南水北调中线惠南庄泵站工程建筑及景观设计

1、第7卷 第6期2009年12月南水北调与水利科技South to North Water T rans fers and W ater S cien ce &T ech nology V ol.7N o.6Dec.2009 收稿日期:2009 10 30 修回日期:2009 11 29作者简介:赵生成(1978 ,男,山东人,工程师,主要从事建筑及景观设计研究。doi :10.3969/j.i ss n.1672-1683.2009.06.0103南水北调中线惠南庄泵站工程建筑及景观设计赵生成,邓卓智,王 雷(北京市水利规划设计研究院,北京100048摘要:以往水利建筑设计往往以满足使

2、用功能为唯一需要,很少关注环境和人的需求。随着水利工程的发展,水利建筑已逐渐从 功能水利建筑 转向 景观水利建筑 。通过惠南庄工程建筑景观的设计,提出水利设计应顺应时代的需要,把水利建筑设计与建筑环境艺术创作共融,丰富水利建筑的创作,在保证水利功能的前提下,建设新型的景观水利建筑形象,旨在引起同行的重视,在水利工程设计时多考虑艺术创作,促进水利事业的全面进步和发展。关键词:惠南庄泵站;水利建筑;水文化;自然和谐中图分类号:T V68;T U 201 文献标识码:A 文章编号:1672 1683(200906 0388 04Architectural &Landscape Design

3、for the Huinanzhuang Pumping Stationof the Middle Route Project for South to North Water TransferZHAO Sheng cheng,DENG Zhu o zh i,WANG L ei(Be ij ing M unicip al Institute of H yd raulic E ngineer ing Planning Design and Re search ,B eij in g 100048,ChinaAbstract:Th e water con structions used to be

4、 designed to meet the needs of fun ction but not to the requir ements of environment an d people.W ith th e developmen t of the w ater conservan cy pr ojects,th e w ater construction s turn buildings into landscape.T he landscape des ign of the pr oject in tegrates the architectural art and th e hyd

5、raulic en gineering to enrich th e design ideas w hile meeting the dem ands of a changing society.Considering w ater cons ervancy fun ction,the new type of lands cape hydraulic engineering intends to gain attention from colleagues in the industry th erefore promotin g the d evelopm ent in an all rou

6、nd way of the w ater conservancy.Key words:the H uinanzh uan g Pumpin g Station ;w ater constru ction;w ater cultu re;natu ral and h arm on iou s1 前言落后的水利建筑已难以适应新时代的社会环境和发展需求。在建设 生态文明、社会和谐 城市的今天,建设自然和谐的水利建筑将是社会发展的需要。水利建设者应运用专业知识,拓宽跨文化交流的途径,广泛吸收各种文化的精华素养,丰富水利建筑的创作,促进水利事业的全面进步和发展1。南水北调中线惠南庄泵站工程以 惠南安畅

7、!体现自然和谐的水利建筑为设计主题,充分突出以人为本、自然和谐的设计思想。力求在满足水利建筑功能需要的前提下,充分考虑人的需求,重视环境和建筑对人的行为活动和心理产生的影响。从工程规划设计伊始,就应对水利建筑的美化设计和建筑布局给予足够的重视,在满足水利建筑使用功能要求的前提下,充分考虑尊重自然,增强环境意识,重视总体规划设计,立足现实,考虑发展,建一处工程,变一处美景,把水利建筑设计与建筑艺术创作共融于水利建筑。2 工程概况惠南庄泵站是南水北调中线工程总干渠上唯一的一座大型加压泵站,是北京段实现管涵加压输水的关键性控制工程,是向首都北京供水的心脏,是中线工程的里程碑、代言人,是南水北调中线工

8、程的标志性建筑物。惠南庄泵站位于北京市房山区大石窝镇惠南庄村东,北拒马河北支级阶地上,距北京城区约60km,距中线总干渠终点颐和园团城湖约78km 。泵站厂区西北为惠南庄村,东南为郑家铺村,东面是果园,西、南、北面为耕地。站址处为平原区,地势平坦开阔,南侧距北拒马河北支河道约540m 。泵站厂区建设用地420m #290m,面积12 18万m 2,呈长方形,厂区地面设计高程68 50m,总建筑面积26879m 2。根据建筑功能的不同,泵站厂区的建筑分为三大部分:一是主厂房、副厂房泵站核心生产区建筑;二是进口闸房、变电站、绝缘油库、柴油发电机房、抽水泵房、加氯间、测流房、机修间及仓库等生产服务用

