武漢月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)聲景設(shè)計(jì)與實(shí)踐

王海亮，邱文航，程 娜，陳 琨，唐 旭，李運(yùn)江，嵇 嚴(yán)

(1. 武漢城市鐵路建設(shè)投資開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，湖北武漢430000；2. 中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北武漢430071；3. 三峽大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)研究所，湖北宜昌443002)

0 引 言

武漢月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)項(xiàng)目緊鄰長(zhǎng)江岸堤，位于武昌濱江商務(wù)區(qū)核心節(jié)點(diǎn)區(qū)域和生態(tài)文化長(zhǎng)廊上，是武漢長(zhǎng)江主軸九大城市陽(yáng)臺(tái)之一。項(xiàng)目東至武昌臨江大道，西至長(zhǎng)江水岸，南起月亮灣輪渡碼頭，北至武昌江灘橫堤，長(zhǎng)江岸線(xiàn)約900 m，南北長(zhǎng)約1 100 m，用地面積約13.23×105m2。月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)由全球著名設(shè)計(jì)公司英國(guó)扎哈·哈迪德建筑師事務(wù)所設(shè)計(jì)與國(guó)內(nèi)大型綜合建筑設(shè)計(jì)院中南建筑設(shè)計(jì)股份有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，通過(guò)分層立體平臺(tái)聯(lián)動(dòng)建筑、景觀(guān)與慢行系統(tǒng)，讓建筑“會(huì)呼吸”、讓景觀(guān)“會(huì)流動(dòng)”，營(yíng)造人與江的對(duì)話(huà)空間。該項(xiàng)目通過(guò)陽(yáng)臺(tái)地面層的抬升，將江岸空間與堤防相結(jié)合，在視覺(jué)上連接城市空間與江岸開(kāi)放空間，并借由自然地形和各類(lèi)景觀(guān)的營(yíng)造，創(chuàng)造出新的城市特色。同時(shí)，在高低起伏的景觀(guān)內(nèi)，創(chuàng)造不同的主題廣場(chǎng)并結(jié)合豐富且多樣的文化型設(shè)施，如移動(dòng)藝?yán)取?hù)外貝殼劇場(chǎng)、特色藝?yán)取⒙懿降赖龋瑸槭忻裉峁I江景觀(guān)特色的公共活動(dòng)空間。

長(zhǎng)久以來(lái)，城市公共開(kāi)放空間的研究和設(shè)計(jì)多集中于視覺(jué)角度，而忽視了聲環(huán)境和聽(tīng)覺(jué)交流這一重要方面。研究表明，良好的公共空間能鼓勵(lì)有益的社會(huì)交流，不同的社會(huì)群體用非正式的和輕松的方式來(lái)和諧地共享公共空間。在公共開(kāi)放空間中，人與人之間通過(guò)觀(guān)看、聆聽(tīng)和訴說(shuō)等多種方式來(lái)達(dá)到交流的目的[1]。

如何提高長(zhǎng)江沿岸城市陽(yáng)臺(tái)的辨識(shí)度、感受長(zhǎng)江文化的特征是該項(xiàng)目聲景設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要課題，本項(xiàng)目提出對(duì)場(chǎng)地聲環(huán)境進(jìn)行梳理和利用，通過(guò)一系列的具體措施，力爭(zhēng)打造出具有立體畫(huà)面感的城市陽(yáng)臺(tái)聲景。

最新研究結(jié)果表明，在城市公共開(kāi)放空間中，僅僅降低背景噪聲級(jí)(Sound Pressure Level, SPL)并非總能改善其聽(tīng)聞舒適度[2]。同時(shí)，背景噪聲也承載了城市記憶和居民生活的痕跡，僅僅只針對(duì)噪聲的治理和研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足對(duì)城市中各類(lèi)聲音的探索。噪聲是一種失去平衡的聲景，并不是完全負(fù)面的；聲景的研究對(duì)象是聲音整體，噪聲是聲音整體的一部分，噪聲是不可能被完全消除掉的，這種觀(guān)點(diǎn)啟發(fā)我們采取“變廢為寶”的聲景設(shè)計(jì)策略，也就是提高月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)聲音的聽(tīng)聞舒適性(comfort) 、 辨 識(shí) 度(identification) 和 標(biāo) 識(shí) 性(symbolic)，即CIS(Comfort, Identification, Symbolic)策略，將背景噪聲的負(fù)面效應(yīng)降到最低，而不是單純地追求物理聲學(xué)參數(shù)的改變。本文試圖從聲景的角度出發(fā)去研究如何改善聲環(huán)境能夠在很大程度上提升聲環(huán)境水平，塑造出良好的聲場(chǎng)空間氛圍[3]。

