街道空间形态与界面对声环境的影响研究

发布时间：2020-11-06 02:04

　　 街道是城市构成的骨架,是城市重要公共生活空间,街道不仅跟城市面貌有关,也体现了城市蕴含的文化。然而在现代城市规划实践中,城市街道空间更多被视为交通功能,其公共空间属性淡化,其声环境也并未引起足够重视。随着汽车时代迫近,城市街道变得越来越拥挤,出现了较多交通问题,还引发了大量环境问题。为了解决城市交通拥堵问题,“街区制”和单向交通等规划措施虽然有助于交通问题的解决,但也使更多的车辆以更高的车速进入城市支路和居住区路,城市街道声环境进一步恶化。本文首先通过街道声环境现状实测调研,了解我国街道声环境污染现状,分析街道环境噪声源,并在此基础上,以现场实测、计算机模拟及统计分析结果为依据,分别从街道空间形态及街道界面两方面,研究其对街道声环境的影响。本文对哈尔滨街道声环境和噪声污染现状进行了实测调研,在街道的功能性分类基础上,共抽取了72个街道路段样本展开全面的噪声现状的调查研究。调研结果显示,哈尔滨的干路、支路以及居住区路街道均存在不同程度的存在昼间环境噪声污染问题,其中支路的昼间环境噪声污染问题最严重,达标率仅为51.9%;不同城区(新城区和旧城区)之间环境噪声不存在显著差异,不同街道类型(干路、支路以及居住区路)之间环境噪声存在显著差异;根据噪声源普遍性指标可知,交通噪声和社会生活噪声是城市街道中最主要的环境噪声源;通过对比同一街道不同路段之间的差异可以发现,街道空间形态和界面对街道声环境存在显著影响,这种影响在不同街道类型(干路、支路以及居住区路)中均有发现。在街道空间形态对街道声环境的影响研究方面,基于144个城市街道路段的实际情况,从中提取可靠的空间形态参数,分别建立点声源和线声源研究模型,以计算机仿真模拟的方式得到声传播特征,运用统计方法得到符合实际情况的街道空间声传播规律,并建立基于城市街道空间的声环境预测模型。研究显示,不同街道空间参数对不同声学指标均产生影响。在点声源的声传播预测模型中,声衰减量与声传播距离的对数呈线性正相关,在相同的声传播距离中,街道断面围合度、平面围合度越大、车道宽度越小,则声衰减量越小;混响时间(RT30)在沿传播方向上的差异不大,街道断面围合度、平面围合度、宽度以及平均立面高度越大,则RT30也越大;早期声衰减时间(EDT)在沿传播方向上的分布存在一定的典型性,绝大部分的街道在20~30 m的声传播距离时EDT值会有一次跃升,此前和此后EDT值均较平稳,车道宽度、前断面围合度越大则EDT的跃升也越大。在线声源声环境预测模型中,由于街道空间的作用而导致测点的噪声级比空场时要高,这个噪声级的提升量即为空间形态声压级增量(?Lspace)。研究表明城市街道中?Lspace主要分布在0.5~3.0 d B之间,街道宽度越小、建筑界面平均高度越大、断面围合度越大、平面围合度越大,则?Lspace越大;RT30主要分布在1.5~2.5 s之间,街道建筑平均高度越大、断面围合度越大、平面围合度越大,则RT30越大;EDT主要分布在1.5~2.0 s之间,街道宽度、建筑界面高度、平面围合度越大、平面开口分布均匀,则EDT越大。在街道界面声反射对街道声环境的影响研究方面,使用声源定位技术,结合声线理论,分析了6类街道界面的声反射特性,研究并提出建筑界面声反射特性的影响因素。研究发现,声反射类型对建筑立面的反射声特性起着决定性的影响,衍射形成的反射声信号最弱且无显著响应频率;镜像反射的反射声信号最强且存在显著响应频率,响应频率受反射区域建筑材料的声学特性影响;角状反射体的反射声较强且存在明显的响应频率,其反射声信号强度和频率受角状反射体的尺寸大小影响;不规则形状的扩散反射声的响应频率和反射声信号强度与反射角和反射声线距离有关,反射角越大则响应频率越大、声压越小。立面前方的绿化林带不仅能减弱建筑立面反射声的强度,更会对反射声信号产生时间迟滞效果。基于上述研究结果,论文通过对真实案例和模拟实例的研究,从设计师的视角,提出改善街道声环境的三大设计策略与若干具体手法。根据街道噪声源的特点,分别从“抑制噪声源”和“营造街道声景”两方面提出声环境设计策略;根据街道空间形态参数对街道声环境的影响,分别从“提高街道平面空间的开敞性”和“提高街道断面空间的开敞性”两方面提出声环境设计策略;根据街道界面的声反射特性,分别从“削弱角状反射体的反射声”、“改变建筑界面的声反射方向”以及“提高建筑界面吸声系数”三方面提出声环境设计策略。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU984.113;TU112
【部分图文】：

