喷泉设计与施工：位置、尺寸及水力因子的重要关系

2023-10-03 理论教育版权反馈

【摘要】：4）喷泉宜安置在避风的环境中以保持水形。要根据喷泉所在地的空间尺度来确定喷水的形式、规模及喷水池的大小比例。6）喷水的高度和喷水池的直径大小与喷泉周围的场地有关。喷泉设计中为了达到预定的水形，必须确定与之相关的流量、管径、扬程等水力因子，进而选择相配套的水泵。喷泉的总流量为同时工作的所有管段流量之和的最大值。喷泉最大喷水高度确定后，工作压力即可确定。

1.喷泉的结构

喷水又称喷泉。喷泉是一种自然现象，是承压水的地面露头。世界上著名的天然喷泉是格兰喷泉，它位于美国洛基山脉禁猎区海拔2000多米的高地上，能喷射出高达73m的水柱，景色十分壮观。我国西藏的羊八角和甘肃的宕昌间歇泉所喷射出的水柱和蒸汽，在青山蓝天的衬映下显得格外地明快绚丽，非常壮观。

喷泉主要由喷水池、管道系统、喷头、阀门、水泵、灯光照明、电器设备等组成。如图3-40和图3-41所示分别为典型喷泉的给水排水管道系统平面布置图和灯光照明系统平面布置图。

图3-40 喷泉给水排水系统典型平面布置图

1—喷水池 2—加气喷头 3—环状管上的单射程喷头 4—高水池 5—堰 6—水泵 7—吸水滤网 8—吸水关闭阀 9—低水池 10—风控制盘 11—风传感计 12—平衡阀 13—过滤器 14—泵房 15—阻涡流板 16—除污器 17—真空管线 18—可调进水设备 19—溢水口 20—水位控制阀

2.喷泉的形式

喷泉喷水的形式多种多样，基本形式如图3-42所示，大中型喷泉通常是数种基本形式配合使用，共同构成丰富多彩的水态。

3.喷泉景观

（1）喷泉的作用。

1）喷泉可以为园林环境提供动态水景，丰富城市景观，这种水景一般都被作为园林的重要景点来使用。

图3-41 喷泉照明系统布置图

1—低电控制器 2—程序盘 3—水下灯 4—接线盒

2）喷泉对其一定范围内的环境质量还有改良作用。它能够增加局部环境中的空气湿度，并增加空气中负氧离子的浓度，减少空气尘埃，有利于改善环境质量，有益于人们的身心健康。

3）喷泉可以陶冶情怀，振奋精神，培养审美情趣。

（2）喷泉的布置形式。喷泉有很多种类和形式，大体上可以分为四类：普通装饰性喷泉，即由各种普通的水花图案组成的固定喷水型喷泉；与雕塑结合的喷泉，即喷泉的各种喷水花样与雕塑、观赏柱等共同组成景观；水雕塑，即用人工或机械塑造出各种大型水柱的姿态；自控喷泉，一般用各种电子技术，按设计程序来控制水、光、声、色，形成多变奇异的景观。

（3）喷泉的布置要点。

1）在选择喷泉位置，布置喷水池周围的环境时，要考虑喷泉的主题、形式，要使它们与环境相协调。

2）把喷泉和环境统一考虑，用环境渲染和烘托喷泉，并达到美化环境的目的，也可借助喷泉的艺术联想，创造意境。

3）在一般情况下，喷泉多设在建筑、广场的轴线焦点或端点处，也可以根据环境特点，做一些喷泉水景，自由地装饰室内外的空间。

4）喷泉宜安置在避风的环境中以保持水形。

5）喷水池的形式有自然式和整形式。喷水的位置可以居于水池中心，组成图案，也可以偏于一侧或自由地布置。要根据喷泉所在地的空间尺度来确定喷水的形式、规模及喷水池的大小比例。

6）喷水的高度和喷水池的直径大小与喷泉周围的场地有关。根据人眼视域的生理特征，对于喷泉、雕塑、花坛等景物，粗略地估计，大型喷泉的合适视距约为喷水高度的3.3倍，小型喷泉的合适视距约为喷水高度的3倍；水平视域的合适视距约为景宽的1.2倍。也可以利用缩短视距，造成仰视的效果，来强化喷泉给人的高耸的感觉。

图3-42 喷泉的形式

a）单射型 b）水幕型 c）拱顶形 d）向心型 e）圆柱形 f）纺织型 g）离色型 h）屋顶形 i）喇叭形 j）圆弧形 k）蘑菇形 l）吸力型 m）旋转型 n）牵牛花形 o）扇形 p）洒水型 q）半球形 r）孔雀形 s）蒲公英形 t）多径花形

