淺談水工建筑造型設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題

楊 琳，趙 彧

（1.西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院，陜西 西安 710055；2.陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710100）

現(xiàn)代社會(huì)強(qiáng)調(diào)物質(zhì)文明和精神文明兩手抓，就對(duì)水工建筑設(shè)計(jì)提出了越來(lái)越高的要求。水工建筑在保證其工程質(zhì)量和使用功能的基礎(chǔ)上，還要追求更美的外觀效果及人文內(nèi)涵，尤其是許多水利工程建筑已成為當(dāng)?shù)氐穆糜尉包c(diǎn)。但仍有部分水工建筑在設(shè)計(jì)上只注重功能、質(zhì)量的要求，忽略水工建筑給人的印象也應(yīng)該是視覺(jué)上美的享受。

1 現(xiàn)代水工建筑實(shí)例及設(shè)計(jì)上的相關(guān)問(wèn)題

水工建筑歷史悠久，最早的水工建筑出現(xiàn)在公元前2900年，就是埃及的尼羅河上一座高15m、長(zhǎng)240 m的擋水壩。在中國(guó)，比較著名的就是出現(xiàn)在公元前256～前251年并延用至今的都江堰工程，是引水灌溉工程的典范。這些悠久的水工建筑都是憑借工匠們的經(jīng)驗(yàn)修建而成，現(xiàn)代水工建筑則建立了不斷完善的理論，技術(shù)水平也很大程度的提高。接下來(lái)就以幾個(gè)實(shí)例來(lái)展示現(xiàn)代水工建筑的特點(diǎn)。

1.1 加州生命+水博物館

生命+水博物館源于Diamond Valley Lake(DVL)——鉆石谷湖的建設(shè)。DVL是北美最大的人造儲(chǔ)水湖，坐落在半干旱氣候的加州，靠近Hemet，可以為南加州提供6個(gè)月的緊急供水。DVL（水面約18.2 km2）在山谷的兩端各建有一座大壩，大壩一度成為美國(guó)歷史上最大的土石方工程。隨著大壩的建設(shè)，為保護(hù)挖掘出的考古物品，及古生物化石相關(guān)的物品，在靠近東面大壩的一塊地方，選定建設(shè)博物館，一個(gè)用來(lái)進(jìn)行生命與水的博物展示及教育，一個(gè)用來(lái)展示考古物品及古生物。

項(xiàng)目2007年建成，是美國(guó)第一座獲得LEED白金級(jí)認(rèn)證的博物館。建筑面積5780m2（Center forWater Education約2137m2，WesternCenterforArchaeologyandPaleontology約 3066m2，其余是輔助用房），平方米造價(jià)近4萬(wàn)元人民幣。建筑形式模仿水電站泵房的排列，韻律感明顯（如圖1所示）。

圖1 建筑造型、建筑總平面布置

該項(xiàng)目使用的可持續(xù)措施比較多，包括太陽(yáng)能使用、光伏電板、保溫隔熱層、輻射制冷/采暖、遮陽(yáng)、通風(fēng)節(jié)能、節(jié)水滴灌、回收用水等等，以及景觀使用大壩建設(shè)過(guò)程中挖出廢棄的巖石。其中屋頂安裝的3000塊光伏電板，設(shè)計(jì)功率為540 kW，產(chǎn)生的能源可以滿足建筑需要的68%或者整個(gè)園區(qū)的47%。同時(shí)延長(zhǎng)25%的屋面覆蓋層使用時(shí)限（如圖2、3所示）。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工是一體的。專為博物館項(xiàng)目，兩個(gè)建筑師（Michael B.Lehrer,FAIA,Mark Gangi,AIA）一個(gè)施工管理人員-Frank P.Gangi（MBA）共同成立了Lehrer+GangiDesign+Build公司，這樣在時(shí)間和預(yù)算控制時(shí)，更為有效。

1.2 陜西引漢濟(jì)渭工程

作為陜西省十大水利工程之一，工程主要由黃金峽水庫(kù)樞紐、黃金峽水源泵站、黃金峽至三河口輸水工程、三河口水庫(kù)和秦嶺隧洞等五部分組成?？偣て?8個(gè)月，計(jì)劃2017年實(shí)現(xiàn)初期調(diào)水5億m3，2030年實(shí)現(xiàn)15億m3最終調(diào)水規(guī)模。工程總體布局為，在漢江干流及其支流子午河上分別興建黃金峽水利樞紐和三河口水利樞紐，由最南端的黃金峽水庫(kù)提水，到達(dá)中段三河口水壩，與三河口庫(kù)水統(tǒng)一調(diào)配，水沿隧洞輸向秦嶺北麓，進(jìn)入關(guān)中。

