横店影视城百老舞汇剧院水舞秀给排水设计
导 读
横店影视城百老舞汇剧院为国内大型水舞秀表演建筑，介绍了水舞秀的给排水设计特点和要点。根据工程概况，结合演出特点确定水池水温和循环周期，分析比较了不同循环方式和过滤介质，考虑观众厅的空气质量选择最佳消毒设施和药剂，供同类工程参考。
引用本文：宋有龙，马慧俊.横店影视城百老舞汇剧院水舞秀给排水设计［J］. 给水排水，2022，48（8）：102-105.
01、工程概况
百老舞汇剧院位于全国规模最大影视拍摄基地—横店影视城，是上海滩影视主题公园的主演艺场，总建筑面积24300 m²，设有2 250个观众座位，是一座以20世纪30年代夜上海为主题的大型室内剧场。水舞秀舞台位于“百乐门”主表演厅，通过水、雾系统的巧妙结合，展示梦幻般水舞秀表演。
本项目水舞秀将展示高空跳水、花样游泳、空中飞人、水上杂艺、灯光喷泉、雨帘水雾等常规节目，同时需要不断推陈出新，要求舞台具有灵活可塑性，满足更多演出的视觉要求。水舞秀舞台采用镜框式+岛式结合设计，直径21 m，表演区水池面积近300 m²，深10 m，水体总容积约3000 m³。利用补水箱保持常水位稳定，根据表演需要，可自由升降舞台，控制舞台面水深，实现10 s水路舞台转换，见图1。
图1 水舞秀舞台平面布置
舞台面满铺孔径8 mm过水孔，以实现舞台升降时，池水快速通过舞台面。干区侧舞台设水槽，与水池相连，供演职人员直接进出水池和水下道具库。舞台面下方布置100余个灯光喷泉，由变频潜水泵一对一供水，所有水泵均固定在可升降组合舞台内，每台水泵出水管上设置电磁阀，由总控室根据导演组要求编制控制程序，实现变幻的灯光喷泉效果。舞台台面及舞台侧壁暗装喷雾喷头，由地下室设备间内6.0 MPa高压柱塞泵供水，达到身临“雾”境的舞台效果。舞台上方设置可平移升降水槽，由保温水箱重力供水，通过控制水箱出水管上电动阀营造细雨绵绵的雨天场景。舞台上方两侧设可升降、可伸缩的跳水平台。水舞秀舞台竖向情况，见图2。
图2 水舞秀舞台竖向
02、设计要求及设计参数
项目设计时国内尚无“水舞秀”适用规范，在项目施工过程中《游泳池给水排水工程技术规程》（CJJ 122-2017，以下简称“游泳池规程”）将“水舞秀”等类似水环境水池工程归入其适用范围，本项目按“游泳池规程”对原设计进行了复核。
由于水舞秀表演的多样性和多变性，难以制定统一的设计标准，本项目根据水池运行特点，参考“游泳池规程”中相似水池（见表1），并结合国内外已运行类似项目进行取值。考虑到本项目工作人员需长时间在水下布置道具、维护设备等，同时兼顾演职人员进出水池时的温差感觉，所以，水池水温应与演出水池上空空气温度相近，设计温度取30 ℃。水池深10 m，其中±0.000至-6.000为表演区，-6.000至-10.000为池底设备布置区，只需保证表演区水质，同时，水体体积大，单位水体的净化负荷低，所以循环周期可取低值，按8 h设计。
表1 相似水池设计温度和循环周期
03、池水循环与净化
3.1 池水循环系统
循环系统应保证池水能得到有效的净化，将洁净水均匀地送到池内，置换出池内被污染的水。常见循环方式有顺流式、逆流式和混流式，见表2。
表2 循环方式优缺点分析
本项目特点：主要表演活动集中在2 m水深范围内；池底设备区（标高-6.000 m以下区域）为舞台设备及管道布置，平时无人员进入；溢流排水沟离观众席距离较近，需避免噪音影响；在保证水质的前提下，要求方便维护管理，减少建造费用。综上考虑，本项目选择了顺流式循环方式。
循环水泵从池底回水口抽取池水，经净化加温后送回池内；给水口均匀布置在池壁一周（标高-2.000 m），另外在水下道具库端部增设3个给水口，演员进出水槽的两侧均增设1个给水口，促进该区域水体循环；舞台与观众席之间设置的溢流排水沟仅用于排出因浪涌外溢的少量池水；池底设备区（标高-6.000 m以下）均匀布置6个回水口，回水管道采用两路环状管网，保证每个回水口的流量基本一致。通过上述举措，将处理后的优质池水送至主表演区，更好地保证了使用区的水质；适当位置增设给水口，均匀布置多个回水口，防止出现死水区、短流和涡流等现象；控制溢流槽噪音，提升了演出效果；将回水口的负压吸附风险控制在无人区，保证了演员安全；系统简单可靠，方便了维护管理，减少了投资费。项目水体流动情况，见图3。