月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)，作為武漢市天然地域優(yōu)勢(shì)的城市開(kāi)放空間，未來(lái)將成為長(zhǎng)江主軸發(fā)展的最高成果展示區(qū)，以及世界級(jí)城市濱水空間典范，如何實(shí)現(xiàn)弘揚(yáng)武漢特色、傳承長(zhǎng)江文明，對(duì)聲景的設(shè)計(jì)和研究提出了更高的要求。本文擬通過(guò)以月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)聲景CIS 為主線(xiàn)，探討聲景元素的遴選、比對(duì)和優(yōu)化，并通過(guò)引入優(yōu)化后的聲景元素，塑造優(yōu)良的城市陽(yáng)臺(tái)聲景，從而獲得更加優(yōu)秀的空間聲場(chǎng)體驗(yàn)。并據(jù)此探討聲景對(duì)城市空間構(gòu)造的意義和規(guī)律，探索出適合我國(guó)類(lèi)似城市廣場(chǎng)的聲景設(shè)計(jì)方法和原則。

1 武漢月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)聲景設(shè)計(jì)

聲景又稱(chēng)聲生態(tài)學(xué)，即個(gè)體、群體或社區(qū)所感知的在給定場(chǎng)景下的聲環(huán)境，其研究緣起于20 世紀(jì)60～70 年代[4]。聲環(huán)境并不是簡(jiǎn)單地被看做一個(gè)可以測(cè)量的物理量，而是被視為由一系列蘊(yùn)涵不同信息的聲元素所構(gòu)成的、并具有可感知的內(nèi)容。聲景觀(guān)產(chǎn)生于景觀(guān)空間中[5]，聲景元素按照聲源產(chǎn)生來(lái)源可以分為自然音和人工音，常用的聲景設(shè)計(jì)方法有借聲、補(bǔ)聲、反襯和掩聲等。

聲景設(shè)計(jì)并沒(méi)有普遍適用的設(shè)計(jì)方法，而應(yīng)根據(jù)不同的項(xiàng)目形式、功能和當(dāng)?shù)氐穆曉靥攸c(diǎn)加以篩選、梳理、優(yōu)化和利用[6]。

本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，擬采取問(wèn)卷調(diào)查的方法來(lái)確定項(xiàng)目所在地的聲景元素滿(mǎn)意度排序，篩選出聽(tīng)聞舒適性好、辨識(shí)度高和標(biāo)識(shí)性強(qiáng)的聲景元素，并通過(guò)技術(shù)手段對(duì)這些聲景元素進(jìn)行優(yōu)化和引入，塑造優(yōu)良的月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)聲景。聲景設(shè)計(jì)的流程如圖1 所示。

圖1 聲景設(shè)計(jì)流程圖Fig.1 Technical route of soundscape design

1.1 聲景元素主觀(guān)評(píng)價(jià)

聲音承載城市記憶、附帶居民生活的痕跡。由于每個(gè)人的生活經(jīng)歷、環(huán)境、文化背景等的不同，同一聲音對(duì)不同人的影響不同，人對(duì)不同聲音的喜惡也就不同。不同地區(qū)的人對(duì)不同聲音的喜好度也不同[7]。人們對(duì)于故鄉(xiāng)的聲音抱有特殊的情懷，并能敏感地發(fā)現(xiàn)不同地域的聲景差異，此即聲景的地域性。武漢的長(zhǎng)江航運(yùn)發(fā)達(dá)，輪船的汽笛聲與水聲將是重要的聲景元素引入對(duì)象。

為了了解當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)不同聲景元素的喜好度，統(tǒng)計(jì)人們對(duì)某一聲音的“喜歡—厭惡”程度。這個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也將用于與其它城市的類(lèi)似結(jié)果的比較[8]。

1.1.1 問(wèn)卷調(diào)查內(nèi)容

為此我們?cè)O(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。在問(wèn)卷調(diào)查中，結(jié)合聲景地域性特征，選取了5 個(gè)聲景元素，分別為：水聲、樹(shù)葉聲、鐘聲、輪船汽笛聲和鳥(niǎo)叫聲；問(wèn)卷調(diào)查內(nèi)容分為聲景元素喜好度調(diào)查和聲景元素滿(mǎn)意度評(píng)分，對(duì)上述的5 種聲景元素進(jìn)行喜好度排序，以及為聲景元素滿(mǎn)意度評(píng)分，主要為對(duì)聲景元素喜好度打分。問(wèn)卷調(diào)查評(píng)分分為5 擋，評(píng)分規(guī)則如表1 所示。

