论文部分内容阅读
摘要：通过对典型居住小区进行实地调查，利用Cadna/A软件对小区声环境进行计算机模拟，并对比分析小区环境噪声与其空间形态的关系；结果表明：小区环境噪声与建筑空间组合方式、建筑开口、建筑高度等因素有关；最后，提出小区声环境的优化策略。
关键词：居住小区；空间形态；环境噪声
中图分类号:B82-058 文献标识码：A
居住，人类最基本的生活需要。居住空间的舒适性是人类生活质量好坏的一个重要标准。在影响居住空间品质的各因素中，声环境质量为其最主要的因素之一。然而，伴随着城市化进程，城市声环境愈发的杂乱无章，居住空间愈发的不安宁[1]。因此，如何减轻噪声对住区的污染已经成为一个刻不容缓的问题。借助电子信息技术，利用仿真模拟软件对住区环境噪声进行研究，对住区声环境改善有着积极作用。
一、Cadna/A软件简介
噪声图技术发展到今天，已经开发了一系列的模拟软件系统，Cadna/A 为其中的一种。Cadna/A在国内外其已被用在环境评价、建筑设计、交通管理、城市规划等众多领域[2]~[4]。结果表明 Cadna/A软件可信可靠，并在某些方面还有一定优势；其噪声模拟是符合我国实际状况的噪声评价系统，可为我国环境评价、城市规划、建筑设计提供相应技术支持[5] [6]。因此可见，Cadna/A软件在住区环境噪声预测方面应用具有可行性。
二、典型居住小区环境概况
本文选取哈尔滨市开发区泰山小区与金色莱茵小区所在居住片区为住区的典型代表；并以之作为本文的模拟研究对象。通过科学的样本调查，了解了样本的概况并获取了各方面的数据资料。这一片区接近城市边缘地带，且被南直路、长江路、泰山路、汉水路所围合，同时被闽江路沿垂直于南直路方向所穿越，如图2-1所示。
图2-1区域地段图
区域内小区环境优美，且封闭性强，不允许穿越；因此内部环境噪声背景值较低，实测显示为50dB(A)左右。但是，由于小区外围被主要城市道路所围绕，道路车流量大、车速快、车型复杂；因此，交通噪声成为区域主要噪声来源，如表2-1所示，为区域交通情况统计表。
表2-1区域交通情况统计表
三、小区环境噪声模拟与解析
1、小区环境噪声模拟
图3-1区域等声级色块图
模拟过程中根据泰山小区与金色莱茵小区的实测声环境数据，在Cadna/A软件中建立好建筑、道路、以及相关发声体的三维简化模型，并在模型中相对于地面1.5米高处布置了10m×10m的接受网格（即噪声考察点）。其中，声源包括区域内道路交通噪声、6个点声源（幼儿园、餐饮设施、商业设施等）以及2个面声源（居民活动场地以及在建工地）， 主要得到泰山小区与金色莱茵小区所在区域相关声级图。
从等声级色块图（图3-1）可见：整个研究范围内噪声情况分布不均衡，表现出空间组合的差异性。其中，泰山小区存在较大面积45dB(A)以下（黄绿色色塊）的安静区域，而金色莱茵小区大部分面积都在60dB(A)以上或接近60dB(A)（红色色块）。同时可见，研究范围内声级高的区域大面积集中在小区外侧，且离道路越近声级越高，几乎都达到或接近70dB(A)，甚至达到80dB(A)（蓝紫色色块）。这表明不同的空间组合方式其抵御外界噪声的能力不同；同时表明离道路越近声环境越恶劣。
2、小区环境噪声解析
不同空间形态的建筑，其抵御噪声的能力也不同。研究中从建筑单体及其组合方式、建筑开口、建筑高度等方面对小区住宅空间作对比分析，以求找出环境噪声与空间形态的关系。
（1）组合方式
表3-1各研究区域建筑本体空间特点
如表3-1，从各项数据看，泰山小区与金色莱茵小区差别不大。但就其建筑组合方式而言，泰山小区多为周边式组合，而金色莱茵多为行列式；这使得泰山小区对噪声的遮挡效应更明显，内部声环境较好，而金色莱茵在建筑山墙面几乎不对噪声形成障碍，更易被长驱直入，其抵御噪声污染能力较差。可见，合理的建筑空间组合方式对减轻环境噪声污染十分有利。
（2）建筑开口
图3-2 建筑间9m开口影响示意 图3-3 建筑间12m开口影响示意
图3-4 建筑间15m开口影响示意
如图3-2、图3-3、图3-4所示，为9m、12m、15m三种不同对外开口（其余条件相同）影响下的等声级色块图，从图中可见随着建筑间开口的增大，建筑背街一侧低声级区域（绿色或白色区域）面积越小，高声级区域（黄色区域）面积越大。这说明随
图3-5 三种宽度对外开口影响对比
着建筑开口的增大建筑背街一侧声环境越差，建筑抵御外界噪声污染的能力越弱。
