關(guān)于噴泉類型、組成與設(shè)計(jì)規(guī)范的綜述

李云開，梁彩鳳

（東莞市環(huán)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(wǎng)，提升到噴泉噴頭噴射而出且具備一定形態(tài)的水景觀的組合體[1]。噴泉水景有2 種起源：①遠(yuǎn)在古希臘，就出現(xiàn)了類似點(diǎn)綴裝飾的水景觀，這是古希臘人利用當(dāng)時(shí)現(xiàn)有的技藝將飲用水進(jìn)行改造而成；②最早在新巴比倫時(shí)期開始出現(xiàn)噴泉水景[2]。從噴泉誕生至今，由于科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，噴泉有了一定的發(fā)展，也被賦予了眾多用途并得到廣泛應(yīng)用。如在氣溫較高的環(huán)境中，噴泉可以降低環(huán)境溫度；在噪音污染嚴(yán)重的施工生產(chǎn)環(huán)境中，噴泉可用于降低噪音；在對(duì)塵埃要求嚴(yán)格的車間、馬路，噴泉可起到增濕、改善周邊環(huán)境及凈化空氣的作用。重要的是，噴泉體現(xiàn)了一種水景藝術(shù)，形成獨(dú)特壯觀的水姿從而成為園區(qū)或城市的重要景觀。噴泉的動(dòng)靜結(jié)合，可營(yíng)造輕松、有活力的氛圍，為人們的生活增添樂趣[3]。

在中國(guó)，水景觀可以追溯到公元1800 年左右，當(dāng)時(shí)古人在造園時(shí)就引用水來(lái)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(yáng)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(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、科技和社會(huì)得到了空前的發(fā)展，人們也由對(duì)物質(zhì)生活的需求轉(zhuǎn)向精神和藝術(shù)等方面的需求，社會(huì)建設(shè)也從基礎(chǔ)建設(shè)邁向文化建設(shè)[4]。而噴泉作為一種觀賞性很強(qiáng)且具備娛樂性的景觀設(shè)施，能很好地滿足人們?cè)诰?、藝術(shù)領(lǐng)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(guó)得到了快速推廣和發(fā)展，并且日趨多樣化和科技化[5]。特別是第十四個(gè)五年規(guī)劃期間，文化和旅游部發(fā)布了《“十四五”文化和旅游發(fā)展規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱“規(guī)劃”）的通知?！兑?guī)劃》強(qiáng)調(diào)我國(guó)需加強(qiáng)社會(huì)主義文化的建設(shè)，加強(qiáng)文旅行業(yè)的發(fā)展。因此，我國(guó)噴泉行業(yè)的發(fā)展前景相當(dāng)可觀，但由于我國(guó)噴泉的發(fā)展還處于起步階段，相關(guān)的國(guó)家規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)并不完善，并且有關(guān)噴泉的系統(tǒng)研究非常少，相關(guān)從業(yè)人員難以形成統(tǒng)一有效的行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與交流溝通，影響噴泉行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。為了讓人們系統(tǒng)地了解噴泉，促進(jìn)噴泉的深入研究，從而促進(jìn)我國(guó)噴泉行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)就噴泉的類型、系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)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(fù)雜程度可以將噴泉?dú)w納為2 大類：一類是園林景觀噴泉；另一類是利用現(xiàn)代科技、設(shè)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(chǎng)地特點(diǎn)，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(wú)噴高，水流多為由高向低流動(dòng)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(jiǎn)單的噴泉。其加入了現(xiàn)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(shè)定的噴泉效果進(jìn)行程序控制。程控噴泉營(yíng)造的水體形態(tài)可以通過隨時(shí)修改或切換預(yù)先安排好的程序進(jìn)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(shè)計(jì)在酒店和住宅小區(qū)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(jié)構(gòu)組成頗為復(fù)雜。音樂噴泉的組成部分有：電腦編程系統(tǒng)、音樂藝術(shù)系統(tǒng)、噴泉燈光系統(tǒng)及其他所需的系統(tǒng)。甚至還增加了多媒體影像和火等元素，水柱根據(jù)音樂、燈光等節(jié)奏進(jìn)行變化和組合，形成各式各樣的效果，營(yíng)造出夢(mèng)幻和有趣的噴泉景觀表演[8]。

