江锦前

（福州市建筑设计院有限责任公司，福州 350011）

1 引言

海洋馆作为一种展示海洋生态的场所， 越来越受到大众的关注和青睐，要想为大众提供自在舒适的观赏体验，必须做好海洋馆的设计工作。 海洋馆建筑的设备空间大约占总建筑面积的10%，除了一般建筑需要的消防、配电、照明等系统外，最主要的设备系统是水处理系统（包括维生系统），在海洋馆设计过程中，这是尤为重要且特殊的一个环节。 对此，本文结合某海洋馆设计项目，对其涉及的给排水、消防、维生系统的设计进行详细探讨。

2 工程概况

项目位于吉安市高铁站前新区伯安大道和广场北路交叉口西北角地块。 海洋世界建筑面积20 431.96 m2，总共3 层。1 层、2 层为主要展览空间，3 层为生活用房。 1 层主要排布了热带雨林馆（两层通高）、珊瑚礁鱼馆、极地馆、海底世界（隧道）以及海洋科普馆；2 层则容纳了淡水鱼区、热带雨林、梦幻水母馆以及海豚剧场；3 层主要为饮食区和员工活动空间。 建筑整体采用钢挂铝板和钢挂玻璃作为立面结构形式， 创造出“鹦鹉螺”的曲线造型。 吉安海洋世界主题效果图如图1 所示。

图1 吉安海洋世界主体效果图

3 给排水及消防系统

3.1 生活给水量的确定

本项目为多层公共建筑，主要用水点包括展厅、观赏区、剧场观众及职员、其他工作人员以及冷却水补水。 因各种鱼群展馆及科普馆等建筑定性为展览性及观赏性区域，因此，此部分给水按照GB 50015—2019 《建筑给水排水设计标准》[1]表3.2.2 中的展览馆用水标准确定用水定额， 包括员工和观众两部分用水。 表演剧场根据最大观赏人数及剧场演职人员数量分别取不同的用水定额，主要用水量见表1。

表1 海洋馆给水用水量计算

水源利用方面，应充分利用市政自来水的水源和水压，否则由于海洋馆内各展馆公区用水及海洋生物需调配海水等要求，采用水箱和变频泵加压供水时，水箱容量较大，泵房面积占地较多且不节能。 在不同进水池的进水管设置中，应按单池单立管的布置原则尽量不共用供水立管或横干管， 降低因进水故障导致水池无法补水的风险，保证海洋生物的生命安全。

3.2 消防系统的确定

3.2.1 消防系统设计参数

本项目消防流量按展览、观演建筑设计，建筑体积＞50 000 m3，剧院观众厅座位数632 个，根据GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》[2]（以下简称为 “《消水规》”）中表3.3.2 及表3.5.2 中的取值，选定室外消火栓系统设计流量Q1为40 L/s， 室内消火栓系统设计流量Q2为20 L/s。另根据GB 50084—2017 《自动喷水灭火系统设计规范》[3]（以下简称为“《喷规》”）中附录A 所列场所，选定本项目为中危险I 级，按照《喷规》5.0.1 条和5.0.2 条的设计基本参数，结合海洋馆最大净高11.0 m 处的海洋大厅的实际情况， 估算出喷淋设计流量约为35.6 L/s，最终选取喷淋设计流量Q3为40 L/s。

根据《消水规》3.6.2 条的规定，选取室内和室外消火栓系统火灾延续时间t1为2 h；根据《喷规》5.0.16 条的规定，选取自动喷水灭火系统火灾延续时间t2为1 h。

综上，可以求得消防水池总量V：

式中，3.6 为将单位L/s 转换为m3/h 的转换系数。

3.2.2 水池的布置

海洋馆中的水生物种类繁多， 对水质和水量的需求各不相同。 经与工艺和运营方的多次沟通，本项目需在3 层分别设置3 个容量均为120 m3的淡水池、鱼类海水池和海兽海水池，在满足海洋馆日常运行的水量需求以外， 还能为1 层、2 层各鱼类展馆及表演池等提供稳定的供水压力。 海洋馆消防水池、海水池、淡水池分布示意图如图2 所示。

