巴基斯坦卡洛特水電站建筑與裝修設計

黃河 倪愛民 楊牧

摘要：適用、經(jīng)濟、美觀是水電站建筑設計的基本原則。對巴基斯坦卡洛特水電站建筑與裝修設計進行了實踐分析。結果表明：在設計水電站建筑方案時應注重引水式地面封閉廠房的屋面設計;利用水工建筑物的大體積混凝土構成造型主體，通過局部墻體進退和開窗變化，豐富形體層次，打造簡潔、大氣的水工建筑外觀形象。

關鍵詞：建筑設計;裝修設計;卡洛特水電站;巴基斯坦

中圖法分類號：TU271.1文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.11.010

文章編號：1006 - 0081（2021）11 - 0043 - 05

與民用建筑設計相比，水電站建筑設計一般在水電站及壩工建筑物布置確定之后才開始進行，在整個水電站的設計過程中往往具有滯后性。本文介紹了巴基斯坦卡洛特水電站建筑方案創(chuàng)作與裝修設計，探討了水電站項目建筑設計的工作路徑與方法。

1 工程概況

1.1 項目概況

卡洛特水電站是巴基斯坦境內吉拉姆（Jhelum）河規(guī)劃的5個梯級水電站中的第4級，上一級為阿扎德帕坦（Azad Pattan）水電站，下一級為曼格拉（Mangla）水電站。該工程壩址位于巴基斯坦旁遮普省與巴控克什米爾地區(qū)交界處的卡洛特（Karot）橋上游1 km處，左岸為巴控克什米爾地區(qū)，右岸為旁遮普省，距曼格拉大壩74 km，西距伊斯蘭堡直線距離約55 km。從伊斯蘭堡-卡胡塔-科特里路可通向卡洛特場址。

卡洛特水電站由瀝青混凝土心墻壩、溢洪道、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房等組成。水電站廠房裝有4臺發(fā)電機組，總裝機容量72萬kW（720 MW）。

1.2 設計內容

建筑設計內容包括：①水電站廠房建筑與裝修設計，如升壓站、主機間;②大壩建筑與裝修設計，包括壩面、觀測房、欄桿等;③其他部位建筑與裝修設計，如溢洪道、進水口等設計[1]。

1.3 設計原則

（1）以“適用、經(jīng)濟、美觀”為原則，合理運用各種建筑技術手段，在滿足水電站安全運行的前提下，創(chuàng)造具有現(xiàn)代水利水電工程的特色形象。

（2）注重建筑設計整體性，建筑風格與主體建筑物和諧統(tǒng)一。

（3）注重水工建筑物的特征，體現(xiàn)水工結構簡潔有序的特點，通過水工建筑宏大、簡潔的體型表現(xiàn)整體的氣度。

（4）注重細部設計與主體建筑物的協(xié)調。細部設計服從主體建筑，避免細部過于突出、繁瑣，以強化主體建筑形象為主。

（5）注重企業(yè)文化和地域特點，建筑與環(huán)境的相互依存和相互協(xié)調，實現(xiàn)主體工程和自然環(huán)境的融合[1-2]。

2 水工建筑物建筑方案設計

與一般工業(yè)與民用建筑不同，受水電站功能、結構形式、設備需求等多方面的影響，水工建筑物的平面布置相對簡單，空間組織方式相對單一。建筑設計是依據(jù)結構先行的原則，在具體細節(jié)處理上，需遵循結構布置，不能為造型而造型，進行大規(guī)模、夸張的創(chuàng)作[3-5]。

在本項目中，卡洛特水電站工程布置十分緊湊（圖1），在不足1 km2的用地范圍內，完成了大壩、廠房、溢洪道、進水（引水）建筑物等主要建筑的布置。建筑物尺寸及建筑物間距基本滿足設備安裝和基本運營維護，留給建筑創(chuàng)作的空間有限。如何在空間受限的情況下，完成建筑方案創(chuàng)作及裝修設計是本項目中的首要難點。此外，隨著水工建筑布置調整，建筑方案也需隨之調整，這也是建筑設計過程中面臨的又一難點。

