水利建筑的设计实践与思考

水喇政統的锬针卖残与思考

杨苏燕

(北京市水利规划设计研究院，北京100048)

摘要：根据多年从事北京市水利建筑规划设计经验，通过对传统水利建筑的反思与回顾、对现

代水利建筑的设计与总结、以及对未来设计的思考与展望，梳理了水利建筑的发展历程和未来的 发展方向，并形成可用于编制水利建筑规划设计的建议性控制要素，希望能对今后水利建筑规 划设计起到指导和参考作用。立足当下，把绿色水利、生态水利建筑理念融入到水利工程的 规划设计之中，秉承尊重自然生态规律、和谐共生、健康安全、永续发展的宗旨，实现景观 水利的建设目标。

关键词：传统水利；现代水利；景观水利；控制要素；北京市 doi： 10. 13928/j. cnki. wrdr. 2017. 10. 019

中图分类号：TU2+TV(21)

文献标识码：B

文章编号：1671-1408(2017)10-0071-06

〇 引言

“水是生命之源、生产之要、生态之基”。我 国的水旱灾害、水资源短缺、水污染严重等突出问 题，严重制约了中国经济社会的可持续发展。发展 水利事业已成为国家的战略重心。随着国家对水利 行业投入的不断加大，我国的水利事业快速发展， 水利工程建设已经从传统水利、现代水利逐步步入 到景观水利时代。

水利建筑是水利工程重要的组成部分也是最直 观的体现形式，是水利工程的第一张印象名片，是 实现景观水利发展目标的关键环节。

本文归纳总结了水利建筑的过去、现状及未来 的发展方向并形成建议性控制要素。

就是：形象单一、重复雷同；空间呆板、厚重笨 拙。

1.1

闸站类水利建筑

为了保护设备设施不受风吹雨淋同时便维护管 理，一般在水闲的机架桥上建间房和管理房（见图1、图 2)0

图1传统闸房立面

1 传统水利建筑

传统的水利工程设计，因受财力、政治环境

北京市目前有水闸1 〇〇〇余座，遍布于北京的 城六区及郊区。分布广且数量大，其外观与北京市 髙速发展的城市建设极不相符，虽然很多通过河道

和审美观念等条件，常以满足使用功能为惟 一需求。加之水利建筑本身受地理、水力、水工 结构等条件较多，外形不规则，形式独特复 杂，因此，在水利建筑设计时，无力再关注周边 环境和人文需求。从而使人们对水利建筑的印象

收稿日期：2017-08-30

作者简介：杨苏燕（1966—），女，高级工程师。

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水利发展研究2017-10

整治已拆除重建，但还有相当一部分仍然以旧貌存 在。主要存在以下弊端。

1.1.1

结构设计

机架桥采用装配式上、下分离结构；计算采用 平面假定进行结构分析，未考虑整体受力、地震作 用。有些闸门设备重量可达百吨，计算结果偏于不安全。

1.1.2

建筑设计

受下部条件和场地的制约，只能起到保护设备 设施的作用，千篇一律，没有设计感；为了减轻自 重，维护结构只能采用轻质材料，造型单一，防 腐、防火及耐久性差。1.1.3

环境景观设计

功能单一，没有统一规划。没有任何景观功能 的设计，没有考虑与周边环境的融合。1.1.4

节能环保

使用的建筑材料没有考虑节能环保和循环利 用。往往几年之后，在建筑外形与周边环境极不协 调的情况下进行改造或拆除重建，造成资源的极度 浪费。1.2

引调水工程

北京市目前有引调水工程20余处，泵站300 余座（参见图3、图4)。引调水工程一般由管线、 闸、桥、坝、涵、泵站、分水口、管理设施等节点 构成。线路较长，节点较多，可跨越多个区县。传 统工程设计中，宏观上没有全线工程的建筑景观 专项规划，没有考虑与山水林田湖的结合，没有 考虑全线建筑物的协调统一，不具识别性。节点

