淺談水利建筑設(shè)計(jì)
——以珠江三角洲水資源配置工程鯉魚洲泵站為例

羅泯勇

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣州 510635)

一段時(shí)期以來(lái)，我國(guó)多數(shù)水利工程中的建筑物設(shè)計(jì)，大多由水工專業(yè)和機(jī)電專業(yè)是作為整個(gè)工程設(shè)計(jì)的主導(dǎo)，建筑專業(yè)往往再項(xiàng)目中后期才介入設(shè)計(jì)工作，而此時(shí)建筑物的結(jié)構(gòu)、形狀、體量已經(jīng)基本定型，建筑設(shè)計(jì)師的作用難以得到全面、充分的發(fā)揮。

本文將通過(guò)工程實(shí)際案例分析水利建筑設(shè)計(jì)工作全程參與的機(jī)制，探索優(yōu)化水利建筑設(shè)計(jì)的有效路徑，滿足打造優(yōu)質(zhì)水利工程景觀的建設(shè)需求。

1 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程是為優(yōu)化配置珠江三角洲地區(qū)東、西部水資源，從珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)西部的西江水系向東引水至珠江三角洲東部，主要供水目標(biāo)是廣州市南沙區(qū)、深圳市和東莞市的缺水地區(qū)。鯉魚洲泵站是輸水干線的起點(diǎn)，位于佛山市順德區(qū)杏壇鎮(zhèn)西江干流中央的鯉魚洲島。

2 設(shè)計(jì)前期溝通

設(shè)計(jì)前期階段需要通過(guò)溝通充分了解項(xiàng)目信息和業(yè)主(甲方)需求。項(xiàng)目信息包括項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模、所處地理位置、周邊環(huán)境、市政配套等項(xiàng)目情況。提前與業(yè)主(甲方)溝通，了解業(yè)主(甲方)對(duì)于建筑物功能、建筑風(fēng)格、建筑色彩、建筑材料以及建筑設(shè)計(jì)投資等方面的意向。為業(yè)主(甲方)推選安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的最優(yōu)方案[1]。提前與地方政府溝通，了解建設(shè)項(xiàng)目所在位置的市政配套、基礎(chǔ)設(shè)施情況。由于水利工程建筑常常處于荒無(wú)人煙的地方，這時(shí)需要建筑師跟地方政府溝通市政水和市政管網(wǎng)的通達(dá)情況，如果沒有市政水和市政管網(wǎng)，則在工程前期提工程量的時(shí)候提前預(yù)留這筆費(fèi)用，以保障后續(xù)工作順利開展。例如：筆者在珠江三角洲水資源配置工程鯉魚洲泵站設(shè)計(jì)前期階段，通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解項(xiàng)目周邊環(huán)境、市政配套以及人文地貌等相關(guān)信息，并多次主動(dòng)與業(yè)主(甲方)交流、溝通，了解他們的對(duì)建筑設(shè)計(jì)要求較高，需要有足夠說(shuō)服力的設(shè)計(jì)理念，對(duì)建筑設(shè)計(jì)的預(yù)算也比較充裕。雖然業(yè)主(甲方)不具備設(shè)計(jì)能力，但卻又一定的鑒賞能力，溝通能避免設(shè)計(jì)發(fā)展的盲目性。

3 設(shè)計(jì)理念構(gòu)思

前期的有效溝通，可以讓建筑師們對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)有了一定的想法。此時(shí)，建筑師通過(guò)構(gòu)思建筑物內(nèi)外關(guān)系，仔細(xì)思索科學(xué)的功能理論以及美學(xué)的廣大領(lǐng)域，確定一個(gè)符合內(nèi)在邏輯的設(shè)計(jì)理念，圍繞這個(gè)設(shè)計(jì)理念，經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲和揣摩，將建筑師的理念和情感通過(guò)不同的設(shè)計(jì)手法、材料與色彩表達(dá)出來(lái)[2-3]。

筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)理念是一個(gè)建筑師設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，要意在筆先，設(shè)計(jì)理念與表達(dá)并重。設(shè)計(jì)理念的成功與否，奠定了后期與業(yè)主(甲方)的方案匯報(bào)中，是否更具有說(shuō)服力，設(shè)計(jì)理念的成功也會(huì)讓作品本身更加具有深度。我國(guó)歷史悠久，文化底蘊(yùn)濃厚，一批批優(yōu)秀的先賢哲人常常把水的形態(tài)和性能擬人化為人的性格、情感、意志、操守等。比如老子的“上善若水，水利萬(wàn)物而不爭(zhēng)”；又比如孔子的“智者樂水，仁者樂山”。筆者認(rèn)為，從“水文化”中提煉設(shè)計(jì)理念，也是從事水利建筑設(shè)計(jì)工作者的必修課。

