关于喷泉类型、组成与设计规范的综述

李云开，梁彩凤

（东莞市环宇文化科技有限公司，广东 东莞 523000）

在自然界中，水在广义上可以分成2 种类型——自然水和建筑水，而喷泉就是建筑水中的一种。喷泉是利用水泵使水具有压力，通过喷泉管网，提升到喷泉喷头喷射而出且具备一定形态的水景观的组合体[1]。喷泉水景有2 种起源：①远在古希腊，就出现了类似点缀装饰的水景观，这是古希腊人利用当时现有的技艺将饮用水进行改造而成；②最早在新巴比伦时期开始出现喷泉水景[2]。从喷泉诞生至今，由于科技、经济和社会的不断发展，喷泉有了一定的发展，也被赋予了众多用途并得到广泛应用。如在气温较高的环境中，喷泉可以降低环境温度；在噪音污染严重的施工生产环境中，喷泉可用于降低噪音；在对尘埃要求严格的车间、马路，喷泉可起到增湿、改善周边环境及净化空气的作用。重要的是，喷泉体现了一种水景艺术，形成独特壮观的水姿从而成为园区或城市的重要景观。喷泉的动静结合，可营造轻松、有活力的氛围，为人们的生活增添乐趣[3]。

在中国，水景观可以追溯到公元1800 年左右，当时古人在造园时就引用水来装饰景观。《汉书·典职》记载了提升水流，水出于龙，接于铜仙人杯中的境况；《贾氏杂录》提到了池中有2 朵白石雕刻而成的莲花，有泉水从莲花上喷涌而出的景象；《洛阳名园记》记述了水从花朵之间喷涌而出的景象。自改革开放以来，我国的经济、科技和社会得到了空前的发展，人们也由对物质生活的需求转向精神和艺术等方面的需求，社会建设也从基础建设迈向文化建设[4]。而喷泉作为一种观赏性很强且具备娱乐性的景观设施，能很好地满足人们在精神、艺术领域及文化方面的需求，因此得到了人们的普遍喜爱，这使喷泉在我国得到了快速推广和发展，并且日趋多样化和科技化[5]。特别是第十四个五年规划期间，文化和旅游部发布了《“十四五”文化和旅游发展规划》（以下简称“规划”）的通知。《规划》强调我国需加强社会主义文化的建设，加强文旅行业的发展。因此，我国喷泉行业的发展前景相当可观，但由于我国喷泉的发展还处于起步阶段，相关的国家规定与标准并不完善，并且有关喷泉的系统研究非常少，相关从业人员难以形成统一有效的行业规范标准与交流沟通，影响喷泉行业的健康可持续发展。为了让人们系统地了解喷泉，促进喷泉的深入研究，从而促进我国喷泉行业健康可持续发展，现就喷泉的类型、系统组成和设计规范进行综合阐述。

1 喷泉的分类

按照喷泉的制造工艺、体量的大小、喷水高度及喷泉的复杂程度可以将喷泉归纳为2 大类：一类是园林景观喷泉；另一类是利用现代科技、设备建造的全人工喷泉，这类喷泉又可分为程控喷泉和音乐喷泉[6]。

1.1 园林景观喷泉

园林景观喷泉，也叫园林水景，大多为景观工程中的陪衬，按照喷泉场地特点，模仿自然水景观建造。例如叠水、跌水、溪流、瀑布和漩涡等。这种类型的喷泉喷高较低甚至是无喷高，水流多为由高向低流动的重力式水流。

1.2 全人工喷泉

1.2.1 程控喷泉

程控喷泉是一种克服地球重力的喷泉，水柱由低向高喷射，是一种类型和控制都较为简单的喷泉。其加入了现代科技的手段，即利用可编程逻辑控制器把喷泉的全部喷头的水型组合、排列和高低与喷泉灯光的颜色显示、亮暗程度提前按照设定的喷泉效果进行程序控制。程控喷泉营造的水体形态可以通过随时修改或切换预先安排好的程序进行快速变换[7]。但这种喷水高度一般是固定的，不可改变，体量中等，多设计在酒店和住宅小区门口，此类喷泉的类型和效果与园林景观喷泉相比较为丰富。