圖2 建筑平面、立面

圖3 建筑屋頂光伏電板、建筑外廊

黃金峽水利樞紐水庫(kù)壩址位于漢江干流黃金峽鍋灘下游2 km處，主要任務(wù)是攔蓄漢江河水，雍高水位，兼顧發(fā)電。（如圖4所示）

圖4 黃金峽水利樞紐工程效果圖

圖5 三河口水利樞紐工程效果圖

三河口水利樞紐是整個(gè)調(diào)水工程的調(diào)蓄中樞。壩址位于佛坪縣與寧陜縣交界的子午河峽谷段，攔河壩最大壩高145 m，總庫(kù)容7.1億m3，壩后泵站總裝機(jī)功率2.7萬(wàn) kW。（如圖5所示）

目前這兩個(gè)水利樞紐工程仍然在建設(shè)中，并配套設(shè)計(jì)了相關(guān)的旅游生態(tài)景觀與水利工程相結(jié)合，設(shè)計(jì)方案還在繼續(xù)深化中。這也是中國(guó)水工建筑設(shè)計(jì)建造進(jìn)步的表現(xiàn)，注重環(huán)境價(jià)值的再提升，對(duì)生態(tài)景觀的充分利用，從而對(duì)環(huán)境、水土進(jìn)行保護(hù)。

通過(guò)對(duì)這兩個(gè)中外實(shí)例的比較，可以總結(jié)出現(xiàn)在水工建筑的共同特點(diǎn)是：充分利用水工建筑水利功能使用周期有限的局限性創(chuàng)造多樣化的功能；注重對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)，在選擇建筑材料方面做到就地取材、廢舊利用；建筑造型設(shè)計(jì)上做到與水利工程相協(xié)調(diào)，主要表現(xiàn)在建筑選型上利用水利工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作為主導(dǎo)因素。同時(shí)可總結(jié)出中外水工建筑的區(qū)別在于國(guó)外的水工建筑在可持續(xù)發(fā)展和綠色措施上，做的更為細(xì)致和具體，更反映在建筑造型設(shè)計(jì)上，這也是之后在做我國(guó)水工建筑時(shí)應(yīng)該著重考慮的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。還可看出項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，國(guó)外的工程設(shè)計(jì)以及施工的安排更為合理。綜上所述，可得出以下水工建筑造型設(shè)計(jì)要點(diǎn)的結(jié)論。

2 水工建筑造型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

水工建筑物設(shè)計(jì)包括：選址，如壩址、閘址、洞線、渠線的選擇；選型，即選定建筑物的結(jié)構(gòu)形式，如壩型選擇；水力計(jì)算；結(jié)構(gòu)計(jì)算；工程細(xì)部設(shè)計(jì)，確定地基處理方案，觀測(cè)設(shè)計(jì)以及合理布置各個(gè)建筑物等。如此復(fù)雜的水工建筑設(shè)計(jì)需要多學(xué)科合作方可完善，除基礎(chǔ)學(xué)科外，還與水力學(xué)、水文學(xué)、工程力學(xué)、巖石力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、建筑設(shè)計(jì)、建筑材料以及水利勘測(cè)、水利規(guī)劃、水利工程施工、水利管理等密切相關(guān)。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的就是完美結(jié)合建筑形式和建筑功能，與總體規(guī)劃中的環(huán)境設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，將可持續(xù)發(fā)展作為主要的設(shè)計(jì)理念[1]。最后就是強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計(jì)的四個(gè)原則：經(jīng)濟(jì)、美觀、實(shí)用、綠色。

2.1 水工建筑造型設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題

（1）總平面設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到選址、地基處理以及布置各個(gè)建筑物和景觀。這個(gè)環(huán)節(jié)中對(duì)建筑造型設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響的因素主要有選址的地域特色、該地特有的建筑材料；總平面規(guī)劃時(shí)建筑與景觀的相對(duì)位置，采景的方式會(huì)影響建筑形式設(shè)計(jì)；地基的處理方式可影響到建筑的體量大小和體塊布置關(guān)系[2]。

