住區聲環境研究綜述

■ 黃一如 Huang Yiru 謝 薿 Xie Ni

0 引言

城市聲環境問題自上世紀90年代就已經開始研究，在實踐方面也有許多重要的新發現[1]。城市噪聲標準和相關法規的建設，為城市噪聲管理提供方法。隨著計算機技術的提高，噪聲預測軟件的開發及噪聲地圖的廣泛使用，可以不斷完善噪聲管理措施，根據不同區域的聲環境特點，制定相應的噪聲管理策略，同時也為住區聲環境設計提供依據。住區聲環境研究是一個綜合了聲學、建筑學、社會學、心理學等多方面的研究，但目前根據對住區聲環境特點研究得出的關于住區降噪的措施和設計方法，普遍缺乏對聲環境的主觀分析；而聲舒適度評價及聲景設計作為對噪聲主觀評價及設計的主要方法，對未來住區發展尤為重要。因此，將客觀的設計手段和主觀評價方法及設計相結合，是住區聲環境研究的趨勢。

1 城市噪聲管理

1.1 標準和法規

城市噪聲管理是研究住區聲環境的基礎，通過法律規范的建設，以及有效的管理措施，改善整個城市的聲環境。表1總結了國內外關于噪聲規范、政策的相關內容。國外對噪聲危害的認識、噪聲評估及管理都比較完善；而我國城市噪聲管理在政策、法規方面還存在諸多不足。我國出臺的《聲環境質量標準》（GB 3096—2008）中，對環境噪聲限值LAeq進行了規定，其中，對住宅區的規定主要是一類和二類區域。一類區域標準是晝間不高于55dB，夜間不高于45dB，主要是需要保持安靜的區域；二類區域標準為晝間不高于60dB，夜間不高于50dB，主要指需要維護住宅安靜的區域。但是，這些法規偏重于對現有聲環境的檢測工作，很難作為設計目標。相比較英國的PPG24規劃，是以噪聲源頭控制為主，為設計師和規劃管理者制定的噪聲控制標準，規劃部門可以根據擬建住區所屬噪聲暴露類別來確定限制指標和控制措施[2]。

表1 噪聲管理標準和法規

1.2 噪聲地圖

噪聲地圖（noise mapping）被定義為反映某特定區域噪聲現狀或預測該區域噪聲狀況的地圖，它作為一種評估噪聲的影響、制定防噪計劃及城市噪聲管理的工具，被廣泛使用。

噪聲地圖的最早設想是在1995年，由英國英格蘭鄉村保護委員會（CRTN）和鄉村委員會提出，早期是服務于機場附近地區。荷蘭早在1998年以前就為人口超過5萬人的城鎮繪制了噪聲地圖[1]。2002年，歐盟提出EU Directive 2002/49/EC環境噪聲指令，簡稱END指令，歐洲很多國家都積極響應END的指導。2006年，法國CSTB/GEOMOD與ACOUSTB合作，開發出MITHRA技術，繪制出巴黎的三維噪聲地圖[3]；目前，英國已繪制完成了23個城市的噪聲地圖，公眾可以通過網站查詢（http://services.defra.gov.uk/wps/portal/noise）。 除 此 之 外，Cadna/A、SoundPLAN、LIMA軟件等也可對噪聲預測分析。噪聲地圖和GIS技術的結合提高了噪聲地圖的繪制質量，減少了計算精度和實測之間的誤差[4、5]。

我國對噪聲地圖的研究還處初期階段，目前只有部分城市繪制了噪聲地圖。2009年，北京勞動保護科學研究所繪制了北京市第一張城區噪聲地圖[4]。可以說，繪制城市噪聲地圖，進行宏觀的噪聲管理并指導規劃設計，是最緊迫的基礎性工作。一方面，噪聲地圖可以幫助建立城市聲環境數據庫，對城市早期規劃建設提供數據分析，為營造更好的城市聲環境，提出噪聲管理的方法措施和制定相關噪聲的治理計劃；另一方面，噪聲地圖為分析住區聲環境提供研究基礎。

2 住區聲環境規劃設計

2.1 住區聲環境規劃設計

住區聲環境規劃設計是以住區聲學環境特點，總結得出的住區防噪、降噪的聲學和建筑學設計方法。住區的降噪設計，一方面，在住宅使用過程中，由于地域差別、生活習慣不同，對降噪的需求及降噪的方法有所不同；另一方面，要根據聲源類型及傳播特點（圖1），從聲學設計及建筑設計提出降噪措施。

