住区声环境研究综述

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0 引言

城市声环境问题自上世纪90年代就已经开始研究，在实践方面也有许多重要的新发现[1]。城市噪声标准和相关法规的建设，为城市噪声管理提供方法。随着计算机技术的提高，噪声预测软件的开发及噪声地图的广泛使用，可以不断完善噪声管理措施，根据不同区域的声环境特点，制定相应的噪声管理策略，同时也为住区声环境设计提供依据。住区声环境研究是一个综合了声学、建筑学、社会学、心理学等多方面的研究，但目前根据对住区声环境特点研究得出的关于住区降噪的措施和设计方法，普遍缺乏对声环境的主观分析；而声舒适度评价及声景设计作为对噪声主观评价及设计的主要方法，对未来住区发展尤为重要。因此，将客观的设计手段和主观评价方法及设计相结合，是住区声环境研究的趋势。

1 城市噪声管理

1.1 标准和法规

城市噪声管理是研究住区声环境的基础，通过法律规范的建设，以及有效的管理措施，改善整个城市的声环境。表1总结了国内外关于噪声规范、政策的相关内容。国外对噪声危害的认识、噪声评估及管理都比较完善；而我国城市噪声管理在政策、法规方面还存在诸多不足。我国出台的《声环境质量标准》（GB 3096—2008）中，对环境噪声限值LAeq进行了规定，其中，对住宅区的规定主要是一类和二类区域。一类区域标准是昼间不高于55dB，夜间不高于45dB，主要是需要保持安静的区域；二类区域标准为昼间不高于60dB，夜间不高于50dB，主要指需要维护住宅安静的区域。但是，这些法规偏重于对现有声环境的检测工作，很难作为设计目标。相比较英国的PPG24规划，是以噪声源头控制为主，为设计师和规划管理者制定的噪声控制标准，规划部门可以根据拟建住区所属噪声暴露类别来确定限制指标和控制措施[2]。

表1 噪声管理标准和法规

1.2 噪声地图

噪声地图（noise mapping）被定义为反映某特定区域噪声现状或预测该区域噪声状况的地图，它作为一种评估噪声的影响、制定防噪计划及城市噪声管理的工具，被广泛使用。

噪声地图的最早设想是在1995年，由英国英格兰乡村保护委员会（CRTN）和乡村委员会提出，早期是服务于机场附近地区。荷兰早在1998年以前就为人口超过5万人的城镇绘制了噪声地图[1]。2002年，欧盟提出EU Directive 2002/49/EC环境噪声指令，简称END指令，欧洲很多国家都积极响应END的指导。2006年，法国CSTB/GEOMOD与ACOUSTB合作，开发出MITHRA技术，绘制出巴黎的三维噪声地图[3]；目前，英国已绘制完成了23个城市的噪声地图，公众可以通过网站查询（http://services.defra.gov.uk/wps/portal/noise）。 除 此 之 外，Cadna/A、SoundPLAN、LIMA软件等也可对噪声预测分析。噪声地图和GIS技术的结合提高了噪声地图的绘制质量，减少了计算精度和实测之间的误差[4、5]。

我国对噪声地图的研究还处初期阶段，目前只有部分城市绘制了噪声地图。2009年，北京劳动保护科学研究所绘制了北京市第一张城区噪声地图[4]。可以说，绘制城市噪声地图，进行宏观的噪声管理并指导规划设计，是最紧迫的基础性工作。一方面，噪声地图可以帮助建立城市声环境数据库，对城市早期规划建设提供数据分析，为营造更好的城市声环境，提出噪声管理的方法措施和制定相关噪声的治理计划；另一方面，噪声地图为分析住区声环境提供研究基础。

2 住区声环境规划设计

2.1 住区声环境规划设计

住区声环境规划设计是以住区声学环境特点，总结得出的住区防噪、降噪的声学和建筑学设计方法。住区的降噪设计，一方面，在住宅使用过程中，由于地域差别、生活习惯不同，对降噪的需求及降噪的方法有所不同；另一方面，要根据声源类型及传播特点（图1），从声学设计及建筑设计提出降噪措施。