2.1 大壩建筑方案設計

大壩為瀝青混凝土心墻堆石壩（ACCRD）。壩頂高程470.50 m，最大壩高約95.50 m。壩頂寬度約12.00 m，壩頂交通貫穿整個大壩。

作為水電站體量最大的水工建筑物，大壩的結構形式和技術要求決定了工程的外部形象。建筑設計在其中雖然處于輔助地位，但是起到畫龍點睛的作用。

2.1.1 大壩下游壩面設計

在大壩下游壩面居中位置設計三峽集團的英文徽標（圖2），為更好突出徽標，徽標凸出壩面，表面采用涂料繪制，簡潔美觀。

2.1.2 壩頂建筑設計

根據(jù)壩頂布置，壩頂上游側為貫通的電纜溝，在電纜溝上游側設防浪墻，防浪墻高度1.0 m，不滿足1.2 m的高度要求。電纜溝高出壩面0.2 m，若混凝土防浪墻直接加高至1.2 m，防浪墻頂?shù)綁蚊娴母叨葹?.4 m，對大壩上的上游側視線有一定的影響。上游側欄桿采用混凝土防浪墻與金屬扶手相結合的方法，在防浪墻頂部做一道0.2 m高的扶手。既滿足1.2 m的防護高度要求，又兼顧視覺體驗。大壩下游側布置通透的鍍鋅鋼管欄桿，以及照明的高桿燈，視線通透。

2.2 水電站廠房屋頂設計

水電站廠房是水電站建成后人群、設備最為集中的區(qū)域，同時也是水電站外觀尺度對比最為強烈的地方。對于建筑方案創(chuàng)作，水電站廠房設計最能體現(xiàn)建筑設計風格及細部設計手法。水電站廠房的設計品質可以直接影響使用（參觀）者對于水電站建筑設計的總體印象[1]。卡洛特水電站廠房為引水式地面封閉廠房。下游側為尾水檢修門槽。水電站廠房屋頂造型過程方案與水電站廠房屋頂造型定稿方案見圖3～4。

水電站廠房屋面是整個主機間（發(fā)電機層）的屋面，除了圍護的基本功能之外，還兼顧了廠房的采光和通風功能。廠房屋面采用鋼結構形式，弧線造型。從剖面上看，遠離地面升壓站的屋面下游側弧形更為平緩，屋面上游側弧形弧度更大。在功能上，下游側距離開挖邊坡更遠，受邊坡陰影影響較小，采用平緩的坡度，使屋面擁有更大的自然采光面，同時便于天窗的安裝。在形式上，弧線的造型寓意新月，巴基斯坦是伊斯蘭國家，是對當?shù)刈诮涛幕囊环N呼應。同時，弧線的造型也與水流的形式相呼應。屋頂?shù)幕【€造型為“柔”，大體積混凝土的外觀為“剛”。“一剛一柔、剛柔并濟”的外觀形式，在大尺度上使單調的水工建筑展現(xiàn)更多外觀層次，具備更多的文化內涵[4]。

在設計過程中，根據(jù)不同功能需求進行了多個方案的比選。在“適用、經(jīng)濟、美觀”的設計原則指導下，建筑專業(yè)積極配合水工及機電專業(yè)，將最終的屋頂方案確定為整體弧面屋頂方案，達到了打造“簡潔、大氣”的水工建筑外觀形象的目標。

2.3 升壓站設計

升壓站位于水電站廠房屋頂上游側的419.00 m平臺上。在外觀上，具有獨立的建筑體量與形象;在功能上，是上游副廠房的衍生（組成部分）。后期主要的水電站控制與人員辦公均在此建筑內，因此升壓站的設計是項目建筑設計的重點。從初始方案到最終的實施方案，建筑方案創(chuàng)作經(jīng)歷了多輪的對比、調整和變化（圖5～7）。

最初的建筑方案構思是將升壓站建筑與廠房屋頂作為整體考慮，在外觀上均采用弧形的造型元素，在廠房419.00 m處形成具有統(tǒng)一感與協(xié)調感的外觀造型，增強視覺趣味性的同時，也增強視覺的整體性。但由于室外空間的局限性，向廠房屋頂方向出挑的屋檐與設備安裝相沖突，該方案無法實施。

升壓站第二版建筑方案是在滿足機電安裝要求的基礎上進行結構布置，不采用非功能性要求的造型元素。建筑立面層次分三級：一級為柱梁框架，二級為柱間豎向分隔，三級為玻璃橫向分隔。建筑外觀方案風格現(xiàn)代簡潔、大氣明朗，強調豎向線條為主，以突顯挺拔之勢。整體層次分明、主次有序。屋頂女兒墻做成斜面，與廠房弧形屋面與水電站所處山體相互呼應。

在建設過程中，由于升壓站出線方式的變化，需要調整整個結構布置，導致建筑立面發(fā)生顛覆性變化。下游側機組段立面由通透的“框架+玻璃”變化為實體的混凝土墻。設計調整滿足結構與設備安裝要求，機組段大體積混凝土與水工建筑大面積的混凝土相呼應，也確定了升壓站建筑外觀以混凝土為主要特征。在安裝段保留“框架+玻璃”的精細分隔，與大體積混凝土形成“一虛一實、一粗一細”的對比，增強了立面的視覺沖擊力。