由于海洋馆先天的水量和位置条件需求， 综合消防水池的容量及尺寸，在设计上考虑将消防水池和淡水池、海水池一起设置在3 层，利用大屋面的弧形效果，形成一条的水池带，本项目采用的设计方案主要考虑到以下3 点。

1）这种将水池抬高上置的形式，可利用3 层生活区的空余面积，为1 层的海洋大厅、鲸鱼池和2 层的表演池及观赏区腾出更多的展示空间。

2）各个水池集中布置于3 层，避免开挖地下室。 由于1 层有多个大型海洋鱼类展馆及水池，若要开挖地下室，对地下室顶板的整体荷载要求较大，且1 层排出管非常多，覆土厚度也要相应增加。 因此，综合考虑将各供水水池置于高处，可节约整体造价的同时缩短施工工期。

3）淡水池和海水池可利用自然重力供水，供水水压稳定，无须增压提升设备，可减少设备因海水腐蚀产生的隐患，同时降低后期维护管理成本。

3.3 屋面虹吸雨水系统

本建筑屋面主体为中空网架结构， 采用钢挂铝板和钢挂玻璃作为立面结构形式，创造出“鹦鹉螺”的曲线造型。 屋面最高点23.600 m，最低点15.096 m，东西方向跨度63.6 m，南北跨度30.8 m，鉴于屋面整体面积较大（约10 175 m2），且弧形网架玻璃顶存在高低错落的交界面，若排水沟的前后高差太大，则无法形成虹吸效应，因此，考虑在交界面的底部分散设置排水内檐沟和虹吸雨水口， 内檐沟起点和终点标高与弧形构架首末端标高相适应，每条檐沟的前后高差不超过1.2 m，在每段檐沟的末端设置高度350 mm 的反口，便于在暴雨情况下上游雨水可溢流至下游排走。

本工程属于重要公共建筑，设计重现期为10 a，弧形构架交界处采用内檐沟排水，局部平屋面女儿墙上设置了溢流口，因此，屋面雨水总排水能力设计重现期应按50 a 设计。每条檐沟末端设置一个直径为100 mm 的溢流孔洞，孔洞上安装钢套管，溢流口底部高出完成面300 mm，这样既满足规范关于屋面雨水排放的溢流要求，又不影响整体观感。

4 维生系统的初步设计

4.1 维生系统的组成

维生系统是海洋馆、水族馆的核心技术，维生系统是否健全直接关系到海洋馆的展示效果和动物的健康， 直接关系到海洋馆运营的成败。 大多数海洋馆或水族馆的维生系统一般包含5 个组成部分，即进水过滤系统（含海水配置及软化处理）、生物蛋白分离系统、生化过滤系统、温控供水系统以及废水回收处理（或排放）系统，在个别大型展馆还配备有海水反冲洗系统。 其中，蛋白分离、曝气氧化以及温控系统，一般由专业厂家与运营方协同配合深化设计，在一次施工图设计中，需重点考虑进水过滤系统和废水回收系统的给排水管道预留以及点位布置。 海洋馆维生系统工艺流程如图3 所示。

图3 海洋馆维生系统工艺流程示意图

4.2 维生系统管道预留

不同海洋生物所需的生活条件不尽相同， 需要严格按照建筑剖面所标注的标高及运营方的管理要求进行设计。例如，小型海洋生物（海龟、企鹅、海狮等）的生活池，水位一般控制在1.5～2.2 m，预埋的泄水管及溢流管管径一般在DN100～DN150；若是大型海洋生物（鲨鱼、白鲸等）的生活池，则需预埋DN200及以上的排水管道，并且分散多点布置，减少排水时的管道泄水压力。此外，设于1 层的维生系统之间需要通过一些管道连通（DN300 及以上）接入不同的海水池内，需配合一定覆土厚度，以满足走管要求，这些在施工图上未表达的都需要和各专业以及运营方相互配合明确。 海龟池排水管预埋剖面图如图4 所示。

5 结语

海洋馆是一个体量庞大且设备、工艺非常复杂的建筑，给排水设计作为其中比较特殊且重要的环节， 需要花费大量的精力去思考和优化，不仅要满足现行的规范要求，而且要能发挥出海洋馆独有的水文特色和环境功能， 为顾客营造出舒适的体验感受。