对传统黄河水车的革新设计（创意水车）
黄河水车的由来分析对现代革新设计具有一定的借鉴意义，古人的设计理念对现代设计的启发在于：设计模仿的价值在于对已有设计的选择和变形，模仿不是全盘照抄，而是要分析现有设计对解决目前问题在原理和功能上的相似性，要合理地利用现有技术条件，包括材料、环境限制等，因地制宜地改变原有设计，使之适应新的功能要求和环境要求。基于传统物质文化的现代设计还要注意保持文化符号的传承价值。设计中要提炼形态的特征性文化元素，即使新的设计作品不失原物的基本符号特征，还要在结构和形态上使原符号特征更加纯粹化，强化视觉感染力。模仿基础上的创新设计其难点在于要有新的使用功能，而不只是形态语意上的能指和所指的概念，如何巧妙地挖掘传统器物的潜在特质（典型特征造型、结构、功能等），又能使其具备现代生活的使用功能，将成为基于传统器物的现代地域性设计的重点和难点。
前人的成果往往给后人提供创造的基础和灵感，任何一个器物从它诞生时起，就意味着要永无止境地被改造和革新。在欣赏黄河水车的卓越创造智慧的同时，也要看到其不尽完美的地方，这是设计师的基本思维素质。
水车水斗在上升过程中，洋洋洒洒，四处飞散，这对设备本身损害较严重，维修很频繁。同时提灌量也较小，长期的使用中辐杆和支架上长了青苔，不但影响了水车的外观效果，更对水车制造的材料提出较高要求，增加了制造和维修的成本。古老水车产生这种现状的原因是由水车的转动机构和水槽的安装方式所决定的，因为水车的两个轴承之间是用一根同心轴连接，斜置的水斗既要满足其转到底下位置的舀水功能，又要完成它转到顶部位置的倒水功能，水斗从底下装满水到上部倒完水的跨度为180°，这一过程是在水车不断转动的无尽变化中逐步完成的，所以水斗从水车中高部位置开始倒水一直到顶部倒完，而接水的水槽只能装在顶部，这不能不说是古老水车的一个缺陷所在。
如果水斗在水车转动过程中始终保持水平状态，且在顶部完成倒水功能，不但不会将水洒在外面，还能提高水车的提灌量。实现这种结构必须有一个条件，就是在转动过程中水槽的空间朝向要始终保持不变。“人之神，有三司：一明悟，二记含，三爱欲。凡学者所取外物外事，皆从明悟而入，藏于记含之内，异日明悟。”[25]长期琢磨思考是突然领悟的重要基础。古代科学技术水平相对较低，人们只能在有限的技术范围内不断完善和提升设计水平，其实在这种制约下，反而将低技术（大都是生态性的）发挥到最优化的程度。当今社会虽然科技手段与昔日相比非同日而语，但针对传统文化的现代创意（或创新）设计必须要保持传统器物的原有文化特性和地域性生态特征。运用现代设计的思维方法和设计手段，使传统文化当代化，达到本土重构，传统活化；尽可能地使用本地原材料、清洁能源和轻技术，使地域性文化资源、环境资源、民俗资源得到原生态的体验和有效传播，否则就脱离了传统和现代两者之间的传承创新关系。在此原则下，设计者经过多年的分析提出了两个基本方案：一种方案是利用重力垂挂，可以将水桶垂吊在水车辐杆的外端，完成向上运水的功能，基本原理如图7-32所示，该原理结构如同摩天轮，水桶到达顶部要完成自动倒水，实现倒水功能的具体结构方案可能很多，有待进一步深化完善，这里不再赘述；另一种方案是利用平行四杆机构的水平转动特性实现自动提水和放水的功能，这是一个非常简单却使用非常频繁的机构（图7-32）。我们假设有一立式放置的平行四杆机构，上下两边处于水平状态且四个角点均为铰接点，若将其下边固定，即可能形成。如果把上下两条平行边各自纵向演变成水平板，这样四个铰接点则成立体分布（图7-33）。从简单的几何原理可知，连杆平面（水平板）在绕着两个固定铰接点转动的过程中水平板始终保持水平，这是一个独立的机构单元，如果能将多个这种平行四杆机构合并在一起转动那将会出现一种什么情形？即将若干个平行双曲柄连杆机构共用一个固定边和共用两个铰接点，创点就在这里。在基础形态的构成设计中，单元形的共用是常见的形态构成处理技巧，在机构设计中也可能有同理的情形，灵感即来自于此。将两个相同的装有若干辐条的车轮状装置平行且错位放置在一起，在它们之间两两平行的辐条间安装平板，即可构成一种共用一个边的若干平行四杆转动机构，该结构已获得国家发明专利。
图7-32 黄河创意水车的整体结构
图7-33 平行双曲柄连杆机构空间位置
这个机构的出现，引发了一系列的与黄河水车形态意象相关的创新设计，其中图7-31是利用这种机构做的水车设计方案，由于水平载板在转动过程中始终处于水平状态，所以可以采用在所有平板上安装水箱（水斗）的方法来找到解决问题的方案。最终设计方案是：在水箱上安装自动关闭和开启的阀门，阀门上装有永久性磁铁，在阀门的开闭过程中巧妙地利用磁体的磁性引力、水的压力、阀门盖的重力作用差值关系，完成水箱自动装水和放水功能。以下是该装置的基本工作原理（图7-34）如状态1（a）、（b）所示，当盛满水的水仓上升到接水槽的上方，阀门拨柄将碰撞到水槽上的斜拨子，随着水仓的进一步移动，斜拨子将阀门拨柄抬起，打开阀门盖，开阀放水。
如状态2（a）、（b）所示，阀门盖（4）处于最大打开状态，水流量最大，这时磁体的吸引力消失，而水流的冲击力大于阀门盖的重力，使阀门盖处于打开状态。
如状态3（a）、（b）所示，当水仓的水基本放完且阀门即将转离接水槽上方时，水流冲击力逐渐减小；当阀门重力作用大于水流冲击力时，阀门盖便在磁力的作用下自动关闭，这时密封垫圈起到密封作用，整个阀门也即将要转离接水槽，水仓便继续向下转动，一直到河面以下装水后再上升，其他若干水仓的工作过程也是如此，这样整个水车周而复始地转动，便实现了大流量自动提灌的功能。解决问题的途径很多，但方案的价值在于要巧妙地兼顾各种因素，在寻找到众多解决途径时，要综合分析，系统优化。
图7-34 平行双曲柄连杆机构的基本工作原理
比较发明装置和老式水车，新的发明装置在转动结构上截然不同，新的发明装置需要两个非同心的主轴，而传统水车只有一个主轴，属于独立的单轮转动系统，在材料和具体结构工艺方面肯定也有很多差异。但从外观形状和取水的基本功能方面看，还是有内在的相似性，即都是采用立式圆轮状的基本方式，将水箱（水斗）转下，汲水后再旋转到上部将水倒掉，新的发明水车也有刮水板、登棍、辐杆、水箱（水斗）等结构，它们的功能也是和老水车一致的。这些特征跟南方的龙骨车和翻车还是有本质的区别。此外，这种大容量的水车对水流的冲击力要求较大，也只有在水流速度较快的西部和地势落较差大的地区才能使用。
很显然传统水车和新发明，不管是在文化符号的意象方面还是在基本功能、地域属性和文化属性方面都是很协调的，这也许就是仿拟设计和地域性设计的必然趋势和最终效果。