表1 聲景元素評(píng)分規(guī)則表Table 1 Score sheet of soundscape elements

1.1.2 問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果與分析

此次在武漢月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)附近共發(fā)放問(wèn)卷500 份，回收462 份，其中無(wú)效問(wèn)卷為22 份，有效問(wèn)卷為440 份。篩選無(wú)效問(wèn)卷有兩個(gè)原則：(1) 當(dāng)回答問(wèn)題一與問(wèn)題二相互矛盾時(shí)，即視為無(wú)效問(wèn)卷；(2) 問(wèn)卷填寫(xiě)不完整時(shí)，即視為無(wú)效問(wèn)卷。調(diào)查結(jié)果如表2 所示。

表2 聲景元素喜好度調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical results of soundscape element preference survey

將表2 中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為柱狀圖形式，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 聲景元素喜好度結(jié)果柱狀圖Fig.2 Preference degree histogram of soundscape elements

由圖2 中的柱狀圖可以得出，居民最喜歡的是水聲，其次是鳥(niǎo)叫聲，風(fēng)吹樹(shù)葉的沙沙聲排名第三，對(duì)于輪船的汽笛聲很多人非常不喜歡，其結(jié)果與我們的預(yù)期有所偏差。對(duì)于非常喜歡的聲景元素，我們作了百分比餅狀分析圖，其結(jié)果如圖3 所示。

由圖3 可以得出，在非常喜歡的聲景元素中，水聲占39%，鳥(niǎo)叫聲占29%，風(fēng)吹樹(shù)葉的沙沙聲占27%，3 個(gè)聲景元素占比高達(dá)95%。問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果與其它文獻(xiàn)結(jié)論接近[9]。

圖3 非常喜歡的聲景元素百分比圖Fig.3 Percentage diagram of the favorite soundscape elements

1.2 聲景元素的引入

問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果表明，在引入聲景元素時(shí)，應(yīng)遵循以下優(yōu)先順序來(lái)進(jìn)行聲景設(shè)計(jì)：水聲＞鳥(niǎo)叫聲＞樹(shù)葉聲＞汽笛聲＞鐘聲。考慮到項(xiàng)目所在地離江漢關(guān)大樓不遠(yuǎn)，而江漢關(guān)大樓的鐘聲是一個(gè)具有標(biāo)識(shí)性的聲景元素。最終確定引入的聲景元素為：水聲、鳥(niǎo)叫聲、樹(shù)葉聲以及鐘聲。其中水聲、鳥(niǎo)叫聲、樹(shù)葉聲為居民普遍喜歡的聲景，而鐘聲作為月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)的特色聲景。

1.3 聲景元素引入方法

1.3.1 鐘聲的引入

鐘聲來(lái)自江漢關(guān)大樓，位于月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)西南方向，距月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)直線(xiàn)距離約為2.2 km。月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)與江漢關(guān)大樓方位及距離示意圖如圖4 所示。由于江面寬闊，加上對(duì)岸建筑物的遮擋、吸收和噪聲干擾，鐘聲在項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)無(wú)法聽(tīng)聞。本項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)鐘樓鐘聲的現(xiàn)場(chǎng)采集，利用5G 通訊技術(shù)在月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)場(chǎng)地內(nèi)實(shí)時(shí)播放的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)引聲(參見(jiàn)圖5)。5G 通訊技術(shù)的采用也可以彰顯我國(guó)在該領(lǐng)域的獨(dú)創(chuàng)和領(lǐng)先地位，從而實(shí)現(xiàn)該聲景的標(biāo)識(shí)性和辨識(shí)度。

圖4 月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)與江漢關(guān)大樓方位及距離示意圖Fig.4 The orientation and distance between Moon Bay City Balcony and Jianghanguan Building

考慮到月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)場(chǎng)地較大，鐘聲覆蓋區(qū)域初步定為如圖6 所示區(qū)域。主要為以戶(hù)外劇場(chǎng)為中心的80 m×80 m 區(qū)域以及沿江公路；為實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)播報(bào)時(shí)鐘聲若隱若現(xiàn)的效果和聲源一致性的重現(xiàn)，揚(yáng)聲器采用分散式布置形式，在沿江公路布置4 個(gè)無(wú)指向聲源(間距為90m)，室外劇場(chǎng)頂棚布置1 個(gè)無(wú)指向聲源，聲源布放位置如圖7 所示。