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设计没有考虑节地、节材、节能、节水、环保等 工程措施，造成不美观、体量大、噪音大等工程 弊端。

图3 东水西调工程----玉泉山泵站

图4 东水西调工程----杏石口泵站

2 现代水利建筑设计

现代水利建筑设计，是将美学、建筑学、景观 学设计手法融入水利工程，重视工程的前期规划， 尊重历史建筑，保护文化资源。在建筑的全寿命周 期内，最大限度地节能、环保。将先进的设计理念 融入到水利建筑的具体实践中。2.1

闸站类水利建筑

2. 1. 1

永定河滞洪水库进水闸闸房

该工程外形上运用现代建筑点、线、面的结 合，造型优美大气，摒弃了传统的呆板单调的设 计手法，上下联体超静定结构整体计算，利用三 维有限元分析，考虑不同工况、地震力多种不利 组合，较传统设计更合理更安全；维护结构选用 集装饰、保温、节能、环保于一体的轻型砌块，

深度分析

图5北关闸桥纵横剖面示意

大大缩短工期。

2. 1.2

北运河北关分洪枢纽改建工程

该工程是从城市景观的髙度进行水利工程设 计，融入大运河的历史文化，提高水利建筑的环 境价值。设计通过多方案综合比较，最终采用拦 河闸景观桥隐蔽弧门方案，该方案以7孔仿古石 拱桥为外形，水闸设施于桥下再现了古运河 源头风貌，成为千里运河北端的标志性建筑（见 图5) 0

有效利用闸区的地下空间做为设备用房， 并在桥下设置检修通道连接两岸交通，节约能 源；河道的部分水体经过人工湿地净化处理， 提髙水体的质量；巧妙的设计使花岗石也能实 现透水的功能，保证雨水就地渗透。该工程的 实施，彻底改变了以往跨河水工建筑物阻挡河 道视线的设计，使水工跨河建筑物的设计找到 新的突破点，是生态水利、景观水利的具体实 践（见图6)。

图6大光楼（验粮楼）、北关闸桥实景照片

2. 2

引调水工程

2. 2. 1

亦庄调节池工程-----亦庄调度中心

亦庄调度中心（见图7)依水而建，外形新颖别 致，线条流畅；一改传统水利建筑的单调和沉闷， 水、绿、建筑、景观相映成辉。在保证立面效果的 同时，考虑建筑材料的节能环保；在节能的基础上 实现楼宇的全空制，提供舒适的建筑环境；采 用太阳能技术解决热水问题，实现节能减排；试点 屋顶花园，为推进海绵城市建设进程积累经验（见 图8) 0

图7亦庄调度中心实景照片

图8屋顶花园完成后实景照片

2. 2. 2

南水北调来水调入密云水库调蓄工程

该工程是从团城湖取水，经9级提升泵站连续 加压至密云水库。泵站分布于京密引水渠沿线上， 泵站厂区或横跨京密引水渠之上或依水而建。通过 深入的研究和探讨，把“输水线”打造成促进区域 生态环境建设的“生态线”，弘扬中国传统的“文化

