山地公园的电气设计及实施——以马尾魁岐溪边公园为例

林佳聪

(福建省交设工程咨询有限公司 福建福州 350000)

0 引言

马尾魁岐溪边公园位于魁浦大桥北侧，总建设面积2.2万m2，北接鼓山景区，南临魁浦大桥。公园以生态山地公园为主题，并对原有保留民宅进行改造，凸显船政文化的特色。

配电安全及防雷接地设计是公园建设的基础，是保障公园安全的基本条件。夜景照明是城市公园中极其重要的一部分，不仅为市民的夜间休闲娱乐提供便利，也提供舒适、安全的出行环境。智能化系统为公园管理者提供了便利条件，已经是当下公园打造的重点。笔者以马尾魁岐溪边公园为切入点，探析了电气设计中塑造山地公园特色的可实施性方法。

1 配电设计

1.1 负荷中心

因山地公园的地形地貌特殊性，负荷中心的确定不仅在平面距离上予以考量，而且充分考虑高程差对管线敷设的影响，设计前要探勘现场了解地形地貌，根据实际标高来确定供电范围，避免后期因为施工困难，管线外露等引发增项。

魁岐溪边公园南北较为狭长，至鼓山登山道共有2条主园路。设计考虑在山下箱变旁及登山道入口分别设置一台配电柜。分别供应2条园路及预留鼓山登山道夜景照明电源。

户外配电柜的布置应该考虑以下几点：①不应在地势低洼处及水体附近，避免积水及其产生的水汽对开关设备及箱体造成腐蚀；②不宜设置在高大乔木附近，山上地势较高，因为树木较易受到雷击，导致配电柜内设备容易受损；③配电柜应设置在隐蔽处，并结合景观绿化布置，采用灌木或置石进行遮蔽，配电箱柜门上应配置防盗设施，并加警示标语。

1.2 电缆敷设

山体公园中野生动物较多，电缆敷设应考虑穿管或直埋铠装电缆敷设的方式，穿塑料管时宜用混凝土包封，避免电缆被动物咬坏及植物根系破坏。

电缆敷设路径应尽量避免高差过大的地方，因为地势高差易导致管道明敷不美观，后期维护困难等问题。管路敷设时，上下高差的地方宜合理设置手孔井；若手孔井布置太密且管线不多，可考虑设置防护等级为IP68埋地防水接线盒，并设置电缆标识桩。

山体公园结构体易发生扰动及沉降，管路敷设时宜设置10cm C15混凝土垫层并采用混凝土包封，管路纵向连接时应采用可挠式管接头。

1.3 配电保护

山地公园受到场地、地质因素影响，可供选择的负荷中心位置有限，在某些情况下配电回路长度在800m以上，景观配电接地系统通常采用TN-S及TT系统。

采用保护开关的长延时脱扣电流作为路灯的过载保护。根据《低压配电设计规范》第5.2.9条规定，庭院灯属固定式电气设备，配电线路的间接接触防护电器切断故障回路时间不大于5s。由于配电回路较长，配电回路保护开关应选择带剩余电流保护的B特性保护开关，保证动作电流不小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。山地公园环境潮湿，宜在选定开关前，实测线路的正常泄漏电流后确定开关的整定值。