1.2.2 音乐喷泉

音乐喷泉也是一种克服地球重力的喷泉，水柱由低向高喷射。音乐喷泉最显著的特征就是加入了音乐元素，也正因此，其结构组成颇为复杂。音乐喷泉的组成部分有：电脑编程系统、音乐艺术系统、喷泉灯光系统及其他所需的系统。甚至还增加了多媒体影像和火等元素，水柱根据音乐、灯光等节奏进行变化和组合，形成各式各样的效果，营造出梦幻和有趣的喷泉景观表演[8]。

2 喷泉的系统组成

虽然喷泉类型多种多样，但喷泉的系统组成大体上是一致的，一般可分为4 大部分，包括喷头、喷泉水泵、阀门管道及其他配件部分。

2.1 喷头

喷头是喷泉最基本也是最重要的一部分，目前市场上有上百种不同类型的喷头，不同类型的喷头可以呈现出不同的喷泉景观效果，例如静态水、动态水，以及2 者结合的组合喷泉[9]。目前喷泉行业常用的喷头类型有如下几种。

2.1.1 直流喷头

直流喷头有定向和可调2 种类型，2 者的区别在于可调直流喷头具有万向球接头，喷嘴方向可以在10°范围内调节。特点为单喷嘴，直射水流，具有强大且多种多样的组合效果，是喷泉工程中使用最多的喷头。喷头工作压力在15.0～400.0 kPa 之间，喷高在0.8～25.0 m范围内。

在定向直流喷头中，有一种特殊的喷头——高喷喷头，高喷喷头为法兰式接口，喷水高度较高，最高喷射高度达120.0 m，常作为喷泉的主景喷泉；斜喷时可满足较远之射程，形如玉带状可广泛用于各大中型喷水池中。喷嘴直径在38～58 mm 之间。

2.1.2 加气喷头

此类喷头最大的特点就是水柱中吸入空气，故称加气喷头。这是根据射流泵的原理，在喷头底部加设喉管，水泵启动时，喉管附近的压力低于其他地方的压力，因此会将空气吸入到水柱中，形成水气混合的水柱，所以又称射流喷头。典型的加气喷头有玉柱喷头、雪松（冰塔）喷头和涌泉喷头等。

（1）玉柱喷头。玉柱喷头是一种环形喷头，内圆无水流，水从环形缝隙中喷射而出，形成空心的水柱效果。在光的折射下，亮如玉柱，水柱以垂直向上为主。该喷头喷出的水势宏伟壮观，抗风性能好，常用于旱喷，搭配喷泉中心水柱、灯光，效果更佳。喷头最小连接尺寸为DN20，最大为DN50，喷水高度最低1.2 m，最高10.0 m。

（2）雪松（冰塔）喷头。其特点是水柱垂直向上，粗狂挺拔，形似白玉塔状，故称冰塔或雪松，配上灯光，随着光的变化而变化，水形美观大方，气势宏伟。此喷头的喷水量为2.2～25.0 m3/h。

（3）涌泉喷头。其特点是白色的水柱涌出水面，粗狂挺拔，具有良好的透光性，随着灯光变化而变化。连接规格分别为DN20、DN25、DN40 和DN50。

2.1.3 旋流喷头

其特点是利用喷水的反作用力，向下喷头推动向上喷头旋转，形成动态的喷泉水型。如旋转花篮（旋钮）喷头，喷头所形成的水柱由于重力与离心力的作用，在空中形成螺旋扭动的曲线，犹如花篮，加以灯光的渲染，又如飘舞在空中的彩带，效果绚丽多彩。水型覆盖直径1.0～3.0 m。

2.1.4 扇形喷头

扇形喷头的断面为狭长的缝隙，所形成的水型效果为扇状的水膜，常用的扇形喷头有鸭嘴喷头和水幕喷头。

（1）鸭嘴喷头。鸭嘴喷头为扁平扇形，形如鸭嘴，喷水形状为薄薄的一层扇形水膜，配合灯光，可呈现出孔雀开屏的效果。鸭嘴喷头效果多彩，既能独立使用，也可多个组合使用。最高喷射高度为1.0 m，喷洒距离为0.4～1.8 m。

（2）水幕喷头。水幕喷头是一种开式喷头，只设有1个出水口。启动时，供水轴线方向与出水轴线方向相互垂直，常常与投影配合使用，形成水幕电影，材质为钢镀铬。根据喷射流量和喷射角度的不同要求设有不同的开口大小。连接规格有DN80、DN100 和DN125 3种。