圖5 鐘聲采集及播放示意圖Fig.5 Schematic diagram of bell sound collection and playback

圖6 月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)鐘聲計(jì)劃覆蓋區(qū)域Fig.6 The planned bell sound coverage area for Moon Bay City Balcony

圖7 鐘聲聲源位置布置圖Fig.7 Layout of bell sound source locations

為檢測(cè)鐘聲聲源布置的合理性，并校驗(yàn)鐘聲能夠在所設(shè)計(jì)區(qū)域聽(tīng)聞，項(xiàng)目組進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。5 個(gè)無(wú)指向點(diǎn)聲源聲壓級(jí)測(cè)試點(diǎn)距離聲源1 m 處的聲壓級(jí)設(shè)為70 dB(A)。其中點(diǎn)聲源1、2、3 和4 的高度設(shè)為2.5 m，隱藏于沿江公路路燈上或植被中，點(diǎn)聲源5 置于室外劇場(chǎng)頂棚中央。設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)后，進(jìn)行室外聲場(chǎng)分布的仿真。計(jì)算結(jié)果如圖8、9 所示。

從室外聲場(chǎng)模擬結(jié)果可知，揚(yáng)聲器的數(shù)量、布置位置及聲功率的設(shè)置能夠滿(mǎn)足項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)鐘聲覆蓋的預(yù)期；通過(guò)圖9 中的等值線(xiàn)圖可以看出，場(chǎng)地內(nèi)聲壓級(jí)分布在16～50 dB 范圍內(nèi)。文獻(xiàn)研究表明[8]，在30～59 歲生理年齡段的人群中，其語(yǔ)言頻率范圍內(nèi)的聽(tīng)閾在14～32 dB 之間；加之考慮到場(chǎng)地外各種噪聲的影響，在場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)可以達(dá)到鐘聲若隱若現(xiàn)的效果。

圖8 室外鐘聲聲壓級(jí)分布云圖Fig.8 Distribution nephogram of outdoor bell sound pressure level

圖9 項(xiàng)目場(chǎng)地室外鐘聲聲壓級(jí)等值線(xiàn)圖Fig.9 The contour map of bell sound pressure outside project site

1.3.2 水聲的引入

本項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)共設(shè)置9 處噴泉以達(dá)到引入水聲的目的，噴泉設(shè)置平面如圖10 所示。為了研究噴泉落水的水聲特性，設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，測(cè)試同一水泵在不同揚(yáng)程下，距離噴泉不同位置的水聲聲壓級(jí)LSP和頻譜，為月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)噴泉景觀(guān)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本次實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選取某大學(xué)圖書(shū)館館前廣場(chǎng)。此廣場(chǎng)兩側(cè)安裝了噴泉系統(tǒng)，且噴泉水落入水池中，與本項(xiàng)目景觀(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容吻合，滿(mǎn)足本實(shí)驗(yàn)基本要求。

圖10 項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)水景平面圖Fig.10 Ichnography of water views in the project site

本次實(shí)驗(yàn)采用B&K 2260D 建筑聲學(xué)分析儀進(jìn)行測(cè)試，3 個(gè)測(cè)點(diǎn)與噴泉口的距離分別為3、5 m 和10 m。測(cè)點(diǎn)位置布置如圖11 所示，測(cè)試結(jié)果如表3所示，測(cè)點(diǎn)1 的聲壓級(jí)頻譜分布如圖12 所示。

圖11 測(cè)點(diǎn)布置平面圖Fig.11 Layout of measuring points

表3 噴泉水的聲壓級(jí)測(cè)試結(jié)果Table 3 Test results of the sound pressure levels of fountain water

在表3 中，LAeq為等效連續(xù)A 聲壓級(jí)；LAsmax為A 計(jì)權(quán)聲壓級(jí)在測(cè)量時(shí)段的最大值；LAsmin為A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)在測(cè)量時(shí)段的最小值。Ln為累計(jì)分布聲級(jí)，表示測(cè)量時(shí)間的百分之n 的噪聲超過(guò)的聲級(jí)，如L10=75.8 dB，表示測(cè)量時(shí)間內(nèi)有10%的時(shí)間聲級(jí)超過(guò)了75.8 dB，而其余的90%時(shí)間的聲級(jí)低于75.8 dB。L90=75.4 dB，表示測(cè)量時(shí)間內(nèi)有90%的時(shí)間超過(guò)了75.4 dB，而剩余的10%時(shí)間的聲級(jí)低于75.4 dB。

圖12 測(cè)點(diǎn)1 的聲壓級(jí)頻譜分布Fig.12 Sound pressure spectrum at the measuring point 1

