山東建筑大學校園周邊交通噪聲影響模擬分析

江朝梅，王亞平，康海朋，金明明

（山東建筑大學，濟南 250000）

引言

在我國的一些大中城市環境污染投訴中，噪聲污染就占了60%～ 70%，因此噪聲污染已成為比較典型的社會問題[1]。噪聲污染不僅會干擾到人們的工作、學習及生活，還會損害人們身心健康。近年來城市道路系統的發展以及機動車數量的快速增加，都促使交通噪聲成為城市噪聲污染的主要來源。高校是集教學、科研、生活、娛樂等多種功能于一體的特殊場所，因此對聲環境的要求較高[2]。然而，有些緊鄰城市主干道的高校，受到交通噪聲的影響嚴重，影響部分功能區域的正常使用。目前對于高校校園聲環境質量的研究，Bridgetshiel和JulieE.Dockiel等研究室內外噪聲源的種類及噪聲對老師和學生的影響，在英國倫敦對146所學校調查了室外噪聲，得出結論為交通噪聲的影響最為嚴重[3]。溫小樂、林征峰等人提出使用模糊矩陣評價校園聲環境質量；彭小云從選址、校園規劃、建筑設計及聲景觀建設幾方面探討了相應的聲環境建設措施，以確保生態校園具有良好的聲環境[4]。本文選擇緊鄰城市主干道的山東建筑大學作為研究對象，探討交通噪聲對大學校園聲環境的影響。利用噪聲預測仿真軟件Cadna/A以及校園周邊交通噪聲實測數據，計算不同時間段的校園噪聲分布，進行校園聲環境質量的評價與分析。

1 校園簡介

山東建筑大學是一所以工科為主，以土木建筑學科為特色，工理管文法農藝多學科交叉滲透、協調發展的多學科綜合性大學。位于我國濟南市東部雪山片區，占地面積1903畝，地理位置優越，北側緊鄰世紀大道，南臨經十路，東西兩側為鳳鳴路與鳳歧路，校園局部鳥瞰圖見圖1。2014年6月受聯合國環境規劃署Green Campus Toolkit項目組邀請，山東建筑大學與普林斯頓大學、同濟大學等高校共同被征集為綠色大學校園典型案例。校園設計以生態設計理念為原則，在保留校園本身自然形態與景觀要素的前提下進行環境處理，通過園林造景將校園的人文環境與自然環境相結合使園林環境產生深厚的文化內涵，發揮環境育人的目的[5]。校園規劃和單體設計結合了泉城文化底蘊，充分利用地形地貌的特點，體現了“一校山色半園湖，三泉潤澤四季秀”的規劃設計立意[6]。

圖1 山東建筑大學鳥瞰圖

校園內打造了“一橫三縱一弧”的景觀軸線。“一橫”強調了校園北部的體育活動區，“三縱”很好地聯系了運動休閑場地與生活區，“一弧”作為校園內最主要的景觀軸線，串聯了校園內最重要空間節點——日泉廣場、星泉廣場。依據規劃軸線，校園分區明確，科學安排生活區、體育活動區、濱水活動區、辦公區、科研教學區[7]。

2 噪聲模擬分析

2.1 模型建立

市場上推廣應用的環境噪聲評價預測軟件有很多，如SoundPLAN、Cadna、Breezenoi等[8]。本文選用Cadna/A軟件進行噪聲計算，同時該軟件已嵌入了所有重要的預測標準，所以能適用于公路、停車場、鐵路及工業等各種噪聲源預測。本文依據山東建筑大學的校園平面圖，將區域內的建筑物和附屬設施運用簡化的方法，在軟件中繪制出相應平面圖，再輸入不同高度，建立幾何模型。本文主要分析高校四周的交通噪聲的影響，交通噪聲是和道路的車流量直接相關的，每條道路各個時段的車流基本維持不變，因此在Cadna/A軟件中可以將整條道路簡化為一條線聲源。再根據每條道路晝夜不同時間段分車型的交通流量，輸入對應道路的參數。