2.1.5 花状喷头

花状喷头水型效果似花朵，是利用水流的折射原理，在喷头的出水口处设置各种类型的折射装置，花状喷头又叫折射喷头，常见的花状喷头有喇叭花喷头和蘑菇喷头。

（1）喇叭花喷头。喇叭花喷头所成的喷泉水型类似喇叭花，因此叫喇叭花喷头，又称牵牛花喷头。水膜晶莹透亮，喇叭花喷头的喷泉效果较小，常在室内和庭院景观内使用。可以通过阀门调节喷头的流量，也可同时调节顶部的盖帽，保证水型达到理想的景观效果。覆盖直径0.3～1.0 m。

（2）蘑菇喷头。蘑菇喷头所形成的水膜比较均匀，噪音小，形状与蘑菇相似，水膜晶莹透亮。工作压力约15.0～55.0 kPa。

2.1.6 撞击喷头顾名思义，撞击喷头是通过水流经过增压后，撞击所形成特定形状的喷头，雾森喷头就是典型的撞击式喷头，雾森喷头有旋流式和撞针式2 种。

（1）旋流式雾森喷头。旋流式雾森喷头的出水孔径较小，一般不足1 mm，所以该喷头对水质的要求较高，所形成的效果为雾状小水珠，与自然雾景观相似。工作压力最大可达到7.0 MPa。

（2）撞针式雾森喷头。撞针式雾森喷头与旋流式喷头相似，但其效果比旋流式喷头更细腻。显著的特征是出水口处设有特制针状装置，所以一般不在人接触到的地方使用。喷头孔径最大只有0.3 mm。

2.1.7 组合喷头

组合喷头是由多种或者1 种喷头组成，喷嘴至少2 个。三层花喷头和凤尾喷头是此类喷头的代表。

（1）三层花喷头。其特点是中心水柱较高，外围2圈向外抛洒，形成3 个层次的水花效果。工作压力约为20.0～80.0 kPa。

（2）凤尾喷头。其特点是凤尾喷头由多个直射型喷头以直线的形式排布组成，喷头底部有1 个配水室，所形成效果与凤凰尾巴相似。工作压力为50.0～200.0 kPa。

2.1.8 数码摇摆喷头

数码摇摆喷头是一种特殊的喷头，准确来说是一种喷头载体，是通过信号控制使安装于其上的喷头摆动、甚至旋转的装置可以使各类喷头增加动态效果。数码摇摆喷头有一维和二维之分，一维摇摆喷头可以沿1 个轴旋转1 周。二维摇摆喷头多1 个摇摆装置，可在三维空间上旋转。因其多变的效果，常在音乐喷泉中使用。数码摇摆喷头只有DN40 和DN50 2 种连接规格。

2.2 喷泉水泵

喷泉水泵是为喷泉提供动力的主要设备，是组成喷泉系统非常重要的一部分，水泵也是决定喷泉喷高的重要因素，不同扬程的水泵决定喷泉水柱的高度，改变水泵的转动速度，也可改变喷泉水柱的高度[10]。目前市场上水泵的种类繁多，但用于喷泉行业的主要是离心泵和潜水泵。

2.2.1 离心泵

离心泵是最早用于人工喷泉的机器。离心泵能够为喷泉提供动力，是通过叶轮转动而产生机械能，使其具有运输水或者其他液体的功能。离心泵的组成部件大致有泵体、泵轴、电机和进出口连接口等，有立式与卧式2 种[11]。此类水泵不能直接放置在水中，需要建设专用泵房，且泵房高程需低于喷泉水面高程。此类水泵多用于人们可直接接触到的喷泉，防止触电，保证喷泉的安全使用。

2.2.2 潜水泵

潜水泵就是将泵体完全放置在水中的水泵。潜水泵有管网简单、噪音较小、快速启闭和高效率等优点，因此在喷泉工程建设中，成为最常用的喷泉水泵。潜水泵也有立式和卧式之分，喷泉潜水泵一般使用卧式潜水泵。潜水泵功率范围较大，最小功率为0.75 kW，最大功率可达到上百千瓦。

2.3 阀门管道

通常情况下，喷泉的喷头与水泵不会直接连接，2者之间需要1 个媒介来连通。阀门管道就是连接喷头与水泵的重要媒介，水从水泵被运输到管道，穿过阀门管道到达喷头喷射而出，形成完整的喷泉系统[12]。

