2）预编辑音乐控制：对特定音乐经过分析后，将其分成若干部分，选择最能表达音乐内涵的一种或几种水形及灯光控制信号，按序存储在控制器内，并接受音乐开始信号启动。工作时，控制器将编辑的每部分音乐的时间，传送给水形组合电路，把预编辑的水形命令，发送给驱动电路，使音乐与喷水造型既保证同步又按指定组合表演。3）多媒体音乐控制：应用多媒体计算机把音源、水形、图形、灯光、激光和焰火等多个不同系统的管理集成于一体的控制，是目前喷泉的最高表现形式。由于多媒体音乐控

19、制系统的复杂性，加上对其它表演媒体的控制，可能需要多台工业计算机联网同步运行。以喷泉为主体的控制方框图如图11.4.2-2所示。图11.4.2-2 以喷泉为主体的多媒体音乐控制方框图随着其它表演系统的重要性的提高，为了使多个系统同步工作和系统管理，有时增加一台总控计算机，来实现多系统整合，使其它表演系统不再附属于喷泉系统而独立起来。总控系统通过网络（以太网）与各分系统连接起来，总控软件设计是以时间为主线的多轨控制，随时间的发展向各系统发送表演控制指令，通过网络采用远程管理软件，可远程管理各系统计算机，控制系统方框图如图11.4.2-3所示。图11.4.2-3 独立总控的多媒体音乐控制方框图多媒

20、体音乐喷泉控制软件方框图，如图11.4.2-4所示。图11.4.2-4多媒体音乐喷泉控制软件方框图11.4.3 控制系统类型控制系统的类型，应根据喷水系统和其他相关系统的具体情况、要求经成本核算后确定，常用控制系统类型有以下几种：1 集中式控制系统：由一台主控机实现控制的运算和信号输出，即所有的控制线路都由一台控制机引出，发出执行命令。优点是便于系统的组织和管理，缺点是线路集中可靠性差，当控制机发生故障时。整个系统将无法工作，适合设备布置较集中，控制距离不远的系统采用。2 分布式控制系统：以多个现场专用控制设备为基础，通过某种网络方式连接成一个系统。现在已开发出现场阀门控制器、现场灯光控制器、

21、现场变频控制器等专用控制设备。这些设备可分布中喷泉工作的现场，通过通讯线路把这些控制器连接到控制主机。适合多处喷泉景点，分散布置相距较远的工程采用。3 现场总线控制系统：采用现有的标准现场总线系统实现对设备的控制，如ProfiBus、INTERBus、CANBus等，总线上可连接各种I0、DA、AD等模块，也可连接上面提到的现场专用喷泉控制设备。现场总线系统可靠性较高，设备成熟，适合各种大型水景工程的控制。4 网络控制系统：以以太网为基础的控制系统，偏向于控制管理和数据应用，实时性差，中喷泉控制中主要是用来管理多个系统间的事务管理、数据交换、操作管理等，一般与其他控制系统互补应用，形成更强大更

22、易于管理的系统。5 综合控制系统：对于大型、综合性喷泉，往往综合采用以上各种系统类型。11.5 水景喷泉工程的给水排水系统设计水景喷泉工程的给水排水系统设计主要包括以下方面：1 水景喷泉工程的水源种类与给排水方式选择;2 水景喷泉工程的水造景循环系统设计；3 水景喷泉工程的水处理系统设计；4 水景喷泉工程的水池设计；11.5.1 水景喷泉工程的水源种类与给水排水方式选择根据给水水源种类和排水去向不同，水景喷泉工程的常用给水排水方式举例如下。设计时应根据当地具体条件参照选用。图中仅绘出流主要管线联系，设计时应根据具体情况加以完善。1 雨水雨水道方式：以回收雨水为水源，尾水排至雨水道的方式。风吹

23、蒸发雨水收集管原水充水补水排污泄空溢流排水（大雨时）溢流回水渗漏图11.5.1-1雨水雨水道方式2 水体水体方式：以天然或人工水体（河、湖、库）为水源，尾水再排至水体的方式。3 再生水雨水道方式（重力回水）：以再生水为水源，尾水排至雨水道，且重力回水的方式。4再生水雨水道方式（提升回水）：以再生水为水源，尾水排至雨水道，且水泵提升回水的方式。图11.5.1-4 再生水雨水道方式（提升回水）5自来水雨水道方式：以自来水为水源，尾水排至雨水道的方式。11.5.2 水造景循环系统设计1 喷泉水造景循环系统划分除具有足够水压的水源可供利用外，绝大多数喷泉工程均采用喷泉水体水加压循环供水方式。1）水造景