线”，造福沿线人民的“经济线”。注重全线建筑群 的整体风貌，又自成体系“和而不同”。成为具有 北京元素、南水北调特色、并体现时代精神的水利

建筑（见图9、图10)。

图9

翠漫柳林一

前柳林泵站鸟瞰

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水利发展研究2017-10

表1

要素规划思路

前期规划控制要素

描述及措施

通过主题创意、规划布局、用地分区、分析该工程土地利用的空间结构，确定空间整体规划思路•明确工程的规划理念和指导思想，确定整个工程沿线建筑、景观及环境格局

•为保证工程的整体性和系统性，本着安全、经济实用美观、和而不同的原则进行规划设计。针对单项 工程的建筑景观与风格进行研究，提出典型方案，以供整体工程参考

•搜集、整理、分析国内外相关工程资料，对工程现场的踏勘，探求建筑总平面布局、建筑造型、建筑 艺术、建筑材料应用的原则特点，进而明确建筑设计方向

水利工程是宣传水利文化的载体，北京市的水利工程是建立在厚重的北京地域文化的基础上，应将水利 文化和北京地域文化融入工程设计之中

•水利工程的建筑和环境设计要从建筑的形态、体量、色彩、材质、植物配置等方面，全方位体现对生 态环境的尊重和保护

•实现资源的高效利用与循环再生，减少废物的排放，维护自然生态系统的平衡 •优先使用清洁能源，合理使用二次能源，积极推广使用可再生能源

注重对各种工程管理信息的收集和智能化处理，使节点建筑与整个工程信息共享

在满足功能需求的前提下，保证水利工程的安全性，兼顾未来向公众开放的公共性，统筹考虑设计区域 的完整性

体现水利工程特色、北京地域文化特色、历史文化特色；具有明显的辨别标识

规划方向

传承和人文的理念

规划理念

生态和低碳理念

智能理念功能第一的原则特色鲜明的原则

规划原则

节约简朴和持续发展

节约建设投入，充分利用自然条件、天然建材和工程自身特性

的原则精品原则

注重建筑、环境的美学价值和文化品位，以期产生久远的历史影响，成为经典之作

出设计理念、把握设计原则，才能有效地开展下一 步工作，提髙工作效率，更好地实现预期目标（见 表1 ) 〇3. 2

节点设计控制要素

场平设计、建筑方案设计、绿化种植和景观设 计是工程节点成败的关键，缺一不可（见表2)。3. 3

细节设计控制要素

细节上力求北京的水利建筑在节能环保的前提 下，在选材和做法上尽量统一，以便于施工，积累 经验，逐步形成规范化的“水利建筑技术”，提高

3对未来水利建筑的设计探索

景观水利充分体现人与自然环境的和谐发展，

工作效率（见表3)。

4 结语

水利建筑的规划设计应秉承文化、生态、环境、 景观的设计理念，注重前期规划、节点把控和细节

是可持续发展观的具体体现，也是未来的发展方 向。

本文通过归纳分析，总结出水利工程的工作模 式和工作方法，以先进的设计理念为指导，以团队 合作为支撑，进行多目标决策，提出前期规划和设 计控制要素，注重细节，最终完成设计，实现景观 水利目标。3.1

前期规划控制要素

工程前期应理清规划思路、确定设计方向、提

设计，对规划设计全过程，采用控制要素或指标实 施过程控制，才能规划设计出符合时代要求，融合 城市规划、景观、文化等多功能目标的绿色、生态 水利建筑，体现时代和地域特色，逐步从工程水利 走向景观水利，打造绿色、健康、有生命的建筑。 提高水利工程在北京城市建筑中的景观地位，为林 水相依的文化之城建设谱写华美乐章。

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深度分析

表2

要素

节点设计控制要素

描述及措施

•符合当地工程整体规划，符合地方土地利用规划和城镇发展规划，符合水利工程功能要求

•建筑按功能分区布置，避免相互影响；相近功能整合，紧凑合理；在满足工艺、运输、消防等要求的情 况下，合理缩小建构筑物间距，节约用地

场地总平面设计

•采用合理的建筑布置和朝向，建筑物之间的间距应满足采光要求，节约能源

•建筑布置满足卫生防护要求，有害气体车间布置在场区边缘，且位于办公管理区和盛行风向的下风侧或 具有足够的安全距离

•合理布置场区道路，减少人流、货流交叉，便捷交通，减少道路长度 •合理预留发展用地，处理好近远期发展的关系

•满足生产设备空间布置及各个专业的功能需求：线路简捷、分区布置、方便管理

•保证良好的生产环境：湿度较大或散发余热功能房间考虑强排风；泵站厂房设置隔声降噪处理；注重厂 房内外整体环境、色彩和绿化设计

•建筑交通设计：具备足够的通行宽度，出人口靠近主要设备房间，满足设备搬运的要求；满足消防疏散 的要求且对人流起导向作用

•考虑对建筑外立面的影响：设计上应充分考虑内部空间对建筑外立面的影响，尽可能布置合理，整齐美观 •合理选择结构形式：除常规的钢筋混凝土结构外，大跨度大空间或振动较大的厂房可采用全钢结构，或 混凝土结构钢屋架组合形式

