戏水乐园中的造浪池设计
目前, 随着休闲娱乐业的迅猛发展, 各地相继兴建了一些多姿多采的戏水乐园。戏水乐园中最主要的, 同样也是最吸引人的项目莫过于造浪池。本文将着重论述有关造浪池的设计。
1、造浪池的性质
造浪池是丫种能通过机械造出人工模拟海浪的水池。在戏水乐园中弓它在所有水池里一般来说是最大的, 同时也是最创造气氛的。水面上起伏的层层波浪总是带给游人阵阵按捺不住的激动, 以致国外一些戏水乐园仅设置这样一个大池就已使游人乐而忘返了。造浪池池底要设计成斜坡状, 由浅入深。这样, 让游人有一个从观浪欣赏、踏浪趟水, 最后畅游其中的过程, 真正领略到回归大自然的感受, 并且这也有利于波浪的形成与发展。造浪机及波浪发生口要设置在水池最深处。
· 2、 造浪方式的选择
造浪的方式有许多种, 但根据其技术手段可主要分为三大类 机械推板式、空气压缩式和真空提升式。
机械推板式(图1a)是由电动机联动曲柄, 带动置于水中的推板前后摆动而形成波浪。几个推板组合在一起, 由计算机控制, 即可造出各种正弦波和类似真实海洋的随机波浪。波长范围在4.5-12m之间,, 最大浪高0.5-1.5m。单位宽度造波机所需功率8kw左右。其优点是结构简单, 运行可靠, 便于维修与管理。但造浪机的部分运转是在水下进行, 所以要注意构件的锈蚀问题。在国内的室外戏水乐园中, 采用这种方式造浪的较多, 如北京陶然亭公园水上世界, 昆明东兴戏水乐园等。
空气压编式造浪(图1ｂ)是目前室内造浪池一般采用的形式, 如北京康乐宫、沈阳夏宫等, 它是由与水相连并排设置的几个空气腔及隔离的机房构成。机房中的造浪机由几台高压离心风机作为风源, 由变频调速机、调速器及变速箱组成风门变频调整系统, 并采用可编程序控制器控制。造浪时, 通过风机向下端由水封闭
的空气腔鼓风, 并有次序地改变风力强弱, 造成腔内气压变化由此鼓动空气腔水面上下波动,而形成波浪。根据池面大小及形状, 可设多个风机及空气腔, 通过程序调节可使各空气腔同时或错落鼓气、泄气, 各腔内水面时差振荡, 这样就造出模拟自然的排浪、涌浪、斜浪等各种效果。其造浪系统所有部件都与水隔开, 有利于设备的使用与维护。空压式造浪的缺点是 机器本身噪音较大, 所以在机房设计时一定要考虑吸音、隔音及密闭的问题。能量消耗也大, 其单位宽度造浪机所需功率１０kw 左右, 能量损失20-30%, , 部分余热传导给水体。其波长在4.5-12m 之间,, 最大浪高0.5-1.8m 。进行造浪活动时, 一般把浪高控制在0.3-0.6m 之间。超过0.6m 以上时, 要注意游人安全, 采取适当安全措施。
真空提升式造浪（图１ｃ） 真空提升式造浪系统同样由与相连的几个空气腔及隔离的机房构成。其工作原理是风机将空腔的空气抽空使水位在腔内升高。当水位达到预设高度后即开启阀门, 使空腔和大气骤然连通, 空腔升压则空腔内高水位水体猛然落下, 强烈撞击腔外水体, 犹如“决堤之洪”奔腾而下。这种浪的特点是浪高较大, 最大可达２ｍ以上, 气势壮观且浪涛翻卷, 最适宜于冲浪运动的进行。在浪高大于1m 时, 游人可进行俯卧式冲浪运动。当浪高超过1.5m时, 就能进行惊心动魄的立式冲浪运动了。这种造浪方式的缺憾是造浪间期较长。解决的方法之一是做前后两排空腔, 依次泄压放送水体, 这样可使造浪间隔周期提高一倍。真空提升式造浪目前在国内还没有实例, 日本1993 年建成的宫畸县的“ 海洋巨蛋(Ocean Dome) 就是采用两排空腔真空式造浪。