2.2 參數輸入

學校外圍有四條城市主干道，其中世紀大道、鳳岐路及鳳鳴路是雙向六車道，道路寬度約50m，經十路具有雙向十四條機動車道，道路總寬達144m。本文主要是對山東建筑大學進行校園噪聲分析，因此在噪聲仿真預測模型中，噪聲源的參數即不同時間段分車型的交通流量是十分重要的。根據高校師生的作息習慣，在正常工作日對學校緊鄰的主要交通道路世紀大道、鳳岐路、鳳鳴路及經十路，進行相同時間段分車型交通流量的統計。

選取統計道路車流信息的具體時間段為每天早上6:00～7:00、下午17:00～18:00及夜晚22:00～23:00。根據統計結果，發現相同時間段內每條道路車流量以及比例分布都有明顯差異（見下表）。在相同時間段內，經十路的車流總量明顯高于其他三條道路，在下午17 :00～18 :00，每條道路的車流量達到最高值。

山東建筑大學校園周邊不同時間段每條道路車型比較表

在Cadna/A軟件中，大型車所占比例是每條道路的重要參數，對噪聲模擬計算結果也有很大影響。需要計算出各時間段每條道路的大車占比，并在每條道路晝間和夜間屬性框中，依次以百分比形式輸入，道路參數輸入見圖2。另外，預測點的布置也是噪聲模擬的關鍵，預測點越密，計算的精度越高，然而計算所需的時間越長[9]。本文在平面區域內按照5m×5m的網格進行噪聲計算，噪聲預測點距離地面1.5m。

圖2 道路參數輸入示意圖

2.3 結果分析

提取分布在山東建筑大學東門、月泉廣場及圖書館東西向軸線上的23個測點的模擬值與實測值，進行兩組數值的比較分析。實測時間為夏季正常工作日的晝間9 :00～10 :00，測點布置在開放性廣場上，減弱周邊建筑及構筑物的影響。本文分析山東建筑大學受周邊交通噪聲影響，軟件模擬時將校園外圍城市主干道的交通噪聲作為唯一噪聲源。距離城市主干道較遠的測點在實測時受校園自然聲尤其蟬鳴聲的影響比較明顯。見圖3，部分測點的實測值比模擬值高約8dB，差異明顯。但是兩組測點隨著與鳳鳴路距離的減少，噪聲值都呈現上升的趨勢，受城市主干道交通噪聲的影響也越明顯。并且臨近城市主干道的測點的實測與模擬的聲壓級十分接近，相差小于1dB，因此測點的模擬聲壓級是具備客觀性和準確性的。

圖3 實測與模擬噪聲值對比分析

同時分析Cadna/A軟件仿真模擬預測的不同時間段的噪聲分布網格圖，可以發現校園大部分區域晝間噪聲聲壓級在50～65dB之間，夜間噪聲聲壓級在45～55dB之間。并且由于城市主干道的交通噪聲影響范圍較廣，即使設置了較寬的綠化隔離，靠近道路一側的功能區噪聲聲壓級仍然比較高，如靠近鳳鳴路一側的逸夫樓、博文樓等教學辦公區晝間噪聲聲壓級約65dB。離城市主干道較遠的區域受到的影響則相對較小，如文苑、雅苑等公共活動區晝間聲壓級基本在50dB以下。因此除臨近學校外圍道路的建筑物受交通噪聲的影響較明顯，其他區域建筑聲環境質量較好。

如圖4、圖5所示，在軟件中選取幾個具有代表性的功能區域如生活區、辦公區及科研教學區等，設置多個預測點，比較分析相同預測點不同時間段即6:00～7:00、17:00～18:00和22:00～23:00的噪聲聲壓級變化和不同預測點噪聲聲壓級的差異，做出不同功能區域的聲環境質量評價分析。