（4）喷泉景观的分类和适用场所。见表3-22。

表3-22 喷泉景观的分类和适用场所

（5）现代喷泉的类型。随着喷头设计的改进、喷泉机械的创新以及喷泉与电子设备、声光设备等的结合，喷泉的自由化、智能化和声光化有了很大的发展，带来更加美丽、更加奇妙和更加丰富多彩的喷泉水景效果。现代喷泉类型见表3-23。

表3-23 现代喷泉类型

（续）

4.喷泉的环境要求

喷泉的布置与其周围环境关系密切，具体要求见表3-24。

表3-24 喷泉对环境的要求

5.喷头

（1）喷头的类型。喷头是喷泉的一个主要组成部分。它的作用是把具有一定压力的水，经过喷嘴的造型作用，在水面上空喷射出各种预想的、绚丽的水花。喷头的形式、结构、材料、外观及工艺质量等对喷泉景观具有较大的影响。

制作喷头的材料应当耐磨、不易锈蚀、不易变形。常用青铜或黄铜制作喷头。近年也有用铸造尼龙制作的喷头，其耐磨、润滑性好、加工容易、轻便、成本低，但易老化、寿命短、零件尺寸不易严格控制等，因此主要用于低压喷头。

喷头的种类较多，而且新形式不断出现。常用喷头类型见表3-25。

表3-25 常见的喷头类型

（续）

图3-43 组合喷头

（2）常用喷头的技术参数见表3-26。

表3-26 常用喷头的技术参数

（续）

6.喷泉的供水

（1）供水方式。一般喷泉的供水系统如图3-44所示。

图3-44 喷泉的供水系统

喷泉常见的供水方式有三种，见表3-27。

表3-27 喷泉的供水方式

（2）水力计算。喷泉设计中为了达到预定的水形，必须确定与之相关的流量、管径、扬程等水力因子，进而选择相配套的水泵。

1）喷嘴流量计算公式为

q=uf（2gH）1/2×10³

式中 q——单个喷头流量（L/s）；

u——流量系数，与喷嘴形式有关，一般为0.62～0.94；

f——喷嘴截面面积（mm²）；

g——重力加速度，g=9.80m/s²；

H——喷头入口水压头（常用管网压头代替）（m）。

有时为了方便、避免计算，g值可参考厂家提供的数据。

2）各管段流量计算。某管段的流量为该管段上同时工作的所有喷头流量之和的最大值。

（3）总流量计算。喷泉的总流量为同时工作的所有管段流量之和的最大值。

（4）管径计算。其计算公式为

D=（4Q×10^-3/πV）1/2×10³

式中 D——管径（mm）；

Q——管段流量（L/s）；

π——圆周率，π=3.1416；

V——经济流速，常用的经济流速为0.6～2.1m/s。实际中可适当选择稍

大些的流速，常用1.5m/s来确定管径。

（5）工作压力的确定。喷泉最大喷水高度确定后，工作压力即可确定。例如：喷高15m喷头，工作压力约为150kPa（工作压头为15mH₂O）。

（6）总扬程计算。其计算公式为

总扬程=实际扬程+水头损失

实际扬程=工作压头+吸水高度

工作压头（压水高度）是指由水泵中线至喷水最高点的垂直高度；吸水高度是指水泵所能吸水的高度，也叫允许吸上真空高度（泵牌上有注明），是水泵的主要技术参数。

水头损失是实际扬程与损失系数乘积。由于水头损失的计算较为复杂，实际中可粗略取实际扬程的10%～30%作为水头损失。

7.喷泉的管道布置

喷泉的管道布置要点，见表3-28。

表3-28 喷泉的管道布置要求

8.喷水池施工

喷水池组成如图3-45所示，具体施工方法见表3-29。

图3-45 喷水池结构示意图

表3-29 喷水池各组成部分的施工方法

（续）

完整的喷水池还必须设有供水管、补给水管、泄水管、溢水管及沉泥池。其布置如图3-51～图3-53所示。管道穿过水池时，必须安装止水环，以防漏水。供水管、补给水管安装调节阀；泄水管配单向阀门，防止反向流水污染水池；溢水管无须安装阀门，连接于泄水管单向阀后，直接与排水管网连接（具体见管网布置部分）。沉泥池应设于水池的最低处并加过滤网。