9、房;三是管理控制楼、建设管理楼、生活功能用房等办公生活用房。3 总体设计理念及原则经过对现状环境的分析及水利建筑的功能布局要求,把水利建筑与泵站厂区的景观环境有机结合起来,发挥水利建筑与场地自身的优势,创造一个水利建筑与景观融合互动的生态环保型水利建筑环境,让人们充分体验其水利建筑的魅力所在。在具体设计中遵循了以下原则2。%基于服务工程的原则,根据泵站总体布置,以 人为本,科学合理地构建厂区的整体建筑、景观布局。&充分满足工程运行,方便工程管理的前提下,实现功能合理分区、交通联系顺畅、环境美观协调。体现历史与现代的交融,人与自然的和谐。(以南水北调工程为背景,体现两大文化!中国水文化和

10、北京文化。体现南水北调中线工程的内涵。体现工程建筑和厂区景观的完美融合,创造生态环保、清新自然的环境。4 总体平面布局惠南庄泵站厂区南北向长420m,东西向宽290m,占地面积12 18hm2。厂外交通及绿化占地约3hm2。根据总干渠的线路布置及站址实际地形情况,泵站采用正向进水方式。根据泵站内各建筑物的性质、使用功能、交通联系、防火和卫生要求,将性质相同、功能相近、联系密切,对环境要求一致的建筑物、构筑物及设施分成若干组,形成既相对独立又联系紧密的合理分区。为生产运行,办公管理及生活创造良好的综合条件。主厂房与副厂房相邻建造,东西向布置。主厂房按轴线计算长102m,宽30m,整体建筑为1层,

11、属半地下建筑。副厂房按轴线计算长114m,宽15m,共7层,地上部分4层,地下部分3层。主厂房、副厂房是泵站的核心,位于厂区的中心位置;进口闸房和测流房根据功能要求分别布置在主厂房、副厂房的上、下游侧,同主厂房、副厂房位于厂区中心轴线上,进口闸房为2层建筑,测流房是1层;变电站、绝缘油库、柴油发电机房等供电服务用房都为1层建筑,根据供电需求,布置在厂区的东北面,靠近副厂房东侧;抽水泵房和加氯间根据功能的需要布置在前池的东侧,均为1层建筑;机修间、仓库等生产服务用房布置在厂区的东北角,为1层建筑;管理控制楼、建设管理楼、生活功能用房等办公生活服务集中布置在厂区的西南角,自成一个院落,管理控制楼为

12、3层建筑,建设管理楼为4层建筑,生活功能用房为局部2层建筑。整个平面布置功能合理,主次分明。4.1 整合理念惠南庄泵站厂区从功能设置来讲,可以将其看成是一座放大的宅院或是一座缩小的城池。对于宅院或城池,中国自古以来就有一套成熟的规划理论,而北京的四合院和紫禁城是这些理论的有力见证,对中国古代传统建筑布局进行分析,得到如下启示。%院落布局,平面展开。院落是中国人共有的一个情结,是古代城市规划的基本单元,古人并不追求单体建筑的高大雄伟,而更愿意在总平面设计中进行多样化的布局尝试,一个个或并列、或嵌套、或串联的院落造就建筑宏大的体系,使其简洁而大气3。&多轴并存,主从有序。轴线是古人用以体现

13、群体建筑中主体建筑气势的主要手段,重复的行进序列使简洁的建筑获得力度,如同紫禁城的中轴线,依次递进的行进序列使绝对尺度并不高大的太和殿形象高大,加上次轴建筑的有力烘托,使其具有无以伦比的霸气。功能为主,动态均衡。中国古代传统建筑布局并不是一种僵硬的轴线对称,次轴上建筑依据自己的功能特性,取得大致的动态均衡,使主次轴线上的建筑和谐统一,整体布局形成一团和气5。厂区总体布局的整合,借鉴中国古代传统建筑布局的手段,期望取得 大气、霸气、和气的状态4.2 功能布局与供水直接有关的建筑物构成泵站的主要生产区。其中主副厂房作为整个泵站的核心建筑物,布置在厂区的中央位置。一方面远离厂区周围的两个村庄,尽量消