为了利于分析住宅噪声，将住区的声源分成两类，即住宅内部产生的噪声和住宅区域内的噪声。

（1）对于住宅内部的噪声，设备噪声不可避免。由于人的使用习惯和偏好不一样，使用过程中产生的噪声会有所不同。例如，德国由于地域的关系，气候较冷，因此住宅采用较厚的墙体来达到保温效果，同时，厚墙体也会有更好的隔声效果。还有一些国家对房间的隔墙厚度提出要求，来阻隔噪声。例如，瑞典对住宅的分户墙做出规定，集合住宅的分户墙厚不得小于25cm的混凝土墙；再如欧美地区，家里习惯铺设地毯，这也起到隔声作用。

图1 声音在住区中的传播

（2）对于外部噪声，一般居住区中主要的噪声源就是周围的交通噪声，包括铁路、高架、轻轨或者公路噪声。日常生活中，人们面对的复合噪声居多[6]，针对住区以交通噪声影响为主，一般的设计手段是基于噪声地图的分析，根据分析的结果规划住区，通过调整建筑的造型来改善住区的声学环境。以交通噪声为主的住宅平面布局形式一般分为围合式、混合式、平行式、垂直式和塔式（图2），其隔声效果依次降低[4]。

2.2 建筑降噪设计方法

目前，建筑降噪设计方法主要是以声屏障设计为主，而声屏障设计又可以分为独立声屏障设计和自身声屏障设计（表2、图3）。

2.2.1 独立声屏障

独立声屏障是指单独设计的声音隔离屏障，包括人工声屏障和自然声屏障两种。

2.2.2 自身声屏障

自身声屏障是通过结合建筑和规划的降噪设计，来达到降噪的目的，包括整体造型设计、空间布局设计和阳台造型设计。

（1）整体造型包括立面形态设计和道路设计。其中，立面形态包括建筑退台设计，裙房设计；道路设计主要是通过道路下沉，建筑抬高等方法。

（2）建筑空间设计一般是将需要安静的房间，例如卧室设置在远离噪声源一侧，将厨房、厕所等对声音敏感的房间设置在靠近噪声源的一侧。

（3）阳台造型多种多样，它不仅是建筑立面造型的重要组成部分，作为与外部环境的缓冲构件，还起到了隔离噪声的作用。阳台造型设计就是通过声学考虑对阳台的宽度、出挑深度等参数设计及吸声材料的运用来降噪[7、8]。

（4）此外，还可通过对隔墙、窗等关键技术构件的设计，来达到降噪目的[9]。

从建筑设计的角度出发，隔声减噪的手段多种多样，但应用在住宅设计中的方法却不是很多。因为功能需求，住宅建筑对采光、通风、保温和隔热都有很高的要求，所以在住宅的降噪设计过程中，考虑的不只是某一个方面，而是要将各个方面结合起来，进行协同设计。然而，在大量的研究之后发现，在建筑设计过程中，往往对降噪设计缺乏考虑；同时，从目前声学角度提出的降噪设计手段，其应用性欠佳。

3 声舒适度评价及声景设计

3.1 声舒适度评价方法

图2 住区布局分类图

表2 降噪设计方法分类

图3 降噪设计分类图

声舒适度评价是对声环境的主观评价研究，是将多种因素都考虑在内，需要大量的主观实验和调研，并结合多种数据统计分析手段，得出声压级、频率和烦恼度之间的关系。研究方法主要有实验室研究和现场问卷两种方式。其中，实验室研究是通过在实验室中对受试者测试提前采集好的声音；现场研究采用语言描述量来调查实验对象对噪声的主观烦恼反应，采用线性标度值的方法对环境做平均主观评价（声级评价）、烦恼度评价。

在描述声级时，通常有不同的描述量。仅用能量求和基础上的描述量来表征噪声环境是不够的，因为针对不同噪声的影响，需要不同的描述量。等效连续声级Leq,T，被用于描述随时间明显变化的噪声，是国际惯用的描述量。烦恼和等效连续声压级Leq之间的关系也有专门的研究，有针对不同类型噪声推导出的昼－晚－夜声级Lden，或是将晚间噪声变化考虑在内的社区噪声等效声级（CNEL）。针对烦恼度进行评价，为了定量描述噪声烦恼，一般采用一维或多维的噪声评价方法，前者包括分类、识别、比例标度，后者考虑各种感觉维度[1]。目前通常采用的噪声评价方法是尺度分析法和语义细分法，尺度分析法是对单一的评价指标而言，而语义细分法是对各个评价指标或者多个尺度的评价分析。