為增強立面的趣味性，在安裝段外墻砌體涂料部分選用較為鮮艷的配色（圖8）。

2.4 其他建筑設計

其他建筑主要包括溢洪道、進水口及大壩的配套附屬用房，體量較小，建筑設計以形體控制為主。在滿足使用功能的前提下，保持建筑的基本矩形體量。建筑門窗洞口均勻排列，形成序列。外觀材料采用清水混凝土或白色外墻涂料，盡可能與主體水工建筑物相協(xié)調。

3 內部空間裝修設計

3.1 廠房主機間裝修設計

建筑室內裝修采用簡潔風格，首先應滿足水工建筑的需要即“適用”，其次才是文化、審美的要求。整體風格化繁為簡、型隨機能，摒棄為裝飾而裝飾[5]。廠房主機間建筑裝修是水電站廠房室內建筑裝修設計的核心重點。裝修方案在色彩方面，統(tǒng)一采用綠色地面與淺色墻體。綠色與白色的配色方案與巴基斯坦國旗顏色類似，在色彩搭配上呼應當?shù)匚幕亍Ｔ诓馁|方面，地面采用彩色水磨石或環(huán)氧自流平，墻面采用牛腿以下鋁合金板內墻結合涂料或者清水混凝土。在視覺效果上，鋁合金板墻面與環(huán)氧自流平地面的視覺效果最好（圖9～10）。

3.2 升壓站裝修設計

升壓站安裝段是主要的辦公、控制空間，也是運營期工作人員數(shù)量最多、停留時間最長的場所。在裝修設計上，主要從人的角度考慮空間體驗與視覺感受：陽光照射進極具序列感的走廊空間，形成豐富的光影效果。走道地面采用明快的淺色玻化磚地面。為延續(xù)建筑的序列感，墻面采用兩種不用顏色的涂料，進行空間比例的調節(jié)（圖11）。

3.3 其他部位裝修設計

其他部位根據(jù)實際功能需求進行裝修設計，例如，對于線纜較多的通訊及控制機房，采用架空抗靜電活動地板，涂料墻面和鋁合金吊頂;人員經(jīng)常停留、活動的場所采用玻化磚地面，涂料墻面和鋁合金吊頂;有水房間地面及墻面進行防水設計;有防塵要求的設備用房采用玻化磚（或混凝土密封劑）地面，涂料墻面。吊頂根據(jù)實際需求設置。對于沒有特殊要求的房間，不做專門裝修。

4 結 語

相對于民用建筑設計的“先設計、后建設”，水電站設計與建設幾乎同步。而水電站設計以水工結構和機電布置為主，設計流程中建筑創(chuàng)作靠后且空間有限。根據(jù)卡洛特水電站建筑方案創(chuàng)作與裝修設計的實踐，建筑設計在前期方案布置時開展了以下工作：

（1）更早地展開與水工、機電專業(yè)的配合，在空間布局、建筑外觀等方面可以得到更大的發(fā)揮空間，同時也保證建筑設計的準確性。

（2）更早地與各方商定建筑風格及裝修設計原則，可以有效減少建筑裝修方案的反復。

（3）更早地開展建筑材料調研，便于切實地開展方案創(chuàng)作。

建筑設計需要在有限的范圍內，在自然與人工，功能與美觀，為生產服務與為人服務之間尋求一條平衡之道。總的來說，提前開展建筑設計工作，對于整個建筑方案和裝修設計及后續(xù)完工效果有積極作用。

參考文獻：

[1] 倪愛民， 楊牧， 張勛. 沐若水電站建筑設計概述[J]. 人民長江， 2013， 44（8）： 51-53，63.

[2] 高洪光. 龍羊峽水電站建筑設計初探[J]. 建筑學報， 1983， 11（19）： 71-73.

[3] 陳楠. 高砂水電站建筑設計[J]. 華東水電技術， 1999（1）： 54-55.

[4] 張金洲， 王艷娥， 郭曉利，等. 戈蘭灘水電站廠房建筑設計[J]. 水利水電工程設計， 2005， 24（3）： 18-19.

[5] 李循. 淺談中小型水利水電工程建筑設計理念[J]. 水電站設計， 2019， 35（2）：79-80，85.

（編輯：江 文）

Architecture and decoration design of Karot Hydropower Station in Pakistan

HUANG He， NI Aimin，YANG Mu

（Changjiang Survey， Planning， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010， China）

Abstract： Practicability， economy and artistry are the general principle of architecture design in hydropower station. This article analyzed the architecture and decoration design of Karot Hydropower Station in Pakistan. The results showed that in the design of hydropower station building scheme， the roof design of the diversion-type enclosed ground powerhouse should be paid attention. The main body of Karot Hydropower building is shaped by large volume hydraulic concrete and distinctive view is formed by local protruding and cave-in design， forming clear and grand appearance.

Key words：architecture design; decoration design; Karot Hydropower Station;Pakistan