图3 水体流动
本项目循环水泵兼作水池排空泵，通过打开排出管上的电动阀①，关闭过滤器进水管上的电动阀②，实现功能切换（见图4）。由于循环水泵所在设备用房高于水池池底，无法全部满足水泵最大允许吸水高度的要求，因此在池底设置排水泵，排空下层池水。同时，池底易积污物，设置了吸污系统，由池底吸污器、吸污水泵等组成，需要定期清理。
图4 水池循环系统
本项目沿水舞台有大量的管线设备布置，为了满足隐蔽要求，采用装饰板材沿水池池壁构筑800 mm宽管廊，用于布置给水口、供回水管道及各类舞台机械设施等。装饰板可拆卸，方便检修维护，相比传统混凝土管廊，方便了施工建造，减小了管廊尺寸，也减少了成本投资。
3.2 池水净化系统
本项目水池容积大，且每日需连续多场演出，要求选用处理水量大、出水水质稳定可靠、强度高、寿命长的过滤介质。根据2008年奥运会及此后各省(市)运动会对游泳池采用石英砂过滤器的调研证实，采用单层均质石英砂滤料，通过水泵加压，在有辅助混凝剂投加的条件下，能达到有效去除池水中的悬浮胶体污染物杂物，能适应《游泳池水质标准》（CJ/T 244）的各项指标要求。通过反冲洗松动过滤层，能迅速清除掉滤料表面及表层中所截留的污染杂质，能较快恢复过滤介质石英砂的过滤功能。
因此，本项目选用压力式卧式石英砂过滤器，滤速按25 m/h，天然石英砂滤料直径0.45~0.55 mm，不均匀系数K80＜1.6，滤料厚度800 mm。过滤器反冲洗强度取12~15 L/（s·m²），反冲洗时间6~7 min，利用每天水舞秀停用时段，对单个过滤器逐一进行反冲洗。
04、池水消毒及水质平衡
本项目水舞秀为室内表演，要求消毒方式不能在演出空间和观众厅产生消毒剂味道；不能对演员眼睛、呼吸道及皮肤的产生刺激；不能对水中舞台设备、机电设备、水池池体的产生腐蚀性；又要求能有效快速杀灭各种致病微生物、有持续消毒功能。根据几种常规消毒方式分析对比（见表3），结合本项目水池设计负荷人数少，水体中有机物浓度低的特点，采用紫外线消毒，辅以氯剂消毒。
表3 常规的消毒方式对比
图5 水处理间平面布置
由于水池水温高达30 ℃，紫外线剂量应留余量，因此本项目按90 mJ/cm²设计，同时照射功率与水池水质具有联锁功能。紫外线消毒器内部石英玻璃套管易破裂，为防止碎片进入水池，在其出水口上设置网眼不大于250 μm过滤器。本项目氯剂采用次氯酸钙氯片，先稀释成有效氯含量为5％的氯消毒液，采用隔膜式比例式计量泵自动投加，严格控制水中余氯含量不大于0.6 mg/L。
为保证池水舒适度和消毒效果，有利于舞台设施的维护保养，本工程按“游泳池规程”要求，水池pH控制在7.4~7.6。本项目在板式热交换器后面设置pH调整投加器，根据池水实测pH，投加3%浓度的盐酸溶液或5%浓度的碳酸钠溶液。
05池水加热
水池总容积约3000 m³，初次加热时间按48 h设计，每小时池水温度升高不大于0.5 ℃计算，水池初次加热设计耗热量为1 465 kW。本项目水池为柱状，池水表面蒸发损失热量少，每日补水量按水池容积4%设计，经计算确定，水池平时运行所需设计耗热量为504 kW。
本项目设有区域燃气锅炉房，由相邻酒店提供高温热水。为促进可再生能源应用，结合本项目特点，共设计2台空气源热泵热水机组，每台制热量335 kW，用于保持水池平时恒温运行；初次加热或遇极端天气时，由区域锅炉房提供高温热水。两套热源采用并联形式，由电动阀门实现自由切换，可实现水池供热热源的经济与可靠。演员淋浴热水系统单独设置，不与池水加热系统合用。
06、结 语
在2年运行中，系统稳定可靠，池水洁净清澈：
水池水温与演出水池上空空气温度相近，给予演职人员舒适感。
结合项目特点采用顺流式设计，保障了主表演区水质水温，但池底设备区积污较严重，池底吸污器需定期清理；采用石英砂过滤器，方便维护管理。
考虑观众厅空气质量，可采用紫外线消毒，辅以氯剂消毒。
为促进可再生能源应用，可采用空气源热泵热水机组和区域锅炉房高温热水的双热源设置。