护栏灯、安装在座椅上的照明灯具等正常使用条件下能被人直接接触的灯具、水下灯具宜采用12V及以下的隔离特低电压供电，且水池区域应做局部等电位连接。

2 防雷接地设计

2.1 雷电防护

山体公园应根据以下内容进行雷电灾害风险评估：

(1)雷击密度、雷击频次、时空分部及雷暴主要移动路径；

(2)地理、地质、土壤、水系等情况；

(3)游人常聚集的位置、人数及时间等情况；

(4)树木、森林的分布及易发生林火的位置等情况；

(5)景区内和毗邻区域的雷电灾害情况[1]。

根据雷电灾害评估结果，确定风险等级，并根据风险等级，采取不同的雷电防护措施。

在中高风险区山体上设置的灯杆、监控杆件、步道栏杆应可靠接地，接地电阻小等于30欧。按要求在配电线路及弱电线路处设置SPD。建构筑物应按至少第三类防雷建筑设防。

2.2 接地系统

通常状况下山体公园地域地质条件较为恶劣，通常土壤少，含水量小，植被分部不均，接地电阻的大小随着时间和地质条件恶化逐渐增大，使得接地系统产生安全隐患。

实施接地工程时，应实地测量土壤电阻率，选取合适的实施位置，并充分利用临近构筑物(如水池，建筑，泵房)的基础钢筋，以降低接地系统造价。通过以上方法不能达到设计要求时，可考虑采用降阻剂，增设接地极、接地网等措施。

魁岐溪边公园施工完成面大部分为裸露的岩石，根据现场踏勘，选取土层较厚，植被覆盖较好的位置设置接地极，利用现状建筑及新建水箱基础，采用-40×4热镀锌扁钢沿庭院灯管道布置，将新设接地极、构筑物基础、庭院灯基础均连为一体。实测平均接地电阻2.16Ω，接地电阻阻值达到了4Ω的设计要求。

3 夜景照明设计

山体公园的夜景照明设计，首先应该注意对生态环境的保护，避免光污染对动植物的生长环境生产影响。其次通常山地公园为天然暗环境，设计时应避免采用过高的亮度造成强烈的明暗对比，重点照明与普通功能性照明的对比度宜为2～3∶1，不宜超过5∶1[2]。为使山地公园的自然夜空保护区免受光污染，山地公园的不宜采用大功率泛光灯及射灯。

3.1 基础照明

根据CIE的基础研究表明，在较低的路面亮度条件下，由于背景对比度低，依然可以获得较好的能见度。所以在山地公园设计中，公园内的人行道、非机动车道的路面照度要求维持在2lx即可，并选用合适的配光，使得照明区域集中在步道外1m范围内，既能够保证游客的安全，也避免长时间的照明对动植物造成影响。

在魁岐溪边公园的设计中，在园路设计采用了4m 30W LED庭院灯，间距20m，在高差较大及平台处加密，并在施工前进行试灯，避免灯光散射对周边环境的影响。

3.2 重点照明

山体公园常以奇石、名人崖刻、乔木及古建等为观赏点，夜间的夜景照明也着重突出上述这些场景。设计时应注重见光不见灯的设计理念，控制照度，其中的名人崖刻、乔木、古建应与文物保护单位及绿化专业紧密配合，不应对古树等珍稀名木进行近距离照明，避免对其造成伤害。投光灯应尽量选用埋地型投光灯，美观且延长其使用寿命，避免被破坏。灯罩采用双层玻璃隔热，避免对行人造成灼伤。

基于此设计对魁岐溪边公园园名、原有山体的崖刻进行了重点照明，选用小功率射灯，较小的光束角，避免灯光散射。山上建筑不设置夜景照明，利用在建筑周边设置较一般路段色温更低的庭院灯，营造温馨舒适的氛围。整体设计以休闲舒适为主，以照明引导游客走入水景及山景，适当点缀突出重点，打造鼓山夜间的门面并给周边群众提供一个夜间散步活动场所。

3.3 照明控制

照明回路布置应考虑夜景照明和功能照明分开布设，将灯具开关根据灯具位置及效果，设置平日、节假日、重大节日等不同的开灯控制模式，方便管理单位使用。

夜间开放或不设门禁的公园可考虑后半夜关闭一半灯具或降低灯具一半的光通量达到节能目的。

合理的照明控制设计，可有效的降低公园运行成本，延长设备使用寿命，响应国家节能减排的要求。

4 智能化系统

在近年来的公园建设中，智能化系统成为一个热门，打造成为公园的一个亮点。例如福州飞凤山奥体公园，其中的智慧跑道、智慧无人车都成为能与市民互动，并且实用的智能化项目，均有良好的反响。

对于城市公园来说，较为常见的智能化系统有：①公共广播系统；②视频监控系统；③无线网络系统；④环境监测系统；⑤信息发布系统；⑥一键报警系统；⑦人员出入控制系统；⑧智慧园区统一管理平台。

