山岭公路隧道洞口美学探析

2019-05-13徐长鑫魏艳春应凯臣王思宇

隧道建设(中英文) 2019年4期

叶飞, 徐长鑫, 魏艳春, 应凯臣, 王思宇

(长安大学公路学院, 陕西西安 710064)

0 引言

随着社会经济的高速发展和人民物质文化水平的提高,人类对周围的生存环境提出了更高的要求,对隧道等交通设施的要求已不仅仅满足于通行功能,对其舒适性、美观性等方面的要求也达到了前所未有的高度。隧道洞口美学问题开始逐渐进入人们的视野,成为一个值得深入探讨的方向。

关于隧道洞口美学,相关学者已经开展了大量研究。在隧道洞口美学设计方面: 张兴来[1]从交通心理学、美学等方面论述了隧道洞口美学设计的必要性、可行性,并从隧道洞口位置选择、线性组合、烘托手法等方面提出了隧道洞口美学设计基本方法;熊世龙[2]提出了“环境与意境相结合”“协调与主从”“平衡与稳定”等构思原则,从洞门规划、装饰应用等方面论述了隧道洞口景观设计方法;关宝树[3]强调了隧道洞口景观设计的重要性,并详细介绍了隧道洞口景观基本概念、景观设计因素、景观实用设计方法;宛郁林[4]从驾驶员的心理和生理特性角度出发,从隧道洞门造型、洞门颜色、洞外周边环境等多个方面提出了隧道洞口景观设计要求;Ye等[5]和王东方等[6]在对公路隧道洞口景观构造及其作用分析的基础上,结合大量典型公路隧道洞口景观案例,分别从乡土人情、人文精神、周边景色与洞门的交融、景区主题强调以及个性彰显等方面,分别阐述了隧道洞口景观构造方式及实际效果;白国权等[7-8]分析了我国公路隧道洞门发展历史及现状,以融入白族文化的花椒箐隧道洞口、融入藏族文化的石就棚洞为依托工程,对隧道洞口文化景观设计提出了建议。在隧道洞口美学评价方面: 钟国等[9]、白国权等[10]和高新强等[11]利用3D动画、Photoshop等计算机技术,将隧道洞口景观设计方案以动态视觉效果形象、逼真地呈现,可为方案决策评价及优化提供一定的科学依据;贾玲利等[12-13]提出了隧道洞口绿色景观基本概念,以层次分析法为基本理论,同时考虑结构安全性、艺术性、经济性、生态安全性等因素,建立了评价指标体系;张威振等[14]采用定性与定量相结合的分析方法,从景观效果、施工难度、养护难易、工程造价等方面对松雅湖隧道洞门采用的水波方案、双臂方案进行对比评价,研究结果从侧面反映了隧道洞口设计方案优劣并不仅仅取决于经济性,而应全方位综合考量。

综上,关于隧道洞口美学方面的研究,国内学者虽然取得了一定的成果,但大多是从单一方面进行研究,没有系统地对隧道洞口美学进行认识和分析。鉴于此,本文从隧道洞口美学认知、隧道洞口美学设计、隧道洞口美学评价方法3方面进行了较为系统、全面的研究,以期为隧道洞口美学方面的研究提供借鉴、参考。

1 隧道洞口美学认知

隧道作为公路工程中一个不可忽视的部分,对其美学的认知既符合一般美学认知过程,同时又需要考虑其自身的特殊性,即隧道洞口美学的认知过程是动态的,其动态性主要体现在时间上的动态性以及空间上的动态性。公路上的车辆以一定的速度移动,处于这个环境中的驾乘人员始终在不断运动,人眼所能注视的景观也随车速和距隧道洞口距离的不同而有所不同。

关于美学研究的对象,在我国的美学界有不同的认知,主要为以下6种: 美、艺术、美与艺术、审美关系、审美经验、审美活动[15]。

隧道洞口美学包括功能美、文化美、环境美和造型美[16]。“美”是外在于人的,实体化的美,隧道洞口美学研究对象定义为美显然不符合文化美的内在特性;而艺术属于美学,但美学却不局限于艺术,将隧道洞口美学研究对象定义为“艺术”显然过于狭窄。另外,艺术涉及到知识级、物质载体级、经济级、技术级等层面,将其作为隧道洞口美学的研究对象,又过于宽泛;审美活动是人类追求精神层面的文化活动,是一种不可或缺的价值需求,审美关系及审美经验均可归入审美活动。审美关系脱离审美活动,就成为一个抽象概念,没有任何内容。审美经验是审美活动的一种从心理角度的表述,脱离审美活动,审美经验就是纯粹的心理学研究,美就不再是美。

审美活动作为隧道洞口美学的研究对象,既是一种精神活动又是一种文化活动。驾驶人员途径隧道,欣赏隧道洞口美学过程是一种精神层面享受,是从人的本性角度对隧道洞口美学的认知分析;任何人都是社会、历史的存在,他对隧道洞口美学的认识必受所处环境的文化传统、社会制度、风俗习惯的影响,因而审美活动又是一种文化活动。