除以上造浪方式外, 还有液压推板式造浪、共振式造浪、储水式造浪等, 但应用得不如以上几种方式普遍。
造浪系统在运作时, 其能耗较大, 故通常不长时间持续造浪。一般是每小时造浪１-２ 次，每次10-15分钟长。
3、造浪池池身设计
造浪池通常布置在戏水乐园中较显眼的位置, 它是戏水乐园的主题之一。其造形丰富多样, 活泼洒脱。如果按浪效果设计, 扇形平面最为合适, 这时的浪区较大, 波浪的行进最为舒展, 造浪机的效能发挥得也最为充分。造浪机要设置在扇形底边处, 池两边扇形扩散时, 底边算起1/3范围内不宜加宽太快。在此范围以外, 可单侧或两侧同时加宽, 加宽角度应控制在15度以内。否则波浪卸能太大, 浪幅衰减太快。目前也有在池中间设置造浪机, 向两边造浪, 池形设计更为变幻无穷。造娘池的底边宽度一般在2.5-30m之间, 根据池大小来确定设置单台或多台造浪机。其长度要大于30m, 以形成完整的波浪。
造浪池最深处不应小于１.８ｍ。主要是考虑造浪机性能及本身游泳池深水区要求。坡度要在８％左右, 最大不要超过10%。取这个值主要有几个好处 首先是让游人不感到深度变化太快, 嬉戏时脚底有稳定平面感, 不打滑；其次这个坡度对波浪的发展起到推波助澜作用 另外还有利于池水洁净。因为在这个坡度上, 池底的
细小沉淀物会随坡自动滑落到造浪池最深处,由此处的池底回水口将其回流进去。而小于这个坡度, 沉淀物会附着于池底, 保持不动状态。
在造浪池的另一端可预留一段缓冲段, 坡度自然延伸, 造成海滩效果。“ 海滩” 部分可以采用砂石色塑胶粒地面, 即逼真, 又防滑。也可铺设粗石英砂粒, 形成真正海滩。为了不使砂粒沉淀至池底, 污染水体且阻塞管道, 所用石英砂粒最好先经过研磨, 去掉易相互碾碎的棱角, 经过水洗及级配, 再行铺设。另外, 在水、岸交界处,设置沉砂回水槽, 使波浪带砂由岸回落时, 截砂于此。在场地较受限制时, 为了缩短池长, 可把水池最浅处设为不超过0.3m深, 采用适当高度的台阶抵挡波浪, 这样还能形成“ 惊涛拍岸的效果。造浪池的侧壁高度及模拟海滩的长度需足够, 以最大浪时不造成池水大量外溢为原则进行计算来设计。
造浪池的溢流口设计时要比池水面标高低１５０ｍｍ , 太低则会使回流速度太慢, 太高又会使水面表层的悬浮物打旋而不能落入管内。
４、几个值得注意的安全问题
造浪发生口处应设置不锈钢栅栏封闭, 以免游人误入危险。栅栏本身及其固定方式一定要坚实耐久, 以免被波浪冲跨。池底泄水的回水口一定要有扩大口, 上设边长大于 的不锈钢蓖子。这是因为排水时其水口附近存在负压区, 能对人体产生吸附。当人体的某些部位如手掌、脚掌、头部、臂部等把回水口全部遮住时, 管中回落的水使封闭口产生负压, 使人体这些部位产生“ 吸盘”效应, 让人无法挣脱而产生危险。