從圖12 中結(jié)果可知，噴泉落水聲LSP峰值集中在中高頻頻段，噴泉落水聲LSP隨距離的增加衰減明顯。根據(jù)噴泉水聲被聽(tīng)聞為目標(biāo)，結(jié)合水池尺寸為約束條件，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，最終確定水景噴泉揚(yáng)程為2 m，通過(guò)模擬結(jié)果和語(yǔ)言頻率聽(tīng)閾特性，可使水景在不同環(huán)境聲背景下，整個(gè)廣場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)多層次的水聲景聽(tīng)聞效果。模擬結(jié)果如圖13 所示。

圖13 室外水聲聲壓級(jí)分布云圖Fig.13 Distribution nephogram of outdoor water sound pressure level

1.3.3 鳥(niǎo)叫聲的引入

為了吸引鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)入廣場(chǎng)，使得鳥(niǎo)叫聲充滿(mǎn)整個(gè)月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)，我們進(jìn)行了充分的野外調(diào)研，并與奧地利鳥(niǎo)類(lèi)學(xué)家合作，完成了某濕地公園的場(chǎng)地測(cè)試(參見(jiàn)圖14)。確定了在廣場(chǎng)特定地點(diǎn)設(shè)置投食點(diǎn)，吸引鳥(niǎo)類(lèi)覓食，實(shí)現(xiàn)引入鳥(niǎo)類(lèi)的方案。根據(jù)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，這種方法可吸引杜鵑鳥(niǎo)、黃鸝鳥(niǎo)、燕子等鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)行覓食和棲息，從而達(dá)到引入鳥(niǎo)叫聲的目的。

圖14 鳥(niǎo)類(lèi)投食點(diǎn)分布圖Fig.14 Distribution map of bird feeding points

月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)廣場(chǎng)投食點(diǎn)設(shè)置遵循以下原則：(1) 人流較少的僻靜區(qū)域；(2) 植被較為密集的區(qū)域；(3) 遠(yuǎn)離交通主干道。初步設(shè)置鳥(niǎo)類(lèi)投食點(diǎn)位置如圖15 所示。

1.3.4 樹(shù)葉聲引入

對(duì)于樹(shù)葉聲的引入，可以采取在沿江公路和室外劇場(chǎng)周?chē)N植柳樹(shù)的方式(見(jiàn)圖16)。柳樹(shù)枝葉輕盈，微風(fēng)時(shí)即可響起沙沙聲，對(duì)于樹(shù)葉聲營(yíng)造有較大優(yōu)勢(shì)。

圖15 鳥(niǎo)類(lèi)投食點(diǎn)位置標(biāo)識(shí)圖Fig.15 Location identification of bird feeding points

圖16 河邊種植柳樹(shù)的示范相片F(xiàn)ig.16 Demonstration picture of planting willows along river bank

樹(shù)葉聲應(yīng)主要出現(xiàn)在人流較多地區(qū)，設(shè)置于室外劇場(chǎng)和沿江公路旁。柳樹(shù)種植區(qū)初步設(shè)定為如圖17 所示的黃色區(qū)域。

圖17 柳樹(shù)種植區(qū)規(guī)劃圖Fig.17 Planning map of willow planting area

2 結(jié) 論

武漢月亮灣城市陽(yáng)臺(tái)位于武昌生態(tài)文化長(zhǎng)廊上，是武漢長(zhǎng)江主軸九大城市陽(yáng)臺(tái)之一，如何提高長(zhǎng)江城市陽(yáng)臺(tái)的標(biāo)識(shí)性、突顯長(zhǎng)江文化特征是一項(xiàng)重要工作。但長(zhǎng)久以來(lái)，城市公共開(kāi)放空間的研究和設(shè)計(jì)多集中于視覺(jué)表達(dá)，而忽視了聲環(huán)境和聽(tīng)覺(jué)交流這一重要方面。本文提出了以提高聽(tīng)聞舒適性、辨識(shí)度和標(biāo)識(shí)性(CIS)為目標(biāo)的聲景設(shè)計(jì)策略，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)仿真等技術(shù)手段，對(duì)場(chǎng)地聲環(huán)境進(jìn)行梳理、優(yōu)化和利用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化后聲景元素的借聲、補(bǔ)聲、反襯和掩聲，塑造出良好的聲場(chǎng)空間氛圍，創(chuàng)造出更加舒適的空間聲場(chǎng)體驗(yàn)，并總結(jié)出普遍適用于室外開(kāi)放空間的聲景設(shè)計(jì)方法。