如图3-5所示，为三种不同对外开口影响下开口处（图3-2、图3-3、图3-4中直线AB所在位置）声级对比折线图。从图中可见，在距离道路中线15m之前表现为三条折线重合，表明各接受点声级相同，这一阶段为声音从声源发出后抵达建筑外边界之前的过程；而在15m之后三条折线出现差异，这一阶段为声音通过建筑间开口进入内部院落及以后的过程，表现为9m开口各接受点声级较低，12m开口次之，15m开口最高，且分析数据发现9m开口与12m开口声级之间相差1dB(A)左右，同样12m开口与15m开口之间声级也相差1 dB(A)左右。这反映出，建筑开口较小建筑空间组合较紧密，障碍物引起的噪声衰减较大，对减轻外界噪声的干扰有利。
（3）建筑高度
图3-6 建筑高度10m影响示意 图3-7建筑高度20m影响示意
图3-8建筑高度45m影响示意
如图3-6、图3-7、图3-8所示，为10m、20m、45m三种不同建筑高度影响下的等声级色块图，从图中可见随着建筑高度的增加，建筑背街一侧低声级区域（绿色或白色区域）面积增大，高声级区域（黄色区域）面积减小。这表明其它条件一定的情况下，随着建筑
图3-9三种建筑高度影响对比
高度的增加建筑背街一侧声环境越好，建筑抵御外界噪声干扰的能力越强。
如图3-9所示，为三种不同建筑高度影响下建筑两侧（图3-6、图3-7、图3-8中直线AB所在位置）声级对比折线图。从图中可见，同样在距离道路中心线15米之前，三条折线彼此重合，表明其各接受点声级相等；这一阶段为声音从声源发出到遇到建筑物之前的过程。而在15米到30米之间，三类空间声级急剧下降到达一个最低点，且建筑高度越高最低点值越小；这一阶段为声音跨越建筑物而剧烈衰减的过程。分析数据可知建筑45米高时衰减值比20米高时多5dB(A)左右，同时20米高时也比10米高时多5 dB(A)～6dB(A)。此后，三条折线迅速上升并再次重合，共同进入缓慢衰减变化过程。这说明，适当地增加建筑高度对抵抗外界噪声干扰有利。
图3-10反射形成的长空间效应
（4）其它因素
声波在传播过程中遇到实体障碍物时将被反射，会使得局部声级升高；尤其群体建筑密集排列且离道路较近时，会形成长空间；噪声在空间中来回反射，使得部分区域声级被反复加强（图3-10）。此外，无论哪种声源，都有着随距离几何发散衰减的规律。因此，采用多样性的空间减弱建筑物的反射作用，以及对建筑物作退后处理对抵御噪声的污染非常有意义。
四、小区环境噪声控制策略
通过上述研究发现环境噪声与小区的空间形态有关；因此可从场地设计、单体建筑及其群体空间方面提出小区声环境相应的优化策略。
1、合理的场地布置
在进行场地设计时，设计者应注意以下几方面的内容：
第一，在居住用地内部需要按照不同功能区域对声环境的要求合理声学分区，吵闹区与安静区之间应尽可能缓冲隔离，做到“闹静分区”。
第二，应该让建筑尽量退让道路红线，这样可增大交通噪声几何衰减的距离，同时能一定程度避免道路空间产生长空间效应。
第三，应该在沿街设置对交通噪声不敏感的功能建筑，同时将对噪声敏感的功能建筑（如高档住宅）布置在场地内部。这样不仅增加了敏感建筑与交通噪声源之间的距离，而且外围建筑还能产生一定的遮挡作用[7]。
第四，让对噪声较敏感的功能建筑远离道路十字交叉口，学校，活动场地等声源叠加区域。
2、单体建筑
单体建筑设计时应设计为自防护建筑。建筑应设计为对外来噪声有自我防护功能的形式。应根据实际情况合理地对建筑进行功能分区并选择合理的平面形式；如可在临街一侧布置对噪声不敏感的房间，如楼梯间、厨房、浴室、储藏室等；同时应对电梯间、水泵房做减震隔声处理，提高建筑构件的隔声性能[8]。
3、群体空间
群体空间设计时应从几个方面考虑：
第一，有选择的合理布置多样性空间。空间的多样性能带来视觉的美感，同时有更多机会创造有更好防噪效果的空间类型。
第二，尽可能减小建筑间对外界的开口。较小的开口能增强建筑的围合度，从而减小外界噪声直接传入内部的几率。
第三，沿街建筑尽可能布置高层。当建筑竖向距离越大时，外界噪声从建筑顶部越过而进入内部空间将越困难；同时距离的增加造成了噪声更大的衰减。这样就减小了外界噪声对内部空间的污染。
第四，减小声缺陷空间存在的可能性，如强烈反射的长空间，声聚焦空间等。
结语
在全球生态危机愈发严重的今天，声环境作为其中一项重要的内容也愈发引起了世人的关注，住区声环境问题的解决愈发显得重要而迫切。借助计算机技术，通过在工程设计阶段就发现住区可能出现的噪声问题，并找到其解决办法，最后通过设计的手段对其作出统筹安排；将是解決住区噪声问题的最有效的方法。
参考文献：
Kurakula V. Netherlands: A GIS-Based Approach for 3D Noise Modelling Using 3D City Model[J]. International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation. 2007: 22-26.