另外, 泳池爬梯能对游客产生的一种伤害,不常为设计者重视。许多爬梯踏步为单排不锈钢管, 管径较细。游客攀爬时, 光滑的钢管加上附着的水, 变得光滑异常, 使游人往往蹬脱或脚部失稳横向打滑, 造成碰伤或脚趾撕裂。故梯步一定要加宽、防滑, 最好采用防滑踏步板, 不可简单从事。
还有, 造浪池侧边设计尽可能流畅, 不设明显的突出物, 免波浪冲击强烈, 游人受伤。在深水区, 因这里的池壁往往很高 , 游人无处憩息, 故一定要在池壁设置休息栏杆, 保证安全。
5、水处理设计特点
（1）水处理参数戏水乐园中水池水处理要求较一般游泳池要严格, 造浪池也同样如此。因为戏水游人的构成非常复杂, 特点是儿童比例大, 单位水面积人员密度大, 人员的卫生健康状况差别较大。因此, 目前规范中对游泳池水处理的要求不易满足在造浪池中人们对水质卫生及观赏的要求。故建议在室内造浪池中, 将水的
浊度要求提高为1.5 度以内, 水循环周期提高到4 小时, 执行生活饮用水卫生标准, 以形成清彻透明的池水。在室外造浪池中, 要求可适当放宽, 浊度可定为3 度, 水循环周期6 小时。
（2） 水处理系统流程室内造浪池水处理系统的流程如下
水池原水→混凝剂→毛发聚集器→循环水泵→净水器→加热器一消毒→混合器→造浪池一配水箱
室外造浪池可不设其中加热部分：室内池水温度宜为26-28℃。
（3）消毒方式造浪池水处理系统中的消毒方式一定要选用适当。目前针对造浪池常用的消毒方式基本上有四种：
①液氯消毒液氯消毒目前一般采用真空加氯设备自动投加在过滤后的水池给水管道内, 并宜与水泵联锁控制。氯所以能消毒是它能破坏细菌中的酶系统。液氯成本低, 操作简单,杀菌力强, 但其很大缺点是易发生漏氯事件, 危险性很大, 且容易产生致癌有机物（THM）。戏水乐园中, 人群密集, 一旦发生泄漏影响较大。
在室内造浪池中, 上述缺点较为突出, 而对露天造浪池来说此类消毒方式则较为适合。
②次氯酸钠消毒次氯酸钠消毒方式一般是通过电解食盐水取得的次氯酸钠液进行消毒, 其消毒灭菌能力稍逊于液氯。其优点是设备运行可靠, 操作简单, 不易泄漏。在我国采用较为广泛, 对室内、室外戏水池均为适宜。
③二氧化氯消毒其原理是通过电解食盐水, 产生氯系（C1O2）和氧系（O3H2O2） 消毒剂混合气体, 因而在消毒效果上更占优势。一次投资略高于次氯酸钠式, 但运行费用较低, 设备体积小, 综合优势较明显, 缺点是耗电较大。目前正得到越来越广泛的应用。‘
④臭氧消毒臭氧是一种极强的氧化剂和消毒剂, 它反映速度快、投量少。适用性强。经臭氧处理后的池水呈蔚蓝色, 水质、水色较佳,对人无刺激作用, 优点显著。缺点是无持续消毒功能, 需设氯消毒与其配合使用, 其设备复杂,造价昂贵, 运行费用也较高。当用在通常面积较大的造浪池时, 显得投资过大。
另外, 造浪池这类戏水池中, 人群密度高,因一些游客的恶作剧等行为, 有时致使水中尿素含量超标。上述过滤消毒手段对此难于处理。可采用增加卫生间数量, 加强卫生宣传与管理的方式解决, 也可采用活性炭处理, 造价增加太多。总之, 戏水乐园中造浪池的设计目前仍属于摸索阶段, 国家还没有制定出相应的规范。在设计时, 本着安全、有趣、经济、合理的原则, 多参考一些成功的实例, 争取为群众建造出更多更好的戏水池。