综上所述,将隧道洞口美学研究的对象设定为审美活动恰如其分,隧道洞口美学认知过程是一种动态的审美活动,是人的一种精神文化活动。

2 隧道洞口美学设计

隧道洞口美学设计不同于其他行业的装饰设计,是一种集多学科于一体的综合性设计,设计过程中所需考虑因素较多,没有也不可能有绝对的或标准的答案,但其设计理念、原则、整体设计思路却可相互借鉴。本文基于已有的研究,结合隧道结构的特点及其对美学的影响,对隧道洞口美学的设计理念、设计原则、设计思路进行分析,提出了符合隧道工程特点的美学设计方法,可为隧道洞口美学设计提供一定的借鉴、参考。

2.1 美学设计理念

隧道洞口美学设计主要由自然景观设计、人文景观设计以及工程结构物景观设计3部分组成。

自然景观设计应体现“绿色生态”的设计理念,充分考虑当地的地域、气候等因素。我国伟大哲学家提出了“道法自然”的哲学理念,其意思即为应尊重自然,顺应自然规律则可与大自然和谐相处,违背自然规律则与大自然相抵触。因此,自然景观设计应以绿色生态为主导,以可持续发展为目的,注重保护和尊重自然,遵从自然规律和法则,不做断山断水破坏自然的事。如图1所示的包家山隧道,隧道洞门结构与周围环境巧妙结合,浑然一体,充分尊重自然,展现了绿色生态的设计理念。

图1 包家山隧道洞口景观Fig. 1 Landscape of Baojiashan Tunnel entrance

人文景观设计应突出“以人为本”的设计理念。人文景观设计应与当地乡土人情相融合,充分展示当地的人文环境。设计过程以“以人为本”理念为指导,既要新颖独特,给人以美的享受,又要把握全局,不至因过于繁琐而分散驾驶员的注意力。如图2所示的映秀隧道洞门,以人性化的标准指导设计,充分体现了当地的“献红”习俗(见图3)、人文精神,整体视觉效果柔和,表达意象简单、明了。

图2 映秀隧道洞口景观Fig. 2 Landscape of Yingxiu Tunnel entrance

图3 羌族“献红”习俗Fig. 3 Hang custom of Qiang people

工程结构物景观设计应遵循“内实外美”的设计理念。我国《黄帝内经》中提出了“脏象学说”理念,意思指人脏腑功能失调、气血不顺,肤色就会变得暗沉,即内在不健康,外表也不会靓丽;反之,如果脏腑功能协调、气血通顺,肤色自然美观,也就是说,体内健康,外在自然美好。同理,对隧道工程结构进行景观设计时,内实与外美结合才能促进公路隧道功能与美观的一体性,实现“稳”与“美”的自然结合。如图4所示的潭峪沟隧道洞门,功能上既可承受背后土压力,造型上又与长城相呼应,有着雄伟、壮观的气势,充分展现了“内实外美”的设计理念。

隧道作为交通要道,既有防护通行功能,又具有造景功能。设计时应遵循“绿色生态”“以人为本”“内实外美”的设计理念,实现 “稳”与“美”的自然结合。

2.2 美学设计原则

隧道洞口美学设计不仅是一个景观问题,同时也是一个工程问题。隧道设计之始,更多关注点为其功能,即需要满足安全性要求。随着设计的深入,对环境及生态的保护便成为不得不考虑的因素,最后提升至审美角度,达到美观性适宜的境界,同时兼顾其经济性。因此,隧道洞口美学设计在总体上需满足安全性原则、自然性原则、整体协调性原则、地域文化性原则、经济性原则,各原则的关系如图5所示。

图4 潭峪沟隧道洞口景观Fig. 4 Landscape of Tanyugou Tunnel entrance

图5 隧道洞口美学设计原则Fig. 5 Design principle of tunnel entrance aesthetics

隧道洞口景观设计原则充分体现了设计过程中“技”与“美”的统一,即“美”是建立在“技”的基础上,安全性永远是第一原则。隧道洞口景观在与生态环境、人文环境相融合的同时,还要与公路的整体布局相统一,洞口景观设计虽要兼顾经济性,但重视经济性而不能唯经济是从。隧道洞口景观设计时应遵循以上基本原则进行构思设计,实现“生境”“画境”“意境”的有机结合,争取做到“一隧一景”。

2.3 美学设计思路

基于隧道洞口美学的设计理念和设计原则,结合隧道的景观特点和景观因素,按照层次设计方法将隧道洞口美学设计分为以下3个层次。

第1层次,结合其他交通构造物,确定隧道洞口景观全线设计风格,明确隧道洞口景观是按常规设计还是应该进行个性设计等原则问题;第2层次,确定洞门的具体类型、装饰手法、洞口铭牌、小品建筑、绿化等参数;第3层次,考虑洞口景观整体协调性,对形体参数、绿化参数等进行细节处理,完善最终设计。隧道洞口美学设计思路如图6所示。