Abo-Qudais S A, Alhiary A. Effect of distance from intersection on developed traffic equivalent noise levels[J]. Canadian Journal of Civil Engineering. 2004,31(4):53-58.
Abu-Qdais H A, Abo-Qudais S A. Environmental impact assessment of road construction project [J]. Environmental and Ecology. 2000.18(4):40-59.
Bowsher J M, Jonson D R, Robinson D W. A further experiment on judging the noisiness of aircraft in flight[J]. 1996(17):32-35.
Oldham D J, Salis M H, Sharples S. Reducing the ingress of urban noise through natural ventilation openings t[J]. Indoor Air. 2004,14(8):118-126.
Hygge S, Evans C Z, Bullinger W. A prospective study of some effects of aircraft noise on cognitive performance in school children[J]. Psychological Science. 2002(13):469-474.
刘培杰，孙海涛，赵越喆，吴硕贤. 居住小区交通噪声预测评价[J]. 噪声与振动控制，2009：140-143.
苏琰，赵越喆，吴硕贤. 临街住宅小区环境噪声预测[J]. 噪声与振动控制，2007：55-58.
关键词：居住小区；空间形态；环境噪声
中图分类号:B82-058 文献标识码：A
居住，人类最基本的生活需要。居住空间的舒适性是人类生活质量好坏的一个重要标准。在影响居住空间品质的各因素中，声环境质量为其最主要的因素之一。然而，伴随着城市化进程，城市声环境愈发的杂乱无章，居住空间愈发的不安宁[1]。因此，如何减轻噪声对住区的污染已经成为一个刻不容缓的问题。借助电子信息技术，利用仿真模拟软件对住区环境噪声进行研究，对住区声环境改善有着积极作用。
一、Cadna/A软件简介
噪声图技术发展到今天，已经开发了一系列的模拟软件系统，Cadna/A 为其中的一种。Cadna/A在国内外其已被用在环境评价、建筑设计、交通管理、城市规划等众多领域[2]~[4]。结果表明 Cadna/A软件可信可靠，并在某些方面还有一定优势；其噪声模拟是符合我国实际状况的噪声评价系统，可为我国环境评价、城市规划、建筑设计提供相应技术支持[5] [6]。因此可见，Cadna/A软件在住区环境噪声预测方面应用具有可行性。
二、典型居住小区环境概况
本文选取哈尔滨市开发区泰山小区与金色莱茵小区所在居住片区为住区的典型代表；并以之作为本文的模拟研究对象。通过科学的样本调查，了解了样本的概况并获取了各方面的数据资料。这一片区接近城市边缘地带，且被南直路、长江路、泰山路、汉水路所围合，同时被闽江路沿垂直于南直路方向所穿越，如图2-1所示。
图2-1区域地段图
区域内小区环境优美，且封闭性强，不允许穿越；因此内部环境噪声背景值较低，实测显示为50dB(A)左右。但是，由于小区外围被主要城市道路所围绕，道路车流量大、车速快、车型复杂；因此，交通噪声成为区域主要噪声来源，如表2-1所示，为区域交通情况统计表。
表2-1区域交通情况统计表
三、小区环境噪声模拟与解析
1、小区环境噪声模拟
图3-1区域等声级色块图
模拟过程中根据泰山小区与金色莱茵小区的实测声环境数据，在Cadna/A软件中建立好建筑、道路、以及相关发声体的三维简化模型，并在模型中相对于地面1.5米高处布置了10m×10m的接受网格（即噪声考察点）。其中，声源包括区域内道路交通噪声、6个点声源（幼儿园、餐饮设施、商业设施等）以及2个面声源（居民活动场地以及在建工地）， 主要得到泰山小区与金色莱茵小区所在区域相关声级图。