3.2 声景评价

关于声环境评价，比较前沿的研究是声景学评价，其定义为：能被个人或群体认知、体验和了解的声音环境[1]。声景学虽然早在1960年就由Schafer提出[10]，但直到最近10年间才被研究者注意。如今，社区声学环境的研究不仅受到了研究者的关注，还引起了规划设计师和决策者的注意。国内学者秦佑国、李国棋通过对人、声音、环境三者之间的关系，以及与相关传统学科比较，来解读声景学。图4说明了声景学在声音媒介的作用下与人和环境的关系密切，其研究目的在于人对声音和自然规律的认识，以及人类与其居所及周围环境的关系[11]，也说明了声景学研究对人居环境研究的重要性。

声景学的研究手段主要是将调研和测量相结合，采用人工神经元网络声景观评价、语义细分分析及对声舒适度和声音主观评价，来评价该环境的声学品质[1]。英国谢菲尔德大学声学教授康健对噪声有多年研究，他对城市声环境的3个主要方面，即声评价、声预测和声环境的建立进行了系统分析。其中，针对声舒适度的研究，康健教授以公园为研究对象并得出结论：当声压级低于某一声压级时，声舒适度评价随声压级的增大并没有明显改变，声级评价却连续改变；当总的声压级高于一定值时，不管声源属于哪个种类，人们总感觉烦恼[1]。

3.3 声景设计

声景评价可以指导设计。康健教授曾在这方面做过大量研究：①在研究相同分贝值情况下声级评价和声舒适评价的差别时发现，在交通嘈杂地方加入相同分贝量的喷泉声音，人的舒适度评价会变高；②根据对谢菲尔德市城市更新重点项目Gold Route的研究，发现水景和声景相互作用，可以丰富城市空间[12]，且在声压级低于70dB(A)的情况下，随着声压级的增大，声舒适度评价没有明显改变。

声景设计实际上便是在声景评价的基础上，对声环境进行主观分析，从视觉和听觉两个方面来提高住区的声舒适度，通常使用的方法是“通感”设计和“声遮蔽”设计。

3.3.1 “通感”设计

对于环境声舒适度的感受，除了听觉之外，视觉感受也很关键。人们往往会被视觉形式吸引，而降低对听觉的感受[13]。当人们对环境中的风景有正面评价时，就会增加对环境的愉悦度[14]。令人愉悦的风景能缓解噪声给人心理上带来的压力，提高环境舒适度。这种感觉在文学上也被称作“通感”。声音的通感在诗词里面比较常见，如乾隆皇帝在颐和园题写的对联“山色因心远，泉声入耳凉”，正是这样一种通感的表达。当你看到泉水、听到泉声时，会自然感受到凉意。对某沿海住宅进行声舒适度研究，发现该住宅主要的噪声源是来自主要交通干道的交通噪声，住宅区里的部分居民可以看到海景，也有部分居民能看到绿地。通过建立评价参数方程，对每个参量进行问卷调研。经过整理800多份有效问卷得出，海景房或是绿色景观房的噪声带来的影响较低，其中绿色景观要比海景的作用更好，看到的绿地越多，越能起到降低噪声烦恼度的作用[15]。可见，合理的住区景观布置不仅能带来好的视觉感受，还能在应对噪声问题上有所帮助。

图4 声景学关系图

3.3.2 “声遮蔽”设计

Schafer将声音定义为关键音、前景声和声标识。声标识通常是一个区域内主要的声音，对声环境的评价尤为重要。间歇性喷泉声、瀑布声、管乐器声和打击乐器声都可称为声标识[10]。这些声音往往不大，也不能遮蔽其他声音，但是由于其特别的效果，成为人们感知该区域声环境的主要因素。如果这些声音被认为是令人愉悦的声音，那么该声音在一定声压级范围内可以起到遮障作用[1]。

声景设计中的声遮蔽原理就是使用一定声压级的一种声音对另外一种声音进行遮蔽。位于罗马闹市区的许愿池，每天都有成千上万的游客从这里经过，游客交谈声、吵闹的街道声音导致在这里连基本的交流都很困难，但是许愿池的喷泉声恰恰起到了遮蔽的作用（图5）。纽约帕雷公园的亮点是将6m高的水幕墙瀑布，作为整个公园的布景。瀑布制造出来的流水声同样也掩盖了城市的喧嚣（图6）。与康健教授在对谢菲尔德公园调研中得到的结论一致，在一定声压级范围内，采用水声可以对交通噪声进行遮蔽，从而提高人对声环境的舒适度评价[1]。