圖4 某大學晝間噪聲分布圖

圖5 某大學夜間噪聲分布圖

根據生活區預測點（1～4），發現竹園三號樓在上述三個時間段的噪聲聲壓級分別為54.2dB、56.6dB及53.8dB，松園一號樓西北側分別為55.2dB、57.9dB及54.9dB，東南側分別為53.9dB、56.9dB及53.5dB，梅園三號樓西南側分別為48.2dB、50.9dB及47.3dB。同時可發現學校生活區的相同預測點在上述三個不同時段的噪聲聲壓級相差約為3dB，相同時段內，不同預測點噪聲聲壓級相差約為6dB，聲壓級最高值達到57.9dB。夜間噪聲聲壓級約47～55dB，處于易對師生休息產生干擾的狀態。在生活區規劃設計上結合種植綠化，生活區的聲環境質量就可以得到改善。

根據設置在辦公教學區的預測點（5～8）的噪聲計算結果，在上述三個時間段，科研教學區中逸夫樓在面向鳳鳴路一側的噪聲聲壓級分別為60.9dB、64.5dB及59.4dB，背向道路一側的聲壓級分別為47.9dB、50.3dB及47.1dB，博文樓面向道路一側的聲壓級分別為62.2dB、65.8dB及60.7dB，背向道路一側的聲壓級為49.1dB、52.1dB及48.2dB。由于鳳鳴路交通噪聲的影響，教學樓的兩側在同一時間段聲壓級相差可達13dB，夜間聲壓級和晝間聲壓級最大值相差約為5dB。教學樓面向道路一側的晝間聲壓級約為65dB，夜間聲壓級約為60dB。因此臨近道路一側的科研教學區的聲環境質量不理想，容易對建筑室內空間的使用產生消極影響，需要特別注重建筑面向道路一側的隔聲處理，見圖6。

根據設置在敏感建筑物：圖書館兩側的預測點（9～10），發現該區域聲環境質量較好，預測點晝間和夜間的聲壓級值都處于40～48dB，再結合適宜的種植綠化設計，可為師生提供較好的閱讀環境。根據對設置在科研辦公區的預測點（11～13）的噪聲計算結果研究后，發現主要受鳳鳴路交通噪聲影響的測點11和12的晝間、夜間的聲壓級值與辦公教學區的測點聲壓級值很相似，建筑面向和背向道路的兩側在同一時間段內聲壓級相差約為13dB。表明在現有校園功能布局下，經十路的交通噪聲對各個功能區域聲環境質量的影響不明顯，見圖7。

圖6 （1～7）預測點不同時間段聲壓級

圖7 （8～13）預測點不同時間段聲壓級

3 結論

論文采集山東建筑大學外圍主要城市干道的典型時段的交通流量數據，運用Cadna/A軟件建立校園聲環境仿真預測模型，分析交通噪聲對校園聲環境的影響，主要結論如下：

（1）臨近學校外圍道路的逸夫樓、博文樓等教學樓受交通噪聲的影響較明顯，預測點在典型時段聲壓級為60～65dB。且面向和背向道路的兩側在相同時段內的聲壓級相差約為13dB，在不同時段，聲壓級差約為5dB，噪聲分布差異明顯。

（2）由于生活區距離學校四周的城市主干道較遠，預測點晝間聲壓級為54～58dB，夜間聲壓級為47～55dB，聲環境質量較好。

（3）在校園規劃布局中，各個功能區域距城市主干道經十路都較遠。與經十路不同垂直距離的預測點，在典型時段的聲壓級沒有明顯差異，因此經十路的交通噪聲對校園聲環境影響不明顯。

本文以地處交通干線附近的山東建筑大學為例，建立噪聲仿真預測模型，分析了代表性功能區域的噪聲分布及聲環境質量。希望本次噪聲計算的結果和分析能夠引起相關部門對高校聲環境建設的重視，并能給位于城市主干道附近高校校園聲環境的改造提供參考和建議[10]。