图6 隧道洞口美学设计总体思路Fig. 6 General design idea of tunnel entrance aesthetics

隧道洞口美学设计各层次所设计的主要内容并不相同,总结各个设计层次的主要设计参数,将其作为隧道景观设计的设计变量,通过对这些设计变量进行定量和定性分析,在隧道洞口美学设计原则的基础上,进一步完善隧道洞口的美学设计。通过对各个参数的综合考虑、相互平衡,不独立地突出某一方面,实现人-构筑物-环境三位一体的融洽关系,做到宏观和微观上把握设计概念和设计方法。各层次设计内容及主要参数、手段如表1所示。

隧道洞口美学设计是将设计理念和设计原则融合在设计的各个阶段,在满足安全性原则的基础上,尽最大可能保留原先的自然系统,保护原有的生物群落,适当借用新的语言和形式,彰显地域精神,充分展现隧道景观之美。

表1 隧道洞口美学层次化设计Table 1 Hierarchical design of tunnel entrance aesthetics

3 隧道洞口美学评价

隧道洞口美学设计方案设计完成以后,需要对其进行评价以及优化。隧道洞口美学设计是美学与结构的结合,其繁杂的特性决定了对其设计方案的比选比较困难,本文参照国内外学者对景观设计的评价方法,结合隧道洞口美学的特性,采用层次分析法和模糊数学法对隧道洞口美学进行评价,构建了定量化的美学评价体系。

3.1 层次分析法在美学评价中的应用

采用层次分析法进行美学评价的主要步骤: 建立隧道洞口景观评价指标体系、确定景观评价指标权重、对美学设计方案评判打分判断方案的优劣[17]。

3.1.1 建立隧道洞口美学设计评价指标体系

运用层次分析法建立层次结构模型,以隧道洞口美学设计方案评价为目标层,以功能、环境、美学、经济为准则层,并将其细分为9项子准则、19项指标,评价指标体系如图7所示。

图7 隧道洞口美学评价指标体系Fig. 7 Evaluation index system of tunnel entrance aesthetics

3.1.2 确定评价指标权重

1)构造判断矩阵。同属于一个上层次中的各元素两两之间进行对比,构造比较判断矩阵。例如准则层对目标层的判断矩阵如式(1)所示。

式中bij为要素i与要素j相比的重要性标度,其中bii=1,bji=1/bij,标度定义见表2。2)计算各要素相对上层某元素的相对权重,W0=(W0i)。

表2 判断矩阵标度定义Table 2 Definition of judgment matrix scale

3)一致性检验。通过计算CI与CR的比值进行一致性检验。其中:

式(6)中R.I.为平均随机一致性指标,可通过表3获得。

当CR＜0.1时,认为原评判矩阵具有满意的一致性,则特征向量W0可以作为准则层的权重系数。同理可得其他层次相对与于上层次中某一元素的权重,最后计算各要素对隧道洞口美学设计方案评价的合成权重。

表3 R.I.的取值Table 3 R.I. values

3.1.3 隧道洞口美学设计方案评分计算

1)采用1—10得分制。由于隧道的使用者大多数是普通群众,因此对隧道洞口美学设计方案评价时,准则层中的美学指标应邀请普通群众进行评价,而功能、环境、经济等评价指标,评价过程需要专业的知识指导,拟采用专家调查法进行评价。

2)求子准则层Cij的分值。

式中:TDijk为指标层各指标的分值,由专家根据经验和项目的特点来打分;Wijk为指标层各指标权重。

3)求准则层Bi的分值。

式中:TCij为子准则层各指标的分值,由上述步骤2)计算获得;Wij为子准则层各指标权重。

4) 求目标层隧道洞口美学设计方案A的分值。

式中:TBi为准则层各指标的分值,由上述步骤3)计算获得;Wi为准则层各指标权重。

3.2 模糊数学法在美学因子层面评价的应用分析

美学评价因子不同于功能、经济、环境,有很多不确定和模糊概念,很多时候存在“亦此亦彼”的现象,例如: 1座隧道洞门可能是文化的载体,也可能是环保的体现。同时,评价结构所受影响因素较多,如果继续采用定量评价,评价主体不同评价结果可能存在较大差异。因此,美学评价采用模糊数学评价相对更加合理,其主要流程如下:

1)建立因素集U=(u1,u2,u3,u4,u5),u1—u5分别代表整体协调性、变化性、独特性、自然性、生动性。

2)确定评价语集V=(v1,v2,v3,v4),v1—v4分别代表优、良、中、差。对评价语集进行数值化处理,TV=(10,8,6,4)。美学因子的优劣等级依据表4进行确定。