14、除或减小对附近村庄的噪音影响;另一方面整组建筑体量较大,作为整个厂区重要的生产建筑物及主要的地面建筑物,起到统领全局的作用,真正成为整个泵站的核心和标志。依据泵站的工艺流程,以中心建筑为基点,附属建筑形成院落布局,形成一种内聚的形态,在主副厂房东北角布置机修车间、库房、绝缘油库、柴油发电机房形成小院落,同时联合变电站、加氯间、抽水泵房、测流房与主副厂房形成生产组团,这些辅助生产用房靠近主副厂房,为泵站运行提供便利;在厂区的西南角布置建设管理楼、管理控制楼、生活区功能用房、车库,围绕中心庭院形成生活组团,在两大组团之间是各个定位明确的景观组团,几个组团有机的形成简洁大气的平面布局。工艺流程的合理

15、布置决定了由测流房、主副厂房、进口闸房形成的厂区中轴线的存在,在中轴线西侧,结合厂区主入口、入口景观组团、生活组团,形成厂区次轴,而在中轴线东侧,由生产辅助用房、防汛物资堆场形成的另一纵向次轴,由生活组团次轴上节点衍生的横轴将厂区网格化成整体,主副厂房成为厂区中唯一位于纵横轴交点上的建筑,并由于其自身体量,使其具有统治整个厂区的霸气。就厂区整个用地而言,地面建筑所占区域较小,为完善中轴对称的总体布局,景观组团作为必不可少的要素介入到整体布局中,并完善厂区的功能。中轴已成体系,用景观加强即可,而左右两次轴需要明确的景观组团才能形成完整的轴线,在北侧厂区主入口区域,结合功能要求设计水利工程相关知识

16、展示区,用以辅助生产用房组团相平衡,在厂区东南角防汛物资堆场上,涉及体育活动场地、休闲娱乐区与生活组团相平衡,使整个厂区达到一种动态均衡,有序、有机的布局体现出一团和气。赵生成等南水北调中线惠南庄泵站工程建筑及景观设计4.3 交通组织功能布局同时决定了交通组织,在机动车流线组织上,沿厂区四周形成环道,将厂区三个出入口连接起来,道路宽7 m,区与各组团之间的道路为5m,合理的道路等级和宽度减少道路的占地面积,留有更多的用地用于景观组织。景观组团内的道路根据需要做成透水铺地和其他材质的步道,与景观融为一体。北入口的设计体现其礼仪性,位于厂区布局的次轴线上,是泵站厂区的主入口,外与至房易公路的专用交

17、通路相接。主入口经双股林荫大道直通厂区的办公生活区,在东入口处设计交通广场,便于大型车辆掉头转向,用于设备的运输。南入口及生活组团区域设置少量机动车停车位,方便参观访问人流。厂内交通根据各建筑物使用、各分区间联系以及管理、消防并结合厂内景观综合考虑,基本呈棋盘状布置,体现了北京城市布局的特点。总体的交通组织做到便捷合理、经济可行、各司其职,交通流畅。在遵循泵站总体设计原则的前提下,根据输水建筑物的功能,以主副厂房为中心合理布置,形成一主轴两辅轴的格局,同时形成院落式布局,使整个平面布置功能合理,联系顺畅,主次分明,动静分离。5 厂区建筑设计建筑造型的设计同样秉承总体布局中 大气、霸气、和气的原

18、则,主要针对主副厂房、办公生活区组团,主要是管理控制楼,还有个别位置特殊的生产辅助用房进行着重设计,体现重点。在建筑设计中体现南水北调工程的内涵和特点,体现历史与现代的交融,人与自然的和谐。5.1 主副厂房主副厂房作为整个泵站厂区的核心建筑,不仅是惠南庄泵站的重要建筑物,而且是南水北调中线工程上的亮点和标志。主副厂房根据功能的要求分为并列的两部分,主厂房为长104m,高约20m的大空间,副厂房为长105m,地上4层高的管理设备用房,两建筑长边相邻。对主副厂房的造型设计从3方面着手。%体量关系均衡化。越大气的东西显然越简洁,副厂房从功能和消防上有3部楼梯通向屋面,如单纯的高出来使得天际线有些突兀

