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.陜西省引漢濟渭工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710100）

現(xiàn)代社會強調(diào)物質(zhì)文明和精神文明兩手抓，就對水工建筑設(shè)計提出了越來越高的要求。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。但仍有部分水工建筑在設(shè)計上只注重功能、質(zhì)量的要求，忽略水工建筑給人的印象也應(yīng)該是視覺上美的享受。

1 現(xiàn)代水工建筑實例及設(shè)計上的相關(guān)問題

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240 m的擋水壩。在中國，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。接下來就以幾個實例來展示現(xiàn)代水工建筑的特點。

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，一個用來進(jìn)行生命與水的博物展示及教育，一個用來展示考古物品及古生物。

項目2007年建成，是美國第一座獲得LEED白金級認(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），平方米造價近4萬元人民幣。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

該項目使用的可持續(xù)措施比較多，包括太陽能使用、光伏電板、保溫隔熱層、輻射制冷/采暖、遮陽、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%或者整個園區(qū)的47%。同時延長25%的屋面覆蓋層使用時限（如圖2、3所示）。該項目的設(shè)計與施工是一體的。專為博物館項目，兩個建筑師（Michael B.Lehrer,FAIA,Mark Gangi,AIA）一個施工管理人員-Frank P.Gangi（MBA）共同成立了Lehrer+GangiDesign+Build公司，這樣在時間和預(yù)算控制時，更為有效。

1.2 陜西引漢濟渭工程

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、三河口水庫和秦嶺隧洞等五部分組成?？偣て?8個月，計劃2017年實現(xiàn)初期調(diào)水5億m3，2030年實現(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提水，到達(dá)中段三河口水壩，與三河口庫水統(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，總庫容7.1億m3，壩后泵站總裝機功率2.7萬 kW。（如圖5所示）

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

通過對這兩個中外實例的比較，可以總結(jié)出現(xiàn)在水工建筑的共同特點是：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)特點作為主導(dǎo)因素。同時可總結(jié)出中外水工建筑的區(qū)別在于國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)計上，這也是之后在做我國水工建筑時應(yīng)該著重考慮的設(shè)計要點。還可看出項目實施過程中，國外的工程設(shè)計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)計要點的結(jié)論。

2 水工建筑造型設(shè)計要點

水工建筑物設(shè)計包括：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；水力計算；結(jié)構(gòu)計算；工程細(xì)部設(shè)計，確定地基處理方案，觀測設(shè)計以及合理布置各個建筑物等。如此復(fù)雜的水工建筑設(shè)計需要多學(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、建筑材料以及水利勘測、水利規(guī)劃、水利工程施工、水利管理等密切相關(guān)。設(shè)計應(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)計相協(xié)調(diào)，將可持續(xù)發(fā)展作為主要的設(shè)計理念[1]。最后就是強調(diào)建筑設(shè)計的四個原則：經(jīng)濟、美觀、實用、綠色。

2.1 水工建筑造型設(shè)計中遇到的問題

（1）總平面設(shè)計過程中涉及到選址、地基處理以及布置各個建筑物和景觀。這個環(huán)節(jié)中對建筑造型設(shè)計產(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)劃時建筑與景觀的相對位置，采景的方式會影響建筑形式設(shè)計；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)計會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)選型相對穩(wěn)定，在一定程度上對建筑造型設(shè)計有很大的局限性，這是水工建筑造型設(shè)計無可避免的重要影響因素之一[3]。

（3）綠色建筑的設(shè)計要求也會是水工建筑造型設(shè)計的一個重要影響因素。

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

2.2 水工建筑造型設(shè)計中的幾個問題

（1）總平面設(shè)計過程中就應(yīng)根據(jù)選址、材料、基地的現(xiàn)狀等對建筑造型有初步的計劃和設(shè)想，在建筑造型設(shè)計的過程中再加入當(dāng)?shù)氐牡赜蛭幕厣?，并在總體規(guī)劃時就考慮到自然環(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)計的其中一個元素[5]。

（2）平面功能設(shè)計的局限是對建筑造型設(shè)計影響較大的一個因素。針對這個局限，建筑造型設(shè)計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對比、比例適宜的高低層次變化，也可在開窗形式、輔助空間設(shè)置等方面做出美觀創(chuàng)新的設(shè)計。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)計要求建筑成果最好是被動式建筑，充分利用自然資源，做到良好的通風(fēng)設(shè)計，被動式太陽能設(shè)計等，這些要求在建筑造型上也都會有相應(yīng)的表達(dá)，例如通風(fēng)的方式就影響到門窗洞口的開設(shè)方法和位置，被動式太陽能設(shè)計就會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)計理念是建筑設(shè)計的一個重要發(fā)展方向，這個理念在設(shè)計中會主要體現(xiàn)在建筑造型和景觀設(shè)計。建筑造型主要通過材料的選擇，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)計理念[8]。

3 結(jié)語

水工建筑對生態(tài)環(huán)境具有非凡的意義，它是調(diào)節(jié)整個生態(tài)系統(tǒng)的一個重要元素，也是通過建筑藝術(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)計方法，不僅要將水工建筑做的實用、美觀，更要將可持續(xù)發(fā)展的理念貫穿整個水工建筑設(shè)計。

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

[2]尹三春，工程設(shè)計中的常見問題及解決對策淺析[J].硅谷，2008.

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

[4]程力哲，對水利工程建筑設(shè)計問題的研究［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.

[6]（英）諾瓦克，水工建筑物[M].河南黃河水利出版社，2006.

[7]許勇，曹先玉，淺談水利工程中的建筑設(shè)計[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.