a) 20 世纪 70 年代的香港街道 b) 2012 年的香港街道a) Hong Kong Street in the 1970 's b) Hong Kong Street in 2012图 1-1 香港的城市街道Fig. 1-1 Urban street of Hong Kong1.1.2.2 被噪声污染的城市街道随着汽车产业的发展，让城市街道规划饱受困扰，最难解决的问题就是车辆交通问题和道路环境问题。为了克服拥堵的交通给人们出行带来的不便，很多城市在规划道路的时候都以车辆通行作为第一目标，拓宽车行道、挤占非机动车道和人行道，把车行流量作为街道的衡量标准[1]。然而，车行道的拓宽速度还是没能赶上机动车辆的增长速度，或者说永远也无法赶上车辆的增长速度城市街道始终没能摆脱交通拥堵的局面。图 1-2 为近几年的我国公路和汽车增长趋势对比。从图中可以得到以下结论，整体来看，不论是汽车保有量还是公路交通里程，这两个指标在我国都有增长，但是汽车保有量增长速度更快，远远高于公路交通里程。完善的交通网络让人们的出行更加方便，数不胜数的汽车取代步行和非机动车，让人们能快速到达指定地点，但是汽车行驶会带来噪声，噪声影响了人

第 1 章 绪论身体健康。2011 年，世界卫生组织（WHO）发布了一份《噪声污染导致的疾病负担》报告，报告显示，在影响人体健康的因素中，最重要的因素是空气污染，其次是噪声污染。噪声严重影响了人们的生活，让人们感到烦躁不安，还会影响人们的睡眠，长期生活在噪声中的人们有可能引发心脏病、听觉障碍等疾病，还会威胁到人们的寿命[12]。生活在噪声中，人们的血压要比普通人的血压更高，还会增加血液中压力荷尔蒙的浓度，根据报告显示，居住在噪声区的人们睡眠质量要比居住在安静环境中的人们睡眠质量更差，长期生活在噪声污染环境中，容易导致血管凝固，诱发心脏病，噪声不仅会影响生理疾病，还会影响心理疾病，长期生活在噪声污染环境下的人们更容易增加烦恼，他们会感到暴躁、愤怒、不满意，给人们产生众多消极影响[13]。噪声对人体健康影响的机制图见图 1-4。物理环境、自然个体健康状况、

建筑物界面做了研究，结果发现界面有可能会影响到附近区域是界面对声压级的影响很复杂，声能加倍效果只适用于部分建筑其它建筑物界面很难适用。由于临街建筑外立面的风格迥异，表同，声波在建筑的立面上并不是简单地被镜像反射，各种形状的、窗、檐口、装饰物等将使声波受到不同程度的散射。 Hothers中发现，可以通过调整建筑立面阳台声学特性，有利于降低噪音影响，最大可以降低 10 dB的影响。Naish 等[65]研究表面不同造型境影响不尽相同。 和Simpson 建议[66]，在研究不同场地，只需要考虑几何反射效应效果就可以了，不需要再考虑扩散反了扩散反射将会导致研究复杂化。图 1-8 为某典型建筑外立面，的物理模型来表达这种建筑立面在声传播中所起的作用正是当的研究热点。在第 1.3.2 条的描述中可知，目前处理这类建筑外影响问题的基本假设是声能在传播过程中一部分被镜像反射，而机散射，其中较复杂的是对散射的模拟，相关前沿研究也大多针射。
【参考文献】

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本文编号：2872507