•合理布置辅助生产用房和办公用房：尽可能靠近生产建筑并分区布置

•风格造型：具有北京元素、整体工程特色，体现时代特性

•单体建筑：注重与周边环境的统一协调，拒绝突兀和单一。尽量缩小建筑面宽，优化建筑高度，减小体

建筑外观设计

量。立面采用点、线、面的有机构成，从细部的门窗饰面、入口造型、檐口屋面等整体的外观，提炼出具 有北京特色元素

•处理好单体建筑与群体建筑的的比例协调关系，充分体现建筑艺术魅力

北京民居，常以灰色为主色调，也构成了北京的基调。水利建筑主色调宜采用灰色系，更能彰显沉稳和大 气，体现“和谐”。工程本身也可根据所处位置及周边环境适当调整，或局部细节增加其他色彩，但颜色 不宜过多

充分考虑周边环境，选择代表文化意义的树种，体现城市中人文、宜居的景观特色，结合城区特点，提倡 乔灌复层配植及植物四季景观效果

近郊自然环境好农业、林果用地较多，尽可能多采用生态防护手段，恢复植被、昆虫、动物等生物自然生 态系统，着重于生态科普功能

重点考虑与周边环境相结合，涵养水源，提髙林地覆盖率，以生态、郊野为主基调

•场地内的道路、绿化、水环境、植被及休憩场所的细部设计均宜采用与公园相类似的风格。尽量减少硬 质铺装，在满足消防、运输、停车位的前提下，通过绿化延伸覆盖到周边的绿地系统

•运用与植物、绿地、水体等自然条件和景观结合的生态设计，如植被缓冲带、植物浅沟、湿地等。充分 解析水利设施场地与景观的完美结合

建筑平面和空间设计

建筑方案设计

建筑主色调

市区（生态景观型）

绿

化种植

近郊（生态恢复型）远郊（生态涵养型）

景观设计

表3

要素

细节设计控制要素

描述及措施

•外墙装饰材料：选择自洁效果好且自重轻如陶瓷薄板、铝塑板、柔性饰面、自洁型外墙涂料等

•采用300厚加气混凝土砌块，50厚保温板平均传热系数小于0.33 W/m2 • K;达到节能规范要求•玻璃幕墙：如果为了立面效果必需采用，应选用中空双层L〇w-E玻璃节能规范要求；采用氟碳喷涂铝板幕墙增加外立面 的耐候和自洁性能

•坡屋面：120厚增强玻璃纤维板保温，传热系数0.31 W/m2 ■ K达到节能规范要求 •平屋面：120厚增强玻璃纤维板保温，传热系数0.32 W/m2iK达到节能规范要求

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------玻璃：厚度：6 + 12A+6辐射率笔0.15L〇W-E中空玻璃，窗框：断桥铝合金。外窗：平均传热系数2.4W/m2_K;达到节 能规范要求

(下转第84页）

屋面

水利发展研究2017-10

的结果。正是这些在不断总结基础上的努力和改 进，使培训达到了最佳效果。

现航空水库应急水源工程存在坝体网格护坡渗水情 况，在通知当地水务局后，还有针对性地提出了坝 体灌浆的解决方案。目前，航空水库坝体网格护坡 渗水情况整改已按专家建议实施。