从等声级色块图（图3-1）可见：整个研究范围内噪声情况分布不均衡，表现出空间组合的差异性。其中，泰山小区存在较大面积45dB(A)以下（黄绿色色塊）的安静区域，而金色莱茵小区大部分面积都在60dB(A)以上或接近60dB(A)（红色色块）。同时可见，研究范围内声级高的区域大面积集中在小区外侧，且离道路越近声级越高，几乎都达到或接近70dB(A)，甚至达到80dB(A)（蓝紫色色块）。这表明不同的空间组合方式其抵御外界噪声的能力不同；同时表明离道路越近声环境越恶劣。
2、小区环境噪声解析
不同空间形态的建筑，其抵御噪声的能力也不同。研究中从建筑单体及其组合方式、建筑开口、建筑高度等方面对小区住宅空间作对比分析，以求找出环境噪声与空间形态的关系。
（1）组合方式
表3-1各研究区域建筑本体空间特点
如表3-1，从各项数据看，泰山小区与金色莱茵小区差别不大。但就其建筑组合方式而言，泰山小区多为周边式组合，而金色莱茵多为行列式；这使得泰山小区对噪声的遮挡效应更明显，内部声环境较好，而金色莱茵在建筑山墙面几乎不对噪声形成障碍，更易被长驱直入，其抵御噪声污染能力较差。可见，合理的建筑空间组合方式对减轻环境噪声污染十分有利。
（2）建筑开口
图3-2 建筑间9m开口影响示意 图3-3 建筑间12m开口影响示意
图3-4 建筑间15m开口影响示意
如图3-2、图3-3、图3-4所示，为9m、12m、15m三种不同对外开口（其余条件相同）影响下的等声级色块图，从图中可见随着建筑间开口的增大，建筑背街一侧低声级区域（绿色或白色区域）面积越小，高声级区域（黄色区域）面积越大。这说明随
图3-5 三种宽度对外开口影响对比
着建筑开口的增大建筑背街一侧声环境越差，建筑抵御外界噪声污染的能力越弱。
如图3-5所示，为三种不同对外开口影响下开口处（图3-2、图3-3、图3-4中直线AB所在位置）声级对比折线图。从图中可见，在距离道路中线15m之前表现为三条折线重合，表明各接受点声级相同，这一阶段为声音从声源发出后抵达建筑外边界之前的过程；而在15m之后三条折线出现差异，这一阶段为声音通过建筑间开口进入内部院落及以后的过程，表现为9m开口各接受点声级较低，12m开口次之，15m开口最高，且分析数据发现9m开口与12m开口声级之间相差1dB(A)左右，同样12m开口与15m开口之间声级也相差1 dB(A)左右。这反映出，建筑开口较小建筑空间组合较紧密，障碍物引起的噪声衰减较大，对减轻外界噪声的干扰有利。
（3）建筑高度
图3-6 建筑高度10m影响示意 图3-7建筑高度20m影响示意
图3-8建筑高度45m影响示意
如图3-6、图3-7、图3-8所示，为10m、20m、45m三种不同建筑高度影响下的等声级色块图，从图中可见随着建筑高度的增加，建筑背街一侧低声级区域（绿色或白色区域）面积增大，高声级区域（黄色区域）面积减小。这表明其它条件一定的情况下，随着建筑
图3-9三种建筑高度影响对比
高度的增加建筑背街一侧声环境越好，建筑抵御外界噪声干扰的能力越强。
如图3-9所示，为三种不同建筑高度影响下建筑两侧（图3-6、图3-7、图3-8中直线AB所在位置）声级对比折线图。从图中可见，同样在距离道路中心线15米之前，三条折线彼此重合，表明其各接受点声级相等；这一阶段为声音从声源发出到遇到建筑物之前的过程。而在15米到30米之间，三类空间声级急剧下降到达一个最低点，且建筑高度越高最低点值越小；这一阶段为声音跨越建筑物而剧烈衰减的过程。分析数据可知建筑45米高时衰减值比20米高时多5dB(A)左右，同时20米高时也比10米高时多5 dB(A)～6dB(A)。此后，三条折线迅速上升并再次重合，共同进入缓慢衰减变化过程。这说明，适当地增加建筑高度对抵抗外界噪声干扰有利。
图3-10反射形成的长空间效应
（4）其它因素
声波在传播过程中遇到实体障碍物时将被反射，会使得局部声级升高；尤其群体建筑密集排列且离道路较近时，会形成长空间；噪声在空间中来回反射，使得部分区域声级被反复加强（图3-10）。此外，无论哪种声源，都有着随距离几何发散衰减的规律。因此，采用多样性的空间减弱建筑物的反射作用，以及对建筑物作退后处理对抵御噪声的污染非常有意义。
四、小区环境噪声控制策略
通过上述研究发现环境噪声与小区的空间形态有关；因此可从场地设计、单体建筑及其群体空间方面提出小区声环境相应的优化策略。
1、合理的场地布置