2 噴泉的系統(tǒng)組成

雖然噴泉類型多種多樣，但噴泉的系統(tǒng)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(chǎng)上有上百種不同類型的噴頭，不同類型的噴頭可以呈現(xiàn)出不同的噴泉景觀效果，例如靜態(tài)水、動(dòng)態(tài)水，以及2 者結(jié)合的組合噴泉[9]。目前噴泉行業(yè)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(diào)2 種類型，2 者的區(qū)別在于可調(diào)直流噴頭具有萬(wàn)向球接頭，噴嘴方向可以在10°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。特點(diǎn)為單噴嘴，直射水流，具有強(qiáng)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(nèi)。

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(dá)120.0 m，常作為噴泉的主景噴泉；斜噴時(shí)可滿足較遠(yuǎn)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(diǎn)就是水柱中吸入空氣，故稱加氣噴頭。這是根據(jù)射流泵的原理，在噴頭底部加設(shè)喉管，水泵啟動(dòng)時(shí)，喉管附近的壓力低于其他地方的壓力，因此會(huì)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(huán)形噴頭，內(nèi)圓無(wú)水流，水從環(huán)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(shì)宏偉壯觀，抗風(fēng)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(diǎn)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(shì)宏偉。此噴頭的噴水量為2.2～25.0 m3/h。

（3）涌泉噴頭。其特點(diǎn)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(guī)格分別為DN20、DN25、DN40 和DN50。

2.1.3 旋流噴頭

其特點(diǎn)是利用噴水的反作用力，向下噴頭推動(dòng)向上噴頭旋轉(zhuǎn)，形成動(dòng)態(tài)的噴泉水型。如旋轉(zhuǎn)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(dòng)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(zhǎng)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(xiàn)出孔雀開屏的效果。鴨嘴噴頭效果多彩，既能獨(dú)立使用，也可多個(gè)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(shè)有1個(gè)出水口。啟動(dòng)時(shí)，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(zhì)為鋼鍍鉻。根據(jù)噴射流量和噴射角度的不同要求設(shè)有不同的開口大小。連接規(guī)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(shè)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(nèi)和庭院景觀內(nèi)使用?？梢酝ㄟ^閥門調(diào)節(jié)噴頭的流量，也可同時(shí)調(diào)節(jié)頂部的蓋帽，保證水型達(dá)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(jīng)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(duì)水質(zhì)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(dá)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(xì)膩。顯著的特征是出水口處設(shè)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(gè)。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(diǎn)是中心水柱較高，外圍2圈向外拋灑，形成3 個(gè)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(diǎn)是鳳尾噴頭由多個(gè)直射型噴頭以直線的形式排布組成，噴頭底部有1 個(gè)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(shù)碼搖擺噴頭

數(shù)碼搖擺噴頭是一種特殊的噴頭，準(zhǔn)確來(lái)說是一種噴頭載體，是通過信號(hào)控制使安裝于其上的噴頭擺動(dòng)、甚至旋轉(zhuǎn)的裝置可以使各類噴頭增加動(dòng)態(tài)效果。數(shù)碼搖擺噴頭有一維和二維之分，一維搖擺噴頭可以沿1 個(gè)軸旋轉(zhuǎn)1 周。二維搖擺噴頭多1 個(gè)搖擺裝置，可在三維空間上旋轉(zhuǎn)。因其多變的效果，常在音樂噴泉中使用。數(shù)碼搖擺噴頭只有DN40 和DN50 2 種連接規(guī)格。

2.2 噴泉水泵

噴泉水泵是為噴泉提供動(dòng)力的主要設(shè)備，是組成噴泉系統(tǒng)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(yáng)程的水泵決定噴泉水柱的高度，改變水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，也可改變噴泉水柱的高度[10]。目前市場(chǎng)上水泵的種類繁多，但用于噴泉行業(yè)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(jī)器。離心泵能夠?yàn)閲娙峁﹦?dòng)力，是通過葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生機(jī)械能，使其具有運(yùn)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(jī)和進(jìn)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(shè)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(wǎng)簡(jiǎn)單、噪音較小、快速啟閉和高效率等優(yōu)點(diǎn)，因此在噴泉工程建設(shè)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(dá)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(huì)直接連接，2者之間需要1 個(gè)媒介來(lái)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(yùn)輸?shù)焦艿溃┻^閥門管道到達(dá)噴頭噴射而出，形成完整的噴泉系統(tǒng)[12]。

2.3.1 閥門

市場(chǎng)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥和電磁閥等，可以調(diào)節(jié)噴泉管道的水壓與流量，控制水柱高度。當(dāng)管道直徑小于50 mm 時(shí)，如需要安裝閥門連接件，建議使用截止閥，當(dāng)管道直徑在50 mm 及以上時(shí)，則需用閘閥來(lái)連接。