（2）水工建筑平面設(shè)計(jì)會(huì)以滿足水利工程基礎(chǔ)功能為主導(dǎo)因素，因此建筑結(jié)構(gòu)選型相對(duì)穩(wěn)定，在一定程度上對(duì)建筑造型設(shè)計(jì)有很大的局限性，這是水工建筑造型設(shè)計(jì)無(wú)可避免的重要影響因素之一[3]。

（3）綠色建筑的設(shè)計(jì)要求也會(huì)是水工建筑造型設(shè)計(jì)的一個(gè)重要影響因素。

（4）水工建筑設(shè)計(jì)涉及的學(xué)科較多且復(fù)雜，因此各專業(yè)之間的配合不默契，對(duì)建筑造型設(shè)計(jì)也產(chǎn)生消極的影響[4]。

2.2 水工建筑造型設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題

（1）總平面設(shè)計(jì)過(guò)程中就應(yīng)根據(jù)選址、材料、基地的現(xiàn)狀等對(duì)建筑造型有初步的計(jì)劃和設(shè)想，在建筑造型設(shè)計(jì)的過(guò)程中再加入當(dāng)?shù)氐牡赜蛭幕厣?，并在總體規(guī)劃時(shí)就考慮到自然環(huán)境景觀、人為設(shè)置景觀和建筑造型的搭配，可以傳統(tǒng)的建筑造園方式處理景觀和建筑之間的關(guān)系，將建筑作為景觀設(shè)計(jì)的其中一個(gè)元素[5]。

（2）平面功能設(shè)計(jì)的局限是對(duì)建筑造型設(shè)計(jì)影響較大的一個(gè)因素。針對(duì)這個(gè)局限，建筑造型設(shè)計(jì)就需要在建筑立面和材料選用上做出變化和創(chuàng)新。建筑立面上可做出合理的虛實(shí)對(duì)比、比例適宜的高低層次變化，也可在開(kāi)窗形式、輔助空間設(shè)置等方面做出美觀創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。建筑材料選用上可就地取材，做出地域特色，也可采用新型環(huán)保材料或廢舊利用材料均可做出不同情感的建筑造型[6]。

（3）綠色建筑設(shè)計(jì)要求建筑成果最好是被動(dòng)式建筑，充分利用自然資源，做到良好的通風(fēng)設(shè)計(jì)，被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)等，這些要求在建筑造型上也都會(huì)有相應(yīng)的表達(dá)，例如通風(fēng)的方式就影響到門(mén)窗洞口的開(kāi)設(shè)方法和位置，被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)就會(huì)影響到建筑立面的通透性和材料選擇等[7]。

（4）可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念是建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要發(fā)展方向，這個(gè)理念在設(shè)計(jì)中會(huì)主要體現(xiàn)在建筑造型和景觀設(shè)計(jì)。建筑造型主要通過(guò)材料的選擇，體型、體塊的關(guān)系，建筑內(nèi)部及立面綠化等方面展現(xiàn)這一重要的設(shè)計(jì)理念[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

水工建筑對(duì)生態(tài)環(huán)境具有非凡的意義，它是調(diào)節(jié)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要元素，也是通過(guò)建筑藝術(shù)創(chuàng)作形成的一道優(yōu)美風(fēng)景線。在今后的發(fā)展中要不斷總結(jié)新的設(shè)計(jì)方法，不僅要將水工建筑做的實(shí)用、美觀，更要將可持續(xù)發(fā)展的理念貫穿整個(gè)水工建筑設(shè)計(jì)。

[1]高文化，兆楠等，論水工建筑的設(shè)計(jì)研究方法[J].科技資訊，2012.

[2]尹三春，工程設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決對(duì)策淺析[J].硅谷，2008.

[3]郭光華，水利工程建筑設(shè)計(jì)初探[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010.

[4]程力哲，對(duì)水利工程建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究［J］.黑龍江科技信息，2011（18）:310.

[5]張楚漢，水工建筑學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

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[7]許勇，曹先玉，淺談水利工程中的建筑設(shè)計(jì)[M].山東：山東水利出版社，2004.

[8]楊立信，水利工程與生態(tài)環(huán)境[M].河南：黃河水利出版社，2004.