筆者在鯉魚洲泵站的設(shè)計(jì)中，分析鯉魚洲泵站被湍急的西江水包圍(原站鳥瞰示意見圖1)，西江水生生不息，瞬息萬(wàn)變，遂考慮整個(gè)島的設(shè)計(jì)與水元素的抽象聯(lián)系，因此“漣漪”這個(gè)概念應(yīng)運(yùn)而生?！皾i漪”今喻心里細(xì)微的活動(dòng)，而此內(nèi)心的細(xì)微活動(dòng)，與鯉魚洲泵站的“內(nèi)部活動(dòng)”哺育珠三角地區(qū)形成一種概念上的抽象統(tǒng)一。

圖1 鯉魚洲泵站鳥瞰示意

4 總平面設(shè)計(jì)

水利建筑總平面設(shè)計(jì)一般包括水利工程主體建筑物和其他配套設(shè)施的總平面布局，主體建筑物一般包括泵站廠房、量水間、高位水池等，配套設(shè)施包括管理用房、生活用房、綠化、活動(dòng)場(chǎng)地等內(nèi)容[4]。

4.1 建、構(gòu)筑物布置

鯉魚洲泵站建筑構(gòu)筑物的總平面布置按生產(chǎn)與生活、動(dòng)與靜、公共與私密的原則進(jìn)行功能分區(qū)，生產(chǎn)區(qū)由水工、機(jī)電等相關(guān)專業(yè)布置主副廠房、量水間、高位水池、檢修工作井、變電站、進(jìn)水前池、沉砂池、加藥間等建構(gòu)筑物。生活區(qū)由建筑專業(yè)布置管理樓、宿舍樓及設(shè)備用房，生活區(qū)又分為公共的辦公區(qū)和相對(duì)私密的宿舍區(qū)，辦公區(qū)靠近主廠房前廣場(chǎng)，宿舍區(qū)相對(duì)遠(yuǎn)離主要生產(chǎn)活動(dòng)場(chǎng)所，但又有聯(lián)系。建筑專業(yè)需同時(shí)考慮廠區(qū)消防車道以及建、構(gòu)筑物之間的消防間距是否滿足規(guī)范要求。

4.2 路網(wǎng)規(guī)劃

鯉魚洲泵站廠區(qū)路網(wǎng)布置，包括車行路和環(huán)島景觀人行路。車行路中生產(chǎn)區(qū)的路網(wǎng)規(guī)劃由建筑專業(yè)和水工專業(yè)一起確定，生活區(qū)的路網(wǎng)由建筑專業(yè)設(shè)計(jì)，廠區(qū)車行路需適當(dāng)考慮大型運(yùn)輸車輛通行需要。主副廠房的主入口位置需預(yù)留大廣場(chǎng)，以適應(yīng)大型運(yùn)輸車輛裝卸需求。人行路秉持景觀價(jià)值最大化，充分發(fā)揮其位置優(yōu)勢(shì)，遂設(shè)計(jì)環(huán)島景觀路。

4.3 景觀規(guī)劃

水利工程中有很多與水有關(guān)的構(gòu)筑物，例如：進(jìn)水前池、沉砂池、生態(tài)放流池等。把這些池子從單一的水利功能拓展為兼具景觀價(jià)值的多功能池子是水利建筑師應(yīng)該思考的問(wèn)題。筆者在鯉魚洲泵站景觀規(guī)劃中緊扣“漣漪”概念，因?yàn)楦呶凰匚挥趰u相對(duì)中心位置，遂以高位水池為圓心，往外設(shè)計(jì)同心綠化帶和生態(tài)放流池，這既能滿足原有功能，又能拓展出水利特有的景觀功能。

5 水利建筑物平面設(shè)計(jì)

水工建筑平面布置有其固有的特點(diǎn)[5],內(nèi)部平面是需要多專業(yè)經(jīng)過(guò)多次討論來(lái)最終確定。水工專業(yè)、水機(jī)專業(yè)、電氣專業(yè)提出設(shè)備布置需求，水工專業(yè)和建筑專業(yè)共同確定平面布置，建筑專業(yè)還需同時(shí)考慮建筑再總圖布置中與交通的關(guān)系，建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、內(nèi)部交通聯(lián)系等方面是否滿足規(guī)范以及使用需要[6]。水利工程建筑物的消防不僅僅要滿足《水利工程防火設(shè)計(jì)規(guī)范》，也需滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求。