24、循环系统一般均按照独立喷水造型划分，每个独立喷水造型的水泵、管道、阀门和喷头构成一个独立的最小运行单元，也即水造景循环系统。2）每个水造景循环系统中的喷头，一般型号规格宜相同，要求水压宜基本相同。2 水造景循环系统水力计算1）喷头水力计算（1）各种型号、规格喷头前的水压与出流量、喷水高度和射程等之间的关系，均由试验获得，可参照专用公司提供的资料选用。（2）常用纯射流喷头垂直喷射时，出流量、喷水高度与水压的关系如下： （11.5.2-1） （11.5.2-2）式中：q喷头的出流量（L/s）；h喷水高度（m）；K与喷嘴直径和形状有关的流量系统；H喷头前水压（m）与喷嘴直径有关的喷高系数。（3）常用

25、直流喷头倾斜喷射时，出流量、喷水射程、喷水高度与水压的关系如下： 同式 （11.5.2-1）L=l1+l2=B1H+B2H=B0H h=B3H （11.5.2-4）式中L喷水射程（m）；l1、l2倾斜射流时射流轨迹上升段和下降段的水平投影长度（m）；B0、B1、B2、B3与喷头仰角有关的系数。（4）以上各计算式中的系数和其他类型喷头的计算，可查阅有关手册。（5）以上各计算式是在水压小于和等于20m的条件下试验得到的，且未考虑喷嘴直径的影响。有些虽然提供了其它水压和喷嘴直径时的修正系数，但适用范围仍然有限，且计算繁琐。本书附录表S-1和S-2根据上述计算式，并参考大量工程实践数据，对计算结果进行

26、了修正和扩展，可供工程计算时参考。（6）表S-1和S-2适用的喷头形式:普通喷泉为普通窄角直流喷头，高喷和超高喷泉为广角和超广角直流喷头。对于万向直流喷头，表中的喷高和流量应乘0.95的系数。2）喷泉造景水循环系统配管（1）直线（弧线）配管：一组沿直线或弧线布置的喷头，由一台或多台水泵（或阀门）供水。如图11.5.2-1所示。 （2）环形配管：一组沿环形布置的喷头，由一台多台水泵（或阀门）供水。如图11.5.2-2所示（3）分支配管：总配水管连接多根分支管和多个喷头，再由一台或多台水泵（阀门）供水。如图11.5.2-3所示。（4）单喷头配管：一个喷头由一台或多台水泵并联供水。如图11.5.2-

27、4所示。（5）综合配管方式实际喷泉工程多是前述各种典型配管方式的综合应用，有时还可能需要两层或三层管道叠加，穿插配管，应视具体情况确定。（6）以上是采用潜水泵的配管图式，采用陆用泵的图式类似。3） 管道水力计算（1）一般喷泉工程管道较短（尤其是采用潜水泵时），且管道多设中水下或地下，对噪声要求不严，其设计流速可以较室内给水工程适当提高，见表11.5.2-1。表11.5.2-1管道设计流速管径（mm）25325070100100钢管和不锈钢管（m/s）1.52.02.53.0铜管和塑料管（m/s）1.01.21.52.0（2）水景喷泉的一般管道水力计算方式与给水工程相同，可参考有关资料进行计算。

28、（3）多出口流水力计算：对于向同一组喷头供水，要求喷水高度相近，且喷头前不设调节装置的多口出流配水管（见图11.5.2-5），其干管设计流速，应根据相距最远两个喷头间的，管段长度和允许最大喷水高差计算确定。先算出设计1000i值，再从管道水力计算表中查出符合该条件的管径和流速。设计1000i值如下计算：式中 i管道的水力坡降； h允许最大喷水高度差（m）；L相距最远的两喷头间的管段长度（m）；供水方式系数，单向供水时=1，双向供水时=2；m计算管道沿程水头损失所用公式中的流量指数；N计算管段的喷头数量；K综合系数，可从表11.5.2-2中查出。公式11.5.2-5时根据以下条件推导出来的：干管

29、计算管段管径不变；每个出水口（喷头）的间距和流量相等；干管供水流量全部从沿途出水口（喷头）流出；若为双向供水，两侧供水流量相等；流量指数m值，对于钢管为2，对于塑料管为1.77.表11.5.2-2 综合系数K值表N钢管塑料管单向供水双向供水单向供水双向供水216003200154330863192938571838363742134426720204040522734545214142836237447482232446472450490022994598825105020235347069255851152392478510259751952421484311263052602457491412265853162475495013268253652500500014270354072519503815272354452532506316273754742545508917275355052546512818276555312571514119