19、,在设计将中部楼梯和东部楼梯用金属穿孔板横向连成整体,将西部楼梯拔高,使其成为面对主入口的标志塔。两部分体量直接并置显得有些简单,本案在主厂房西入口设计为一个大的雨篷,并与副厂房的楼梯相连成整体,形成副厂房对主厂房的包裹态势。主厂房方正的体量过于平淡,本案借鉴水坝的体态,将其设计成上部倾斜之态,俯视南侧水面,体现其雄霸之势。&开窗形式整合隐喻化。眼睛是人类心灵的窗户,而窗户却能反映建筑的性质。主厂房的大空间需要通高的窗户,强烈的虚实对比类似水坝的闸口,水从玻璃窗中倾泻而下,厂房周围的水池更强化了这种意向。而副厂房的多层空间由于功能的原因具有多样的可能性,本案采用竖条窗隐喻水幕,南北两面

20、形成的反差使建筑具有层次感,同时又体现了建筑的性质。现代材料的运用。设计中运用干挂花岗岩板和金属穿孔板两种主要的材料体现其时代性、文化性,同时更能体现建筑物该具备的性质。虚实对比的设计,增强人们的视觉感。金属穿孔板和花岗岩板是当代使用较为频繁的两种现代材料,其表现出来的气质符合主副厂房的建筑性格,通过金属穿孔板外包形成局部观看厂区的外部平台空间,同时通过调节穿孔板孔径的大小和孔洞的疏密,能得到多样的效果。体现了工业厂房的现代性与历史性,同时也为整个厂房的立面增添了视觉上的亮点。主副厂房形体生成如图1所示,主厂房及管理控制楼效果图如图2-图4所示。5.2 办公生活区组团办公生活区由主要由管理控制

21、楼、生活功能用房、车库等辅助用房组成。单体建筑围绕庭院布置,管理控制楼成为厂区主入口的对景。在平面布局上,两层高的中庭成为管理控制楼的核心,中庭主要作为展示用,其余功能用房围绕中庭布置,一层为会议接待等公共用房、二层为办公、控制等用房。在造型处理上以简洁大气为主导思想,通过虚实对比体现出它的气势,朝向中心景观区的一侧完全敞开,并设有平台和景观区,形成良好的互动,大面积的石材外立面加强它的气势。图1 主副厂房形体生成图第7卷总第45期南水北调与水利科技2009年第6期 (卷终 图2 主副厂房效果图图3 主副厂夜景房效果图图4 管理控制楼效果图5.3 生产辅助用房测流房位于北广场显著的位置,本案将

22、其小品化,使其成为北广场有机的组成部分。其余生产辅助用房采取简单处理方法,满足安全、经济、美观的要求,同时融于周边环境。5.4 入口大门主入口大门力求新颖别致,此入口大门强调实用的同时不乏体现出大气。其它服务用房及办公生活用房的建筑设计,在整体建筑设计理念的指导下,与厂区内主题建筑的风格一致,厂区内各建筑物和谐统一,成为一个完美的建筑群落。6 厂区景观、环境设计厂区景观设计以 人 为本,强调人与景观、建筑与景观以及水文化与景观的融合,创造一个清新自然、生态环保的环境。景观设计也是总体布局整合的重点。本工程是和水紧密联系的,在景观设计中体现水文化是其指导思想。根据总体功能划分,厂区景观分为左、中