以鯉魚洲泵站廠房地面層為例，主副廠房長(zhǎng)為139 m，寬為35.5 m，主廠房地面以上高為17.2 m，副廠房地面以上高6 m，上面一跨為副廠房，根據(jù)業(yè)主(甲方)需求和機(jī)電設(shè)備布置要求從左往右依次布置人行門廳入口、中控室、資料室、衛(wèi)生間和機(jī)電專業(yè)相關(guān)設(shè)備用房；下面一跨為主廠房，從左往右依次為生產(chǎn)檢修大門，安裝間，電動(dòng)機(jī)架空層。通過(guò)回廊聯(lián)系平面交通。廠房設(shè)4個(gè)樓梯，下方2個(gè)為敞開式樓梯，上方2個(gè)為封閉式消防樓梯，樓梯結(jié)構(gòu)雖然由水工專業(yè)設(shè)計(jì)，但是樓梯的消防疏散要求需要建筑專業(yè)提出要求，水工專業(yè)按要求設(shè)計(jì)樓梯(如圖2所示)。

圖2 鯉魚洲泵站廠房地面層平面示意

6 建筑物外觀設(shè)計(jì)

建筑外觀的設(shè)計(jì)主要反映了一棟建筑的性格特征：或粗獷與豪放，不拘一格，或溫文爾雅，小家碧玉；或強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代的高科技韻味；或注重歷史的文脈，運(yùn)用符號(hào)、象征等手法表現(xiàn)出一種文化底蘊(yùn)[7]。

6.1 水利建筑外觀設(shè)計(jì)特點(diǎn)

水利建筑設(shè)計(jì)由于有其特殊性，建筑物的形體不受建筑師主導(dǎo)，建筑物平面位置和范圍由水工專業(yè)根據(jù)使用要求確定，即水利水電工程建筑的基礎(chǔ)受到水工建筑物的制約，而建筑物高度則由水力機(jī)械設(shè)備吊裝高度或水閘啟閉機(jī)運(yùn)行高度、變配電設(shè)施高度等因素確定。鑒于水利水電工程建筑設(shè)計(jì)平面位置、尺寸、形狀和高度均已由相關(guān)專業(yè)確定，留給建筑設(shè)計(jì)的空間只能在有限范圍內(nèi)變化[8]，所以，水利建筑物形體常常為一些體量較大的方盒子、圓柱體等規(guī)則幾何體，立面體量變化少，這就讓建筑師開展外觀設(shè)計(jì)的時(shí)候，顯得十分被動(dòng)。

6.2 以往常規(guī)設(shè)計(jì)手法分析

以往常規(guī)的水利工程建筑物外觀由于受預(yù)算、業(yè)主(甲方)需求等因素影響，對(duì)外觀要求不高的情況下，水利建筑物外觀常常以面磚或者面漆作為外立面材料，外立面的變化也是通過(guò)材料的顏色變化來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)效果，但是這種效果是有限的。例如：筆者參與的茂名濱海新區(qū)供水工程中的馬店泵站廠房，由于經(jīng)費(fèi)有限，僅能通過(guò)立面窗戶的形式，排列方式，女兒墻形式以及面磚顏色的變化等有限的設(shè)計(jì)手法來(lái)豐富廠房外立面。

6.3 鯉魚洲泵站建筑外觀設(shè)計(jì)

筆者認(rèn)為建筑設(shè)計(jì)跟語(yǔ)文寫作是一樣的，得有中心思想，整篇文章得圍繞中心思想展開，而在水利建筑設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)理念就是整個(gè)設(shè)計(jì)的中心思想。鯉魚洲泵站建筑物設(shè)計(jì)緊緊圍繞“漣漪”這個(gè)設(shè)計(jì)理念展開，外立面采用梭形的穿孔鋁板，固定方式采用角碼固定，通過(guò)梭形鋁板的波峰變化，來(lái)表達(dá)“漣漪“的層層蕩漾。鯉魚洲泵站最具代表性的水利建筑物是代表長(zhǎng)方體的主副廠房和代表圓柱體的高位水池。

主副廠房掛板通過(guò)控制波峰來(lái)形成立面的變化，主入口位置以大門中心線為中心控制波峰向兩側(cè)漸漸遠(yuǎn)離使入口形成一個(gè)內(nèi)凹的感觀效果，讓主入口豐富了變化，也增添了導(dǎo)向性上。側(cè)立面控制波峰來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)律重復(fù)折線，模擬水紋遠(yuǎn)去的效果，緊扣主題。掛板在大門位置就斷開，恰如其分的設(shè)計(jì)留白，不至于讓外立面太過(guò)規(guī)整而缺少變化(如圖3所示)。

圖3 鯉魚洲泵站主副廠房外立面掛板效果示意

高位水池直徑28 m，高度30.5 m，建筑體量為一個(gè)高圓柱體，掛板起兩段波峰來(lái)形成豎向“漣漪”，掛板距離地面留白處理，給人一種三段式的視覺感受。上波峰和下波峰均以規(guī)律折線繞圓柱體運(yùn)動(dòng)，讓立面從不同角度觀察，形成一種靈動(dòng)的變化(如圖4所示)。