為了利于分析住宅噪聲，將住區的聲源分成兩類，即住宅內部產生的噪聲和住宅區域內的噪聲。

（1）對于住宅內部的噪聲，設備噪聲不可避免。由于人的使用習慣和偏好不一樣，使用過程中產生的噪聲會有所不同。例如，德國由于地域的關系，氣候較冷，因此住宅采用較厚的墻體來達到保溫效果，同時，厚墻體也會有更好的隔聲效果。還有一些國家對房間的隔墻厚度提出要求，來阻隔噪聲。例如，瑞典對住宅的分戶墻做出規定，集合住宅的分戶墻厚不得小于25cm的混凝土墻；再如歐美地區，家里習慣鋪設地毯，這也起到隔聲作用。

圖1 聲音在住區中的傳播

（2）對于外部噪聲，一般居住區中主要的噪聲源就是周圍的交通噪聲，包括鐵路、高架、輕軌或者公路噪聲。日常生活中，人們面對的復合噪聲居多[6]，針對住區以交通噪聲影響為主，一般的設計手段是基于噪聲地圖的分析，根據分析的結果規劃住區，通過調整建筑的造型來改善住區的聲學環境。以交通噪聲為主的住宅平面布局形式一般分為圍合式、混合式、平行式、垂直式和塔式（圖2），其隔聲效果依次降低[4]。

2.2 建筑降噪設計方法

目前，建筑降噪設計方法主要是以聲屏障設計為主，而聲屏障設計又可以分為獨立聲屏障設計和自身聲屏障設計（表2、圖3）。

2.2.1 獨立聲屏障

獨立聲屏障是指單獨設計的聲音隔離屏障，包括人工聲屏障和自然聲屏障兩種。

2.2.2 自身聲屏障

自身聲屏障是通過結合建筑和規劃的降噪設計，來達到降噪的目的，包括整體造型設計、空間布局設計和陽臺造型設計。

（1）整體造型包括立面形態設計和道路設計。其中，立面形態包括建筑退臺設計，裙房設計；道路設計主要是通過道路下沉，建筑抬高等方法。

（2）建筑空間設計一般是將需要安靜的房間，例如臥室設置在遠離噪聲源一側，將廚房、廁所等對聲音敏感的房間設置在靠近噪聲源的一側。

（3）陽臺造型多種多樣，它不僅是建筑立面造型的重要組成部分，作為與外部環境的緩沖構件，還起到了隔離噪聲的作用。陽臺造型設計就是通過聲學考慮對陽臺的寬度、出挑深度等參數設計及吸聲材料的運用來降噪[7、8]。

（4）此外，還可通過對隔墻、窗等關鍵技術構件的設計，來達到降噪目的[9]。

從建筑設計的角度出發，隔聲減噪的手段多種多樣，但應用在住宅設計中的方法卻不是很多。因為功能需求，住宅建筑對采光、通風、保溫和隔熱都有很高的要求，所以在住宅的降噪設計過程中，考慮的不只是某一個方面，而是要將各個方面結合起來，進行協同設計。然而，在大量的研究之后發現，在建筑設計過程中，往往對降噪設計缺乏考慮；同時，從目前聲學角度提出的降噪設計手段，其應用性欠佳。

3 聲舒適度評價及聲景設計

3.1 聲舒適度評價方法

圖2 住區布局分類圖

表2 降噪設計方法分類

圖3 降噪設計分類圖

聲舒適度評價是對聲環境的主觀評價研究，是將多種因素都考慮在內，需要大量的主觀實驗和調研，并結合多種數據統計分析手段，得出聲壓級、頻率和煩惱度之間的關系。研究方法主要有實驗室研究和現場問卷兩種方式。其中，實驗室研究是通過在實驗室中對受試者測試提前采集好的聲音；現場研究采用語言描述量來調查實驗對象對噪聲的主觀煩惱反應，采用線性標度值的方法對環境做平均主觀評價（聲級評價）、煩惱度評價。

在描述聲級時，通常有不同的描述量。僅用能量求和基礎上的描述量來表征噪聲環境是不夠的，因為針對不同噪聲的影響，需要不同的描述量。等效連續聲級Leq,T，被用于描述隨時間明顯變化的噪聲，是國際慣用的描述量。煩惱和等效連續聲壓級Leq之間的關系也有專門的研究，有針對不同類型噪聲推導出的晝－晚－夜聲級Lden，或是將晚間噪聲變化考慮在內的社區噪聲等效聲級（CNEL）。針對煩惱度進行評價，為了定量描述噪聲煩惱，一般采用一維或多維的噪聲評價方法，前者包括分類、識別、比例標度，后者考慮各種感覺維度[1]。目前通常采用的噪聲評價方法是尺度分析法和語義細分法，尺度分析法是對單一的評價指標而言，而語義細分法是對各個評價指標或者多個尺度的評價分析。