23、、右3个区域,中心区域是重中之重,结合中轴线的布局,从北向南增加多样的景观节点强化轴线的存在。水文化的直接表达是水面的存在。本案在主副厂房南北两侧设置较为宽阔的水面,并在西侧连成一体,形成半围绕的形态。主副厂房北侧的水面被通向厂房的通道隔开,在通道上设置喷泉,结合灯炷,围绕测流房的硬地广场,形成厂房北侧礼仪性广场。厂房南侧的水面将8个地下前池的吊装孔包围在水面中,既保证了吊装孔的安全,又使其成为雕塑小品的基座,增色水面景观,南侧水面根据实际情况还可以种植荷花等观赏性植物,美化厂区环境。水面南侧是连贯东西的硬质平台,将会成为人们欣赏厂房、观赏荷花的好去处,硬质步道向南继续延伸,在进口闸房北侧与环

24、环相套的九曲水玲珑连接在一起,步道南延将进口闸房包裹起来,成为中轴南侧景观的收尾。西部区域从北侧入口大门开始,经过展示区、穿过管理控制楼、到达生活组团内院,与中心景观相连。展示区由点展示区和线展示区两种形态,点展示区位于纵横轴的焦点上,线展示区由绿化所包裹,进出要经过四段长12m 的PCCP 管,P CCP 管作为北京段地下暗涵的主要管道材料,不仅展示了自身的尺度和构造,还为展示区提供一段室内空间,便于展示区多样化展品的展出。展示区两侧设有休息区域,必要时可用于展示。厂区西北角考虑隔离或减少噪音对惠南庄村的影响、减轻冬季西北风对厂区的影响,布置为绿化林区,种植高大乔木。东部区域以自由景观为主,

25、主要用于休闲娱乐,植被选用经济易活的北方植被,并遵循多树木、少草坪的原则。图5 厂区景观主入口效果图为满足防洪要求,厂区内地面设计高程比厂区外地面高程相差2m 左右。为达到一种自然融合的效果,厂区内外没有用直立的挡土墙或硬质护坡,而是用绿化边坡使厂区内外和谐连接。厂区围墙设计成通透的景观栏杆。使厂区内外景观很好的融合在一起,既满足了厂区防洪的要求,又达到了较好的景观立体效果。围绕其厂区建筑的布置对厂区内部进行了自然、生态的景观设计,厂区建筑通过乔木、灌木、草皮和自然水景、景观小品的映衬,很好的融合在一起,达到了景观与人、景观与建筑、景观与水文化的一种融合,创造了一种清新、自然的生态环境,使整个

26、厂区的设计有机结合。图6 厂区整体鸟瞰图(下转第395页赵生成等南水北调中线惠南庄泵站工程建筑及景观设计图5 径向轴承装配图图6 推力轴承装配图5 结论%灯泡体采用上下部位设管形座主支撑和两侧设副支撑相结合的结构形式并将支撑结构制成符合水流的流线型,使机组不仅能承受泵站各种运行工况产生的任何载荷,而且具有较高的装置效率。&灯泡贯流泵机组采用行星齿轮箱传动,不仅减小了电动机和灯泡体的结构尺寸,而且有利于灯泡体内的设备布置、通风散热,改善电动机和齿轮和推力轴承等设备的工作环境。金属滚动轴承及迷宫、围带相结合的主轴密封装置的应用,有效解决了常规水导轴承可靠性低、使用寿命短及填料密封性能差的问

27、题。(水泵叶片调节机构布置于水泵的进水侧,降低了设备的制造难度,提高了机组运行的可靠性。水泵叶片可调到最小叶片角度( 18+并可在该叶片角度下起动机组,降低了泵站主机组起动与快速闸门联动的要求。参考文献:1 陆林广,陈 竖,梁金栋,等.灯泡贯流泵装置的优化水力设计J.水力学报,2008,(3:355 360.2 沙锡林.贯流式水电站M.北京:中国水利水电出版社,1999.3 刘 军,黄海田,刘丽君.江苏南水北调一期工程泵站选用贯流泵机组的探讨J.南水北调与水利科技,2004,6(5:15 16. 4 谢伟东,卜 舸,魏 军.南水北调东线第一期工程江苏段低扬程泵站的机组选型研究J.南水北调与水利科技,2005,3(1:4 6. 5 邓东升,刘 军,王亦斌.低扬程泵装置选型设计一些问题的思考J.南水北调与水利科技,2008,6(4:42 45.6 问泽杭,陈作义,莫兆祥.合理选择泵站机组型式降低