其中，公共广播系统、监控系统是山地公园必须配置的系统，山体公园容易发生地质灾害，且地处偏僻，容易发生治安案件，公园的纵深大，园路复杂，一旦发生险情或案件，管理人员难以及时赶到现场进行处置，值班室人员可通过视频监控系统，确定遇险人员位置，通过广播系统，及时发布灾害信息及疏散路线。同时，可对视频监控系统增设模块，增加人脸识别，火灾报警，越界报警，区域入侵检测，人员聚集，车牌车型识别等功能，设计人员可根据项目实际情况选择其中合适的功能。

无线网络系统及一键报警系统是山地公园的推荐配置，山地公园地处偏僻，部分地区山上手机网络信号覆盖不佳，增设无线网络系统，使网络信号覆盖整个公园，既方便游客也能在突发事件发生时保持通讯顺畅，且后期如新增智能化设备，可采用无线网络连接。

环境监测、信息发布系统属于可选配置，让游客知道当前的温度及湿度，提示天气情况，对游客进行宣导和引导，提升公园品质。

人员出入控制系统，一般设置在文物保护区域、人员密集的景点、易发事故区域，采用人脸识别或刷身份证的方式，统计并控制人流密度，并排查危险人员，区域人流量过大时，可关闭闸机，起到限流作用。

智慧园区统一管理平台应用在面积较大，管理较为困难的公园。结合地理信息平台，将所有的设备设施进行GIS定位，结合故障信号、视频监控信号、报警系统对事件及人员进行精确定位，方便管理人员合理调动人力和资源，并可结合移动设备供现场管理人员使用。

以上仅简述了适用于公园管理方面的智能化系统，还有智慧应用系统，例如智慧运动、智慧标识、智能讲解、智慧导览等系统均可结合公园定位、项目投资额进行配置，可进一步提升公园品质及游客的舒适度。

考虑魁岐溪边公园面积小、预算受限且原鼓山步道设置有监控系统，故该公园本次设计仅设置了公共广播系统、视频监控系统，但在步道范围内均预埋了管道，便于后期提升公园的智能化配置。

5 山地公园常见问题及解决方案

在魁岐山地公园实施过程中，现场发现一些施工问题，总结如下：

(1)由于高差，管线敷设较为困难。

山地公园经常由于高差较大，且山路为现状，主体专业保留现状山路，导致无法敷设管线，此时管线需要沿山体垂直明敷，特别路径无法避免影响景观，常见的处理方法有管道上刷与石材对应颜色的真石漆，坡度小的地方可覆盖浅土，喷草籽或种植青苔。接地线结合实际布置情况，可分段布设，若需要明敷的，应做好防腐措施。

(2)山上岩石层人工难以开挖，控爆费用过高，大型机械无法上山，部分庭院灯及监控立杆基础无法实施。

山地公园地质情况复杂，经常碰到无法实施的基础。合理优化庭院灯与监控点位布置方案，并逐个与施工单位核实该段每个点的可实施性，并可与边沟等带状基础及构筑物统一考虑。

魁岐溪边公园本次设计安排了3杆庭院灯，经结构专业核对计算，利用和边沟共用基础的方式，在满足安全的前提下，达到了使用需求。

(3)施工期的安全防护

福建属于台风高发区域，每年6至8月份，台风及强降雨时有发生。施工时要注意做好防护措施。在恶劣天气下应及时停止施工，避免雷电、山洪、泥石流对人身财产安全造成伤害。

6 结语

山地公园受场地因素影响，应注意实际踏勘现场，对场地高程应有基本的概念，设计时能够对重点区域进行防雷设计，并与景观专业配合，选取合理的配电点及供电方案。

夜景设计要特别注意对天然暗环境的保护及对自然环境的保护，避免由于灯具的光热伤害动植物，影响了生态环境。公园的智能化系统能够有效地帮助公园管理人员的工作，并能让游客感受到舒适及便利，设计时应充分与业主及管理单位沟通协调，在预算范围内满足业主的要求，提升公园品质。