一個優(yōu)秀的園林工程離不開水景噴泉點綴,水景工程以其獨特的特點在現(xiàn)代園林中起著不可或缺的作用。園林水景噴泉的合理優(yōu)化,離不開設計和施工兩者完美結合,和諧結合設計與施工,相信園林水景噴泉工程的發(fā)展必定會更上一層樓。
近年來,隨著我國綜合國力的不斷增強,人民生活水平的日益提高,文化娛樂設施的逐步發(fā)展,音樂噴泉作為一種美化環(huán)境、凈化空氣、陶冶人們情懷的藝術形式,受到了廣大人們的喜愛,越來越多地被應用到各種建筑群,比如露天廣場、園林小品、城市湖泊、公共建筑等。
水力系統(tǒng)
噴頭與水型是一一對應關系。噴泉方案一經(jīng)確定,噴頭的出口大小和噴高就被確定下來。 總揚程計算:
式中:H1為總揚程;H2為凈揚程;H3為損失揚程;L為泵出口到噴頭出口的豎直高度。揚程損失包括管路沿程損失、彎頭與變徑等造成的局部損失,計算復雜,且不精準;工程上常取凈揚程的10~30%作為損失揚程。凈揚程為噴頭噴高。L由實際管路確定。
單個噴頭的流量:
式中:q為噴頭流量;?為流量系數(shù),取0.62~0.94[1] ;s為噴頭出口面積;v為噴頭出口流速??紤]到絕大多數(shù)噴頭出口為圓形,設直徑為d,則:
設一臺泵為n個噴頭給水,則要求泵的流量為:
給水主管路管徑:
式中:V為水在主管路中的流速??紤]到管路揚程損失與管壁壓力,確定主管路管徑時,原則上要求主管路橫截面積大于所有給水噴頭出口面積之和。 根據(jù)噴泉的水力計算結果對噴頭、泵、管路選型。噴頭多采用耐腐蝕的黃銅或青銅制造。噴泉管路一般選用熱鍍鋅鋼管;南方水酸性嚴重,使用不銹鋼管路偏多。
燈光設計
音樂噴泉通常在夜間表演,因此,燈光的設計就顯得尤為重要。 水下彩燈色彩絢爛、價格便宜、防水性能優(yōu)良、使用壽命長,受到普遍歡迎,占據(jù)了噴泉水下燈光的主要市場。近年來,隨著發(fā)光二級管(LED)的技術進步,LED燈在噴泉行業(yè)開始嶄露頭角,發(fā)展勢頭良好。LED燈顏色可調、聚光性能好、射程遠、抗高溫、防潮防水。另外,LED燈采用低壓供電(供電電壓在12~24V),水下安全得到了可靠保障。電腦燈作為噴泉背景主燈光,功率大、顏色可調、具有豐富的圖案資源,可使噴泉產(chǎn)生類似舞臺的夢幻表演效果。 通常情況下,噴泉使用的水下燈數(shù)量都比較大。采用一對一點控,控制點太多,資源嚴重浪費,同時也沒有必要。一般對水下燈根據(jù)實際情況與燈的功率大小進行有序編組,比如一組7~10盞。編組原則有兩個:其一,燈色要一致;其二,一組燈屬于同一種水型。以組為最小單位進行控制。隨著音樂節(jié)奏與水型變化,點亮某些組燈,熄滅某些組燈,產(chǎn)生燈光跑動、跳躍、顏色突變、忽明忽暗等效果。噴泉燈光顏色的搭配要符合色覺原理,不得讓人覺得混亂、詭異。
音響系統(tǒng)設計
音樂噴泉,顧名思義,音響系統(tǒng)是噴泉的一個重要組成部分。一個完善的音響系統(tǒng)由調音臺、均衡器、延時器、分頻器、功率放大器、音箱等組成,如圖1所示 。 圖1 音響系統(tǒng)圖 Fig.1 Stereo chart of system 在噴泉音響系統(tǒng)中,作為前置放大驅動設備,調音臺、均衡器和功率放大器是必不可少的。延時器可以采用硬件延時,也可以在噴泉專用軟件中進行設置,延時播放音樂。為了保證音樂與噴泉的同步效果,一般延時300ms左右,這是因為噴泉必須經(jīng)過一系列電子程控機械動作后才能動作,比聲音約慢300ms[2]。對于音箱的選擇,如果功放與音箱距離近,在保證音質、音量的前提下,可以選用普通室外定阻音箱。反之,若距離較遠,為了減少因音箱線太長引起的功率損耗及對阻尼的破壞,推薦采用定壓全天候音箱。
控制系統(tǒng)設計
小型音樂噴泉多采用單片機或PLC作為控制器。為了節(jié)約成本,也有采用模擬電路進行直接控制的[5]。 大中型音樂噴泉均采用計算機控制。通過一臺下位單片機對音頻信號進行采樣,將處理后的結果以參數(shù)的形式送給上位機(PC),然后由上位機將控制參數(shù)發(fā)給下位機(單片機),由下位機來驅動,下位機與上位機一般采用485或422接口。驅動元件可以是變頻調速器、電磁閥、固態(tài)繼電器、步進電機等。變頻調速器用于跟蹤音樂信號的變化,動態(tài)調節(jié)潛水泵的流量,達到連續(xù)改變噴水高度的目的,人為編制出各種花樣。電磁閥用于切換不同的水型,可以產(chǎn)生跑動、跳躍的效果。燈的驅動元件一般采用固態(tài)繼電器或用雙向可控硅驅動電磁線圈。若用可控硅驅動,必須與強功率電路電氣隔離(光電耦合隔離),以提高抗干擾性能和安全性能。