2.3.1 阀门

市场上有各种类型的阀门，总体上归纳为4 大类，即截止类阀门、调节类阀门、限制流向类阀门和排气类阀门。喷泉用阀门主要是前3 类阀门，如球阀、止回阀、闸阀、调节阀和电磁阀等，可以调节喷泉管道的水压与流量，控制水柱高度。当管道直径小于50 mm 时，如需要安装阀门连接件，建议使用截止阀，当管道直径在50 mm 及以上时，则需用闸阀来连接。

2.3.2 管道

喷泉用管道有金属管道、铜管、塑料管及复合管等，每种类型的管道内水流速度应控制在表1 规定的范围内。

表1 管道流速要求

2.4 其他配件部分

喷泉系统除了以上3 大部件以外，还需要各类灯光、电缆等。灯光与水相互不断变化、配合，增加喷泉的表现效果且使喷泉具有在夜间也能使用的功能[13]。在喷泉工程中，有专用的喷泉水下灯。旱喷和较低喷高的直线型喷泉，一般使用中孔灯。启动和控制喷泉，需要各类电缆的支持，为喷泉提供电力与信号等。

3 喷泉设计的一般规范

3.1 喷泉水质要求

喷泉设计必须符合国家现行的各类相关标准，如：

（1）GB 50265—2022《泵站设计规范》；

（2）CJ/T 209—2016《喷泉喷头》；

（3）GB/T 14976—2012《流体输送用不锈钢无缝管》；

（4）GB 7000.1—2015《灯具 第1 部分：一般要求与试验》；

（5）GB 7000.218—2008《灯具 第2-18 部分：特殊要求.游泳池和类似场所用灯具》；

（6）GB 50015—2019《建筑给水排水设计规范》；

（7）GB 50275—2010《风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范》；

（8）其他相关的规定、规范[14]。

喷泉设计除了满足以上各类规范的要求以外，还应考虑水质、周边环境和以人为本等因素。

简单来说，喷泉就是水的应用，所以喷泉设计中对水的质量作了一定要求。

（1）若喷泉所用的水源与人体有接触时，水的质量要求应满足国家现行标准GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中规定的Ⅲ类水源标准。

（2）人体未直接与水源有接触的喷泉用水，水的质量要求应满足国家现行标准GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中规定的Ⅳ类水源标准；若喷泉水质无法满足以上规定时，应对水源做净化处理。

3.2 因地制宜

喷泉的设计应与周边环境相融合，这影响着人们对喷泉的观看体验。因此，需要确定好喷头的数量与位置，然后考虑每个喷头的喷高、摆动及变化等，最后还需结合不同喷头类型的组合所形成的整体效果[15]。如喷泉设计在中小型人工水域中，水域的半径需要比喷泉的喷高大1.5 倍，以确保喷泉水柱的水花散落后跌落在水域内。

3.3 喷泉设计时要遵循以人为本的原则

喷泉设计需要把人的感官如视觉、听觉甚至触觉考虑进去，只有这样，人们才会与喷泉存在联系，从而激发人们对喷泉的兴趣甚至与喷泉产生共鸣。根据人类眼睛的视觉特征，通常情况下，人类的水平视线角度的最佳范围为45°，垂直视线角度的最佳范围为30°。因此在设计喷泉的范围和高度时，需把这个因素考虑进去，只有这样，喷泉的设计才会更加科学，更加人性化。

4 结束语

喷泉是一种景观点缀，更是一种娱乐性、创新性景观艺术。不仅能为社会带来可观的社会价值与经济效益，更能为人们带来欢乐体验，满足人们的精神文化需求。我国喷泉行业具有良好的发展前景，但目前正处于初步阶段，且缺乏系统研究，导致从业人员无法形成统一有效的沟通和研究，从而危及喷泉的健康发展。本文就喷泉类型、系统组成和设计一般规范进行了系统的概述，帮助从业人员根据喷泉的规模、喷高和控制方式等给喷泉定性，为喷泉的研究提供基础；根据喷泉的系统组成，为从业人员研究喷泉提供方向和侧重点；根据喷泉设计的一般规范，从业人员在设计时保证喷泉工程的安全、人性化等，促进喷泉的健康可持续发展。