圖4 鯉魚洲泵站高位水池外立面掛板效果示意

7 水利建筑設(shè)計(jì)重點(diǎn)及難點(diǎn)分析

7.1 經(jīng)費(fèi)把控

水利水電工程建筑設(shè)計(jì)除了要考慮建筑藝術(shù)特色，追求美的視覺效果外，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素[9]。建筑設(shè)計(jì)應(yīng)妥善處理好建筑藝術(shù)與結(jié)構(gòu)、材料和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的關(guān)系。開展建筑藝術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，應(yīng)充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的合理性，材料的性能指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)條件的可行性。以此保證建筑使用的安全性和耐久性以及建設(shè)期、運(yùn)行期經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的合理性和當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)承受能力[10]。例如：多數(shù)水利工程項(xiàng)目業(yè)主(甲方)常常工程預(yù)算緊張，無(wú)法全部采用高檔材料進(jìn)行內(nèi)外觀設(shè)計(jì)，此時(shí)建筑師需要根據(jù)業(yè)主(甲方)需求，把錢花在刀刃上，挑選重點(diǎn)建筑物進(jìn)行典型外觀設(shè)計(jì)，用一些相對(duì)高檔的材料來(lái)豐富建筑物的外觀[11]，這就要求建筑師對(duì)各種建材的價(jià)格做到心中有數(shù)，當(dāng)面對(duì)不同業(yè)主(甲方)的需求時(shí)，可以及時(shí)做出符合要求的選材方案。

在鯉魚洲泵站的建、構(gòu)筑物外觀設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)放在主副廠房、高位水池、工作井、量水間、變電站，管理樓、宿舍樓。這些重點(diǎn)建筑物外立面采用真石漆底面疊加外掛鋁板進(jìn)行裝飾，。而對(duì)于加藥間、水泵房等輔助建筑物，立面采用真石漆簡(jiǎn)單處理。外掛鋁板綜合單價(jià)約為343.26元/m2，真石漆綜合單價(jià)約為95元/m2。鯉魚洲泵站建筑物室內(nèi)設(shè)計(jì)也遵循此原則，例如對(duì)主副廠房發(fā)電機(jī)層及以上地面采用30厚的芝麻白大理石鋪裝，發(fā)電機(jī)層以下的地面則采用環(huán)氧自流平。30厚芝麻白大理石綜合單價(jià)約為331元/m2，環(huán)氧自流平綜合單價(jià)約為108元/m2。

7.2 方案匯報(bào)

方案匯報(bào)是設(shè)計(jì)的最后一環(huán)，如果能得到業(yè)主(甲方)的肯定，項(xiàng)目將開始施工圖設(shè)計(jì)，如果業(yè)主(甲方)不滿意，輕則修改方案，重則重新設(shè)計(jì)方案，所以，方案匯報(bào)是整個(gè)設(shè)計(jì)流程中的重中之重。筆者認(rèn)為水利建筑設(shè)計(jì)的方案匯報(bào)是三分靠設(shè)計(jì)，七分靠匯報(bào)。建筑師作為服務(wù)業(yè)從業(yè)者，應(yīng)該通過(guò)日常積累，從衣著到談吐，從語(yǔ)言組織到語(yǔ)氣、由內(nèi)到外，讓自己的匯報(bào)時(shí)富有感染力。例如，有些業(yè)主(甲方)更喜歡傳統(tǒng)文化，那方案和后面的匯報(bào)就要有更多的傳統(tǒng)元素；有些業(yè)主(甲方)常年國(guó)內(nèi)外往返，對(duì)現(xiàn)代建筑更為欣賞，從方案到匯報(bào)就要有更多的現(xiàn)代元素。

8 結(jié)語(yǔ)

隨著新材料、新技術(shù)與新理論的出現(xiàn)和應(yīng)用，水利工程建筑外觀和裝飾不斷沖破舊模式[12]，越來(lái)越多的水利水電工程不僅提出了生產(chǎn)工藝的要求，還需兼顧水利景觀需求，打造水利風(fēng)景區(qū)，充分利用水利自然風(fēng)光。例如：珠江三角洲水資源配置工程高新沙泵站，地處南沙城市建設(shè)區(qū)，紅線區(qū)域分為對(duì)外接納游客游覽的北三角-水情文化中心和不對(duì)外的泵站管理區(qū)。打破固有的水利工程項(xiàng)目單一生產(chǎn)功能的限制，讓水利工程在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)，能發(fā)揮其水利風(fēng)光的特殊優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造新的社會(huì)效益。作為水利建筑設(shè)計(jì)師還需要關(guān)注時(shí)代，立足水利，面向未來(lái)，自覺思考水利建筑文化應(yīng)扮演的角色和發(fā)展方向。廣泛吸收各種文化的精華，豐富水利建筑的創(chuàng)作，促進(jìn)水利事業(yè)全面進(jìn)步和發(fā)展[13]。