关于谢菲尔德市，追溯其城市与河流的历史，从12世纪开始，这里最早的居民就在Sheaf和River Don的汇合点定居，其格局依旧受到早期水路的影响。此次城市更新项目（Gold Route）选取了城市中的7个主要节点，通过利用水景和广场唤醒城市的历史记忆（图7）。千禧画廊（Millennium Gallery）是该更新项目的其中一部分，其前侧广场上布置的金属质感球形喷泉，以其独特的设计，吸引着游客和居民（图8）。火车站前捆广场（Sheaf Square）作为这个城市的重要入口，同样利用金属制作了一幅巨大的喷泉幕布，提醒着人们这座昔日辉煌的钢铁城市；结合喷泉和台阶式的落水设计，将火车站的声音淹没在潺潺流水声中（图9）。和平公园（Peace Garden）中，水景是最吸引人的景点，周边的石台阶将游客从街道引入到下沉式的喷泉广场，中心喷泉有89个独立的喷水柱，非常显眼。和平公园是城市的中心焦点，周围办公和购物的人都会到这里来休息，喷泉还为儿童提供游戏的场所（图10）。

3.4 住区声景设计

住区声景设计中的“通感”设计和“声遮蔽”设计的作用也是从视觉和听觉两个方面来营造良好的住区声环境。在城市和住区的公共空间中，由于个人偏好不同、目的不同，人对不同声音的偏好会有很大的差异，所以在设计住区声环境时，不能将城市公共空间研究得出的结论直接应用到住区中，但其研究方法可以借鉴。

（1）通过提高住区绿化率、结合公园绿地，建立环绕小区的绿化隔离带，来改善住区生态环境以达到“通感”设计的需求。

（2）从“声遮蔽”角度分析，一方面，声音的遮障作用只在一定声压级范围内适用；另一方面，水景设计对居住区声舒适度的影响较公共空间更为复杂。住区声景设计中更需要合理地布置水景，从而提高居住声环境，改善住区声舒适度。

图5 罗马许愿池

图6 纽约帕雷公园

图7 谢菲尔德市城市更新项目(Gold Route)

图8 千禧画廊的球形喷泉

图9 火车站前广场喷泉幕布

图10 和平公园喷泉水景

4 存在的问题

对于住区声环境的研究，目前还存在以下几方面问题。

（1）在城市噪声管理方面，目前很多国家已有完善的管理制度，也有完整的城市噪声地图辅助噪声标准和法规的完善。但是，我国相关的标准还不够完善，也没有可以使用的噪声地图，对于噪声预测软件的运用也不是很广泛。城市声环境的改善，需要协同交通、环境、规划部门等各部门机构的工作，以进一步加快建立城市噪声地图，完善噪声控制管理制度。

（2）针对住区声环境特点总结得出的降噪设计方法，一方面，由于对噪声不够重视，多数方法只停留在设计阶段；另一方面，由于设计方法只单一从声学和建筑学角度考虑，缺乏对住区声环境的主观分析，导致设计显得十分单薄。声景设计作为目前较为前沿的研究，对城市公共空间的设计已经有了卓越的表现，但对住区设计的研究还相对较少。在未来的研究中，应从主观设计的方法入手，从使用者的实际感受出发，与客观的设计方法相结合，进一步完善城市声环境的优化方法。

（3）由于声舒适度评价建立在大量的实验及问卷调研工作上，所需数据采集数量多、分析处理难度大，需要更进一步地对客观和主观评价参量进行分析，建立更全面的声舒适度评价体系。

5 结语

住区声环境已日渐成为人们关注的焦点，其品质的好坏影响着居民居住的舒适度。本文从城市噪声管理、住区声环境规划设计及声舒适度评价和声景设计三个方面，总结了国内外现有的噪声管理法律法规及有效的管理措施，结合声学和建筑学的研究，分析了住区规划设计及建筑降噪设计的方法。在住区声环境的主观研究中，目前，尚缺乏对主观评价方法的研究，而声景评价作为声舒适度评价的重要手段，以“通感”设计及“声遮蔽”设计为主要设计方法，将是未来住区声环境的重点研究方向。

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