3.2 聲景評價

關于聲環境評價，比較前沿的研究是聲景學評價，其定義為：能被個人或群體認知、體驗和了解的聲音環境[1]。聲景學雖然早在1960年就由Schafer提出[10]，但直到最近10年間才被研究者注意。如今，社區聲學環境的研究不僅受到了研究者的關注，還引起了規劃設計師和決策者的注意。國內學者秦佑國、李國棋通過對人、聲音、環境三者之間的關系，以及與相關傳統學科比較，來解讀聲景學。圖4說明了聲景學在聲音媒介的作用下與人和環境的關系密切，其研究目的在于人對聲音和自然規律的認識，以及人類與其居所及周圍環境的關系[11]，也說明了聲景學研究對人居環境研究的重要性。

聲景學的研究手段主要是將調研和測量相結合，采用人工神經元網絡聲景觀評價、語義細分分析及對聲舒適度和聲音主觀評價，來評價該環境的聲學品質[1]。英國謝菲爾德大學聲學教授康健對噪聲有多年研究，他對城市聲環境的3個主要方面，即聲評價、聲預測和聲環境的建立進行了系統分析。其中，針對聲舒適度的研究，康健教授以公園為研究對象并得出結論：當聲壓級低于某一聲壓級時，聲舒適度評價隨聲壓級的增大并沒有明顯改變，聲級評價卻連續改變；當總的聲壓級高于一定值時，不管聲源屬于哪個種類，人們總感覺煩惱[1]。

3.3 聲景設計

聲景評價可以指導設計。康健教授曾在這方面做過大量研究：①在研究相同分貝值情況下聲級評價和聲舒適評價的差別時發現，在交通嘈雜地方加入相同分貝量的噴泉聲音，人的舒適度評價會變高；②根據對謝菲爾德市城市更新重點項目Gold Route的研究，發現水景和聲景相互作用，可以豐富城市空間[12]，且在聲壓級低于70dB(A)的情況下，隨著聲壓級的增大，聲舒適度評價沒有明顯改變。

聲景設計實際上便是在聲景評價的基礎上，對聲環境進行主觀分析，從視覺和聽覺兩個方面來提高住區的聲舒適度，通常使用的方法是“通感”設計和“聲遮蔽”設計。

3.3.1 “通感”設計

對于環境聲舒適度的感受，除了聽覺之外，視覺感受也很關鍵。人們往往會被視覺形式吸引，而降低對聽覺的感受[13]。當人們對環境中的風景有正面評價時，就會增加對環境的愉悅度[14]。令人愉悅的風景能緩解噪聲給人心理上帶來的壓力，提高環境舒適度。這種感覺在文學上也被稱作“通感”。聲音的通感在詩詞里面比較常見，如乾隆皇帝在頤和園題寫的對聯“山色因心遠，泉聲入耳涼”，正是這樣一種通感的表達。當你看到泉水、聽到泉聲時，會自然感受到涼意。對某沿海住宅進行聲舒適度研究，發現該住宅主要的噪聲源是來自主要交通干道的交通噪聲，住宅區里的部分居民可以看到海景，也有部分居民能看到綠地。通過建立評價參數方程，對每個參量進行問卷調研。經過整理800多份有效問卷得出，海景房或是綠色景觀房的噪聲帶來的影響較低，其中綠色景觀要比海景的作用更好，看到的綠地越多，越能起到降低噪聲煩惱度的作用[15]。可見，合理的住區景觀布置不僅能帶來好的視覺感受，還能在應對噪聲問題上有所幫助。

圖4 聲景學關系圖

3.3.2 “聲遮蔽”設計

Schafer將聲音定義為關鍵音、前景聲和聲標識。聲標識通常是一個區域內主要的聲音，對聲環境的評價尤為重要。間歇性噴泉聲、瀑布聲、管樂器聲和打擊樂器聲都可稱為聲標識[10]。這些聲音往往不大，也不能遮蔽其他聲音，但是由于其特別的效果，成為人們感知該區域聲環境的主要因素。如果這些聲音被認為是令人愉悅的聲音，那么該聲音在一定聲壓級范圍內可以起到遮障作用[1]。

聲景設計中的聲遮蔽原理就是使用一定聲壓級的一種聲音對另外一種聲音進行遮蔽。位于羅馬鬧市區的許愿池，每天都有成千上萬的游客從這里經過，游客交談聲、吵鬧的街道聲音導致在這里連基本的交流都很困難，但是許愿池的噴泉聲恰恰起到了遮蔽的作用（圖5）。紐約帕雷公園的亮點是將6m高的水幕墻瀑布，作為整個公園的布景。瀑布制造出來的流水聲同樣也掩蓋了城市的喧囂（圖6）。與康健教授在對謝菲爾德公園調研中得到的結論一致，在一定聲壓級范圍內，采用水聲可以對交通噪聲進行遮蔽，從而提高人對聲環境的舒適度評價[1]。