在进行场地设计时，设计者应注意以下几方面的内容：
第一，在居住用地内部需要按照不同功能区域对声环境的要求合理声学分区，吵闹区与安静区之间应尽可能缓冲隔离，做到“闹静分区”。
第二，应该让建筑尽量退让道路红线，这样可增大交通噪声几何衰减的距离，同时能一定程度避免道路空间产生长空间效应。
第三，应该在沿街设置对交通噪声不敏感的功能建筑，同时将对噪声敏感的功能建筑（如高档住宅）布置在场地内部。这样不仅增加了敏感建筑与交通噪声源之间的距离，而且外围建筑还能产生一定的遮挡作用[7]。
第四，让对噪声较敏感的功能建筑远离道路十字交叉口，学校，活动场地等声源叠加区域。
2、单体建筑
单体建筑设计时应设计为自防护建筑。建筑应设计为对外来噪声有自我防护功能的形式。应根据实际情况合理地对建筑进行功能分区并选择合理的平面形式；如可在临街一侧布置对噪声不敏感的房间，如楼梯间、厨房、浴室、储藏室等；同时应对电梯间、水泵房做减震隔声处理，提高建筑构件的隔声性能[8]。
3、群体空间
群体空间设计时应从几个方面考虑：
第一，有选择的合理布置多样性空间。空间的多样性能带来视觉的美感，同时有更多机会创造有更好防噪效果的空间类型。
第二，尽可能减小建筑间对外界的开口。较小的开口能增强建筑的围合度，从而减小外界噪声直接传入内部的几率。
第三，沿街建筑尽可能布置高层。当建筑竖向距离越大时，外界噪声从建筑顶部越过而进入内部空间将越困难；同时距离的增加造成了噪声更大的衰减。这样就减小了外界噪声对内部空间的污染。
第四，减小声缺陷空间存在的可能性，如强烈反射的长空间，声聚焦空间等。
结语
在全球生态危机愈发严重的今天，声环境作为其中一项重要的内容也愈发引起了世人的关注，住区声环境问题的解决愈发显得重要而迫切。借助计算机技术，通过在工程设计阶段就发现住区可能出现的噪声问题，并找到其解决办法，最后通过设计的手段对其作出统筹安排；将是解決住区噪声问题的最有效的方法。
参考文献：
Kurakula V. Netherlands: A GIS-Based Approach for 3D Noise Modelling Using 3D City Model[J]. International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation. 2007: 22-26.
Abo-Qudais S A, Alhiary A. Effect of distance from intersection on developed traffic equivalent noise levels[J]. Canadian Journal of Civil Engineering. 2004,31(4):53-58.
Abu-Qdais H A, Abo-Qudais S A. Environmental impact assessment of road construction project [J]. Environmental and Ecology. 2000.18(4):40-59.
Bowsher J M, Jonson D R, Robinson D W. A further experiment on judging the noisiness of aircraft in flight[J]. 1996(17):32-35.
Oldham D J, Salis M H, Sharples S. Reducing the ingress of urban noise through natural ventilation openings t[J]. Indoor Air. 2004,14(8):118-126.
Hygge S, Evans C Z, Bullinger W. A prospective study of some effects of aircraft noise on cognitive performance in school children[J]. Psychological Science. 2002(13):469-474.
刘培杰，孙海涛，赵越喆，吴硕贤. 居住小区交通噪声预测评价[J]. 噪声与振动控制，2009：140-143.
苏琰，赵越喆，吴硕贤. 临街住宅小区环境噪声预测[J]. 噪声与振动控制，2007：55-58.