严寒地区村庄空间形态结构与交通声环境的交互关系研究

发布时间：2020-04-12 18:35

【摘要】：随着我国村镇建设的繁荣和道路交通系统的不断完善,村庄的交通噪声污染问题也日渐凸显。中国是农业大国,农业人口众多。村庄作为村民居住和从事各种生产的聚居点,其声环境质量的好坏对人们的身心健康和生活有着极大的影响,因此村庄交通噪声扰民问题亟待解决。如何通过规划设计来改善村庄声环境质量,是本文研究的着眼点。本文以严寒地区为例,实地调研了8个典型村庄,通过对交通噪声的测量、各级道路交通量及构成情况的统计,客观了解到村庄声环境状况普遍堪忧。根据调研情况及谷歌地图数据,本文总结出我国严寒地区村庄空间构成要素及各要素的形态结构特点,选择并开发利用18个形态学参数来描述严寒地区村庄空间形态结构。在运用噪声地图模拟软件Cadna/A计算60个样本的声环境状况、统计出15个声参数的数据后,利用分层聚类的方法研究村庄声环境状况及村庄形态结构的二分类,结果表明60个样本村庄在两种分类结果中的共同率为71.7%。以此推断村庄形态结构与村庄声环境状况存在交互关系,可通过村庄形态结构判断和改善村庄内交通声环境状况。文章根据道路的类别(高速公路、高架公路以及村路)及道路与村庄的位置(村庄内部和村庄外部)进一步研究了严寒地区村庄对交通噪声的抵抗性:首先,本文筛选了6个村庄形态学参数(全覆盖密度CAR、斑块密度PD、道路线性密度RLF、交叉口密度RIF、建筑及道路的形状指数:LSI_B和LSI_R),研究了高速公路与村庄的水平距离和角度方位对村庄内噪声衰减的影响,并确定了村庄形态学参数与空间噪声水平衰减、噪声区域比例大小的关系。结果表明:改变村庄与公路的距离关系,可以有效降低交通噪声对村庄的影响。改变村庄和高速公路的角度关系,对于提高村庄对交通噪声的抵抗性并非总是行之有效的降噪措施。当距离超过600m时才可使村内声环境适合于居住。另外,值得注意的是,村庄空间形态结构与降噪效果关系紧密,可利用村庄形态学参数改善村庄声环境状况,其中抵抗村庄外交通噪声最重要的形态学参数是建筑及道路的形状指数(LSI_B和LSI_R)。其次,本文研究了村庄对外部临近高架公路噪声的抵抗性,阐明了增加村庄与高架公路的距离和高度可显著降低交通噪声的影响,距离每增加100m,可增加安静区域比例10%左右;降噪的最优距离和高度分别为1000m和20m;距离变化对不同样本的影响不同且差异较大。另外,需考虑建筑立面及村庄形态结构的影响,村内建筑立面降噪设计的有效距离为100m左右。经济有效的声屏障长度为村庄两侧外延600m左右;声屏障高度每增加1m,村庄内平均声压级指数L_(avg)平均降低约1.5dBA。研究同样得出村庄空间形态结构与降噪效果关系紧密,其中建筑及道路的形状指数(LSI_B和LSI_R)是抵抗村庄外高架公路噪声最重要的形态学参数。最后,研究了村庄对内部村路噪声的抵抗性。本文从60个村庄样本中抽选出布局形态结构多样的150个村庄局部的研究样本(200m×200m),并以此筛减出6个形态学参数来描述局部村庄样本的空间形态结构:斑块密度(PD)、景观边界密度(ED)、全覆盖密度(CAR)、道路面积密度(RAF)和高宽比(垂直道路方向HWR_V和平行道路方向HWR_P)。文中研究了局部样本距公路的距离、村路布局及样本形态结构对声衰减的影响。结果表明:距离对交通噪声水平的衰减有显著的影响。通过比较,总结出对道路距离变化敏感和抗噪的样本布局的主要特征。值得注意的是,村庄形态结构与村路降噪效果关系紧密,道路面积密度(RAF)是与村庄内交通噪声衰减情况最重要的相关参数。在总结的五种不同的局部样本与村路布局的情况下,全覆盖密度(CAR)是降噪最重要的形态学参数。为改善村庄声环境,基于研究结果,分别提出了增加村庄对村外(高速公路和高架公路)和村内(村路)交通噪声抵抗性的设计策略,可为村庄声环境的规划设计与管理提供技术支持与参考。
【图文】：

均匀分布,平方反比定律

① 平方反比定律。噪声源的声强衰减与到声源的距离的平方成反比，即平方反比定律。如图1-1所示，随传播距离的增大，声波的传播面积增大，使单位面积的声压随距离的增加而衰减。在自由场或半自由场空间中，，距离点声源d处，声强就是声源功率除以当时声波的波阵面面积的商[101]：I=W/4πd2(1-1)式中 I——声场中某点的声强，(W／m2)；w——噪声的声功率，(W)；d——测点至声源的距离，(m)。图 1-1 平方反比定律Fig 1-1 Law of inverse squares② 线声源随距离的几何发散衰减。声源本身的长度若远大于声源与接收点之间的距离即为线声源，如公路上连续的车流可视为无限个点声源均匀分布连成的无限长的线声源[101]。如果为自由场中理想的无限长线声源

分布情况,现场调查,声环境

第 2 章村庄声环境及村庄空间形态结构的调查研究参与调研的成员依据自己的研究内容提出相应的设备及人力需求，并将成员间调研问卷的问题予以整合，最后根据调研区域进行分组，各组调研的内容除成员个人研究内容外，还包括其他成员的测量和调研问卷的发放等工作。每天调研结束后，成员间会统一整理当日的测量数据和调研问卷。经过系统的调研方案的设计，调研工作才得以高效顺利的完成。2.1.2.1 声环境主观调查及分析结果简介村庄声环境主观调查主要通过调研问卷的方式进行（调研问卷见附录1）。问卷调研是以书面提出问题的方式，进行信息数据收集和统计的研究方法。为保证调研数据的合理性，满足调查对象的多元化，在调研地点及问卷受访者的选择问题上，根据村庄空间布局及声环境分布情况，选择以道路为基准，在垂直道路等距的距离点上进行随机抽样的问卷调研（图 2-1）。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU982.29;TB53

【参考文献】