關于謝菲爾德市，追溯其城市與河流的歷史，從12世紀開始，這里最早的居民就在Sheaf和River Don的匯合點定居，其格局依舊受到早期水路的影響。此次城市更新項目（Gold Route）選取了城市中的7個主要節點，通過利用水景和廣場喚醒城市的歷史記憶（圖7）。千禧畫廊（Millennium Gallery）是該更新項目的其中一部分，其前側廣場上布置的金屬質感球形噴泉，以其獨特的設計，吸引著游客和居民（圖8）。火車站前捆廣場（Sheaf Square）作為這個城市的重要入口，同樣利用金屬制作了一幅巨大的噴泉幕布，提醒著人們這座昔日輝煌的鋼鐵城市；結合噴泉和臺階式的落水設計，將火車站的聲音淹沒在潺潺流水聲中（圖9）。和平公園（Peace Garden）中，水景是最吸引人的景點，周邊的石臺階將游客從街道引入到下沉式的噴泉廣場，中心噴泉有89個獨立的噴水柱，非常顯眼。和平公園是城市的中心焦點，周圍辦公和購物的人都會到這里來休息，噴泉還為兒童提供游戲的場所（圖10）。

3.4 住區聲景設計

住區聲景設計中的“通感”設計和“聲遮蔽”設計的作用也是從視覺和聽覺兩個方面來營造良好的住區聲環境。在城市和住區的公共空間中，由于個人偏好不同、目的不同，人對不同聲音的偏好會有很大的差異，所以在設計住區聲環境時，不能將城市公共空間研究得出的結論直接應用到住區中，但其研究方法可以借鑒。

（1）通過提高住區綠化率、結合公園綠地，建立環繞小區的綠化隔離帶，來改善住區生態環境以達到“通感”設計的需求。

（2）從“聲遮蔽”角度分析，一方面，聲音的遮障作用只在一定聲壓級范圍內適用；另一方面，水景設計對居住區聲舒適度的影響較公共空間更為復雜。住區聲景設計中更需要合理地布置水景，從而提高居住聲環境，改善住區聲舒適度。

圖5 羅馬許愿池

圖6 紐約帕雷公園

圖7 謝菲爾德市城市更新項目(Gold Route)

圖8 千禧畫廊的球形噴泉

圖9 火車站前廣場噴泉幕布

圖10 和平公園噴泉水景

4 存在的問題

對于住區聲環境的研究，目前還存在以下幾方面問題。

（1）在城市噪聲管理方面，目前很多國家已有完善的管理制度，也有完整的城市噪聲地圖輔助噪聲標準和法規的完善。但是，我國相關的標準還不夠完善，也沒有可以使用的噪聲地圖，對于噪聲預測軟件的運用也不是很廣泛。城市聲環境的改善，需要協同交通、環境、規劃部門等各部門機構的工作，以進一步加快建立城市噪聲地圖，完善噪聲控制管理制度。

（2）針對住區聲環境特點總結得出的降噪設計方法，一方面，由于對噪聲不夠重視，多數方法只停留在設計階段；另一方面，由于設計方法只單一從聲學和建筑學角度考慮，缺乏對住區聲環境的主觀分析，導致設計顯得十分單薄。聲景設計作為目前較為前沿的研究，對城市公共空間的設計已經有了卓越的表現，但對住區設計的研究還相對較少。在未來的研究中，應從主觀設計的方法入手，從使用者的實際感受出發，與客觀的設計方法相結合，進一步完善城市聲環境的優化方法。

（3）由于聲舒適度評價建立在大量的實驗及問卷調研工作上，所需數據采集數量多、分析處理難度大，需要更進一步地對客觀和主觀評價參量進行分析，建立更全面的聲舒適度評價體系。

5 結語

住區聲環境已日漸成為人們關注的焦點，其品質的好壞影響著居民居住的舒適度。本文從城市噪聲管理、住區聲環境規劃設計及聲舒適度評價和聲景設計三個方面，總結了國內外現有的噪聲管理法律法規及有效的管理措施，結合聲學和建筑學的研究，分析了住區規劃設計及建筑降噪設計的方法。在住區聲環境的主觀研究中，目前，尚缺乏對主觀評價方法的研究，而聲景評價作為聲舒適度評價的重要手段，以“通感”設計及“聲遮蔽”設計為主要設計方法，將是未來住區聲環境的重點研究方向。

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