2.3.2 管道

噴泉用管道有金屬管道、銅管、塑料管及復(fù)合管等，每種類型的管道內(nèi)水流速度應(yīng)控制在表1 規(guī)定的范圍內(nèi)。

表1 管道流速要求

2.4 其他配件部分

噴泉系統(tǒng)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(xiàn)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(dòng)和控制噴泉，需要各類電纜的支持，為噴泉提供電力與信號(hào)等。

3 噴泉設(shè)計(jì)的一般規(guī)范

3.1 噴泉水質(zhì)要求

噴泉設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家現(xiàn)行的各類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如：

（1）GB 50265—2022《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》；

（2）CJ/T 209—2016《噴泉噴頭》；

（3）GB/T 14976—2012《流體輸送用不銹鋼無(wú)縫管》；

（4）GB 7000.1—2015《燈具 第1 部分：一般要求與試驗(yàn)》；

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

（6）GB 50015—2019《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》；

（7）GB 50275—2010《風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》；

（8）其他相關(guān)的規(guī)定、規(guī)范[14]。

噴泉設(shè)計(jì)除了滿足以上各類規(guī)范的要求以外，還應(yīng)考慮水質(zhì)、周邊環(huán)境和以人為本等因素。

簡(jiǎn)單來(lái)說，噴泉就是水的應(yīng)用，所以噴泉設(shè)計(jì)中對(duì)水的質(zhì)量作了一定要求。

（1）若噴泉所用的水源與人體有接觸時(shí)，水的質(zhì)量要求應(yīng)滿足國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的Ⅲ類水源標(biāo)準(zhǔn)。

（2）人體未直接與水源有接觸的噴泉用水，水的質(zhì)量要求應(yīng)滿足國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的Ⅳ類水源標(biāo)準(zhǔn)；若噴泉水質(zhì)無(wú)法滿足以上規(guī)定時(shí)，應(yīng)對(duì)水源做凈化處理。

3.2 因地制宜

噴泉的設(shè)計(jì)應(yīng)與周邊環(huán)境相融合，這影響著人們對(duì)噴泉的觀看體驗(yàn)。因此，需要確定好噴頭的數(shù)量與位置，然后考慮每個(gè)噴頭的噴高、擺動(dòng)及變化等，最后還需結(jié)合不同噴頭類型的組合所形成的整體效果[15]。如噴泉設(shè)計(jì)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(nèi)。

3.3 噴泉設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以人為本的原則

噴泉設(shè)計(jì)需要把人的感官如視覺、聽覺甚至觸覺考慮進(jìn)去，只有這樣，人們才會(huì)與噴泉存在聯(lián)系，從而激發(fā)人們對(duì)噴泉的興趣甚至與噴泉產(chǎn)生共鳴。根據(jù)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(shè)計(jì)噴泉的范圍和高度時(shí)，需把這個(gè)因素考慮進(jìn)去，只有這樣，噴泉的設(shè)計(jì)才會(huì)更加科學(xué)，更加人性化。

4 結(jié)束語(yǔ)

噴泉是一種景觀點(diǎn)綴，更是一種娛樂性、創(chuàng)新性景觀藝術(shù)。不僅能為社會(huì)帶來(lái)可觀的社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益，更能為人們帶來(lái)歡樂體驗(yàn)，滿足人們的精神文化需求。我國(guó)噴泉行業(yè)具有良好的發(fā)展前景，但目前正處于初步階段，且缺乏系統(tǒng)研究，導(dǎo)致從業(yè)人員無(wú)法形成統(tǒng)一有效的溝通和研究，從而危及噴泉的健康發(fā)展。本文就噴泉類型、系統(tǒng)組成和設(shè)計(jì)一般規(guī)范進(jìn)行了系統(tǒng)的概述，幫助從業(yè)人員根據(jù)噴泉的規(guī)模、噴高和控制方式等給噴泉定性，為噴泉的研究提供基礎(chǔ)；根據(jù)噴泉的系統(tǒng)組成，為從業(yè)人員研究噴泉提供方向和側(cè)重點(diǎn)；根據(jù)噴泉設(shè)計(jì)的一般規(guī)范，從業(yè)人員在設(shè)計(jì)時(shí)保證噴泉工程的安全、人性化等，促進(jìn)噴泉的健康可持續(xù)發(fā)展。