3成效反响

从学员的反馈和解决的实际水利问题来看，这

几次培训都取得了良好的效果，反响强烈。通过几 次培训，有效提高了城口县水利工作者的业务素 养，提高了他们的工作水平。当地的水利工作者曾 感慨地说：“以前工程实践中遇到很多问题，大家 谁也不懂，也不知道问谁，完全不知道怎么干。现 在好了，专家讲的清楚又明白，我们终于把这方面 的问题弄懂了，以后工作中再遇到这方面的问题终 于明白怎么办了。真希望这样的培训多搞几次。” 负责河长制实施的工作人员动情地说，“我们正好 对河长制在基层的具体实施、操作方面有很多不懂 的地方，这次培训真是恰逢其时，解决了实际工作 中的难点。这样的培训真是帮助解决了基层的实际 困难，办的真是贴心又暖心。”

在工程现场培训中，专家还发现了当地工程建 设中存在的一些问题，并就这些问题，提出了针对 性的解决办法。比如专家们在走访工程现场时，发

4经验启示

建安中心这次专业技术人才培训扶贫无疑是成

功的，究其成功原因，就是从实际出发，“实事求 是、因地制宜、分类指导、精准扶贫”，切实深入 贯彻了*总关于精准扶贫的重要指示和实 施理念。建安中心从城口县水利人才状况的实际出 发，从城口县水利工程建设现状出发，因地制宜， 深入现场、不断探索，打造了符合城口县水利人才 发展需要、适合城口县水利发展现状的培训项目， 有效地契合了当地的水利发展需要，为城口县水利 事业发展培养了大量急需人才，也为当地水利事业 的长远发展提供了人才保障。正如*总在 贵州省调研时强调谋划好“十三五”时期扶贫开发 工作时所讲的那样，扶贫开发“贵在精准，重在精 准，成败之举在于精准”。

(责任编辑尹美娥）

(上接第75页）

续表3

要素

描述及措施

•充分利用地下结构空间作做为设备用房，在不采暖的情况下，可使室内温度达到10 ^

采暖、制冷

•远离市区可采用多联机空调系统

• 土壤源热泵、空气源热泵更节能、更环保；推广使用太阳能、风能等可再生能源

应用由屋顶蓄水、屋顶绿化、垂直绿化，入渗池、下凹绿地、透水地面组成的地表回灌系统，雨水回用量可达径流总量 的80%;周围无市政管网的偏远地区，生活污水可通过湿地或净化处理达到绿化、景观用水

水工建筑物地下连续墙、挡土墙等水工设施，可通过技术手段实现空心结构，可做游廊、设备层、综合管廊，充分利用 地下结构空间，在覆土条件下无需采暖措施，又能保障设备正常运行。生态、美观、环保

结构设计

一般情况下水利工程地下结构先期施工且需大开挖，如水阐、泵站等，造成贴临的建筑物基础坐落开挖线之内，而且基 坑深度可达5、6 m以上。这种情况可采用桩基施工或采用基础坐落于经处理相对稳定的回填土层上。可采取如下措施避 免过大的沉降：分层300 -500 mm回填砂砾料并按规范碾压夯实，且取样检测密实度；全部回填完成后，采用水沉法观 测一个月以上，之后再施工上部基础。实践证明效果良好

水利建筑是集水工、建筑、结构、暖通、给排水、消防、电气、自动化、金结、景观、绿化等专业于一体最综合的专业。 设计过程中各司其职，不可能做到信息实时沟通，施工完成后，往往才会发现各种错漏碰缺、管线打架等影响整体美观 的情况，造成很多无法弥补的工程缺憾。三维协同设计可以做到设计过程中各专业信息及时交互，且可视化、精准化。 大大提高设计质量，降低工程成本。是工程设计技术发展的必然趋势

智能水利建筑采用计算机技术和通讯技术对建筑的设备进行自动监控，实现建筑功能运作自动化、建筑节能运作自动化、 通信自动化、办公自动化、安保自动化

雨污水利用系统

三位协同设计

智能水利建筑

(责任编辑尹美娥）

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