承德市内有一条武烈河自北向南贯穿而过,因近年干旱缺水,河道断流,杂草丛生,蚊蝇孳生,不仅影响到城市市容,还影响到周边生态环境。2006年5月承德市动工兴建橡胶坝工程。坝址选在距上游承德大桥188.5处,设计坝轴线与河岸垂直,轴线方向ne39.5,采用三段充水式棉纶坝袋结构,每段长56.0m,中间设隔墩,深浅槽布置,中间深槽段坝高4.0m,底板高程291.40m,两侧浅槽段坝高3.0m,底板高程292.0m,充水泵房布置于右岸,泵房面积16.5×8.4m(长×宽),下部为泵房,上部为配电室、控制室、值班室,泵房内设置2台双吸离心泵,埋设3条充水管路,分别向三段坝袋充水。
橡胶坝的建设,一可以改善市城生态环境,还武烈河以碧绿水面,在蓄水的第一天就吸引了4只天鹅落客水面;二可以提供市城生活用水,解决水源危机;三可以提供观光娱乐场所,划船、戏水、垂钓等。
由于橡胶坝位于市区,其景观照明设计就显得尤为重要,既要满足工程运行管理要求,又应该与周边照明设施融合辉映。
1方案比选
方案一,在坝袋间的2个隔墩上各设一支高杆灯,杆高选多少米才合适呢?30m、40m…,经过计算机效果仿真,否定了这一方案。因为高杆灯安装于河槽,地势低,所以无论从独自视觉效果,还是与周边灯光层次配合上,均不适合。
方案二,在坝袋间的2个隔墩上各设一组百叶华灯,虽然照度效果达到了,但灯型与右岸市府广场类同,没有新意。
方案三,沿橡胶坝布设霓虹灯,考虑防洪安全要求,需接一条架空线安装霓虹灯,另外,与左岸步行街灯型类同,且照度不够。
方案四,在2个隔墩上分别设置自动旋转投光灯,以两条移动光束照射水面及两岸,虽然增加了动感,但其强烈的眩光会影响慢步河边的游人眼睛。
方案五,在2个隔墩上各装设1个直径为4m的玻璃钢球,球内装设照明光源,利用透光原理,当燃亮球内光源时,两支光球尤如两颗硕大无比的夜明珠,与周边景观配合,真有画龙点睛之效。球体颜色选用浅蓝色,以满足透光性好,且与周边景观相协调的要求。对球内光源要求发光效率高,使用寿命长,光通量大,选用飞利浦hpi-t-2000w金卤灯(技术参数见表1),它是在高压汞灯的基础上,添加金属卤化物,使金属原子或分子参与放电,发出可见光,调配金属卤化物的成分和配比,可得到全光谱(白光)的光源。每只球体内装设三只hpi-t 2000w金卤灯,三角布置于球心支架上。
表1飞利浦hpi-t 2000w金卤灯技术参数
图1 橡胶坝工程夜景照明设计效果图
2方案设计
以下仅就设计中的几个技术问题说明如下。
2.1球体透光性检测
球体透光性直接关系到球内光源功率的确定,透光性差,则需配置光源功率大、效率低、运行费用高,透光性好,则反之。经国家玻璃质量监督检验中心检测(检测数据见表2),球体玻璃钢选用浅蓝色,既可满足透光性要求,又兼顾了与周边景观的协调。
表2浅蓝色玻璃钢透光性检测技术参数
2.2光源照度计算
采用philips hpt-t-2000w/220v,光源光通量189000lm,球体表面积s=4πr2=πd2=51.84m2,球体表面光亮度m=φ×80%/s=875cd/m2,按照周围无其它光源影响60m处照度e=i/r2=8.7lux,即在河岸边的亮度值接近《水力发电厂机电设计技术规范》sdj173-85规定的主要通道照度标准10lux的要求。
2.3加装补偿电容
因卤化灯功率因数很低,本工程所选光源cosφ=0.44,经以下照明负荷计算及压降损失计算,可以看出通过加装补偿电容,减小工作电流近1倍,减小压降损失近4倍,从而降低了电缆截面,提高了用电效率。
⑴照明负荷工作电流计算
加装补偿电容前:ijs1=pσ/(√3uncosφ)=6×2000w/(√3×380×0.44)=41.44a;
加装补偿电容后:ijs2=pσ/(√3uncosφ)=6×2000w/(√3×380×0.85)=21.44a。
⑵照明网络线路损失计算
加装补偿电容前:δp1=i2r=i2(rl)=41.442×(3.4347×0.12)=176.95v;
电源电缆选用jhs-3×6+1×4型防水橡套软电缆,
其r=3.4347,l=0.12km。
加装补偿电容后:δp2=i2r=i2(rl)=21.442×(3.4347×0.12)=47.37v。
⑶补偿电容计算
qc=p(tgα1- tgα2)=2000×(tg63.9°-tg31.8°)=2842.5var,
其中:α1=cos-1(0.44)=63.9°, α2=cos-1(0.85)=31.8°;
qc=ωcu2,c= qc/ωu2=2842.5/(100×3.14×2202)=187μf。
2.4程序控制
光源采用程序化控制,设有4种运行工况。第一种为全亮,遇有重大节日或重要事件可投入该种运行方式;第二种仅燃亮每只光球内面向河岸布置的2盏光源,造成明暗视觉差,而河岸侧亮度不减,节省了能源;第三种只燃亮光球内面向河内布置的1盏光源,隔岸而望,有一种朦胧之感;第四种则轮流燃亮光球内的3盏光源,造成动感,但闪动频率不易过快,以免频繁启动光源,影响其使用寿命。
2.5通风散热
光球内3盏2000w光源燃亮时,散发出的热量,如果密闭在球体中,势必造成球内温度升高、过热,将直接影响到球体玻璃钢贴膜及光源使用寿命,故提出在球体上开设通风窗的问题,其中需注意以下三点:①通风窗应考虑防雨,不能开在球体上部,②通风窗应考虑防洪,不能低于河道最高洪水位,③通风窗应考虑防虫,需设防虫隔网。
3结束语
通过承德橡胶坝工程景观照明设计使我们更进一步理解到“绿色照明”的深刻含义及现实意义,具体表现为:①节能,通过加装补偿电容,降低了线路损耗,减小了电缆截面。②协调,方案设计除考虑自身特点外,还需兼顾周边景观设计,统筹规划,整体协调。③长寿,玻璃钢球开设通气窗,延长光源使用寿命。④人文,通过程序化控制,使之更趋人性化。⑤环保,采用浅蓝色光球,夜晚光源燃亮时提高透光性,并避免眩光,白天光源不亮时增加观赏性等。
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