山东建筑大学校园周边交通噪声影响模拟分析

时间：2024-07-28

江朝梅，王亚平，康海朋，金明明

（山东建筑大学，济南 250000）

引言

在我国的一些大中城市环境污染投诉中，噪声污染就占了60%～ 70%，因此噪声污染已成为比较典型的社会问题[1]。噪声污染不仅会干扰到人们的工作、学习及生活，还会损害人们身心健康。近年来城市道路系统的发展以及机动车数量的快速增加，都促使交通噪声成为城市噪声污染的主要来源。高校是集教学、科研、生活、娱乐等多种功能于一体的特殊场所，因此对声环境的要求较高[2]。然而，有些紧邻城市主干道的高校，受到交通噪声的影响严重，影响部分功能区域的正常使用。目前对于高校校园声环境质量的研究，Bridgetshiel和JulieE.Dockiel等研究室内外噪声源的种类及噪声对老师和学生的影响，在英国伦敦对146所学校调查了室外噪声，得出结论为交通噪声的影响最为严重[3]。温小乐、林征峰等人提出使用模糊矩阵评价校园声环境质量；彭小云从选址、校园规划、建筑设计及声景观建设几方面探讨了相应的声环境建设措施，以确保生态校园具有良好的声环境[4]。本文选择紧邻城市主干道的山东建筑大学作为研究对象，探讨交通噪声对大学校园声环境的影响。利用噪声预测仿真软件Cadna/A以及校园周边交通噪声实测数据，计算不同时间段的校园噪声分布，进行校园声环境质量的评价与分析。

1 校园简介

山东建筑大学是一所以工科为主，以土木建筑学科为特色，工理管文法农艺多学科交叉渗透、协调发展的多学科综合性大学。位于我国济南市东部雪山片区，占地面积1903亩，地理位置优越，北侧紧邻世纪大道，南临经十路，东西两侧为凤鸣路与凤歧路，校园局部鸟瞰图见图1。2014年6月受联合国环境规划署Green Campus Toolkit项目组邀请，山东建筑大学与普林斯顿大学、同济大学等高校共同被征集为绿色大学校园典型案例。校园设计以生态设计理念为原则，在保留校园本身自然形态与景观要素的前提下进行环境处理，通过园林造景将校园的人文环境与自然环境相结合使园林环境产生深厚的文化内涵，发挥环境育人的目的[5]。校园规划和单体设计结合了泉城文化底蕴，充分利用地形地貌的特点，体现了“一校山色半园湖，三泉润泽四季秀”的规划设计立意[6]。

图1 山东建筑大学鸟瞰图

校园内打造了“一横三纵一弧”的景观轴线。“一横”强调了校园北部的体育活动区，“三纵”很好地联系了运动休闲场地与生活区，“一弧”作为校园内最主要的景观轴线，串联了校园内最重要空间节点——日泉广场、星泉广场。依据规划轴线，校园分区明确，科学安排生活区、体育活动区、滨水活动区、办公区、科研教学区[7]。

2 噪声模拟分析

2.1 模型建立

市场上推广应用的环境噪声评价预测软件有很多，如SoundPLAN、Cadna、Breezenoi等[8]。本文选用Cadna/A软件进行噪声计算，同时该软件已嵌入了所有重要的预测标准，所以能适用于公路、停车场、铁路及工业等各种噪声源预测。本文依据山东建筑大学的校园平面图，将区域内的建筑物和附属设施运用简化的方法，在软件中绘制出相应平面图，再输入不同高度，建立几何模型。本文主要分析高校四周的交通噪声的影响，交通噪声是和道路的车流量直接相关的，每条道路各个时段的车流基本维持不变，因此在Cadna/A软件中可以将整条道路简化为一条线声源。再根据每条道路昼夜不同时间段分车型的交通流量，输入对应道路的参数。

2.2 参数输入

学校外围有四条城市主干道，其中世纪大道、凤岐路及凤鸣路是双向六车道，道路宽度约50m，经十路具有双向十四条机动车道，道路总宽达144m。本文主要是对山东建筑大学进行校园噪声分析，因此在噪声仿真预测模型中，噪声源的参数即不同时间段分车型的交通流量是十分重要的。根据高校师生的作息习惯，在正常工作日对学校紧邻的主要交通道路世纪大道、凤岐路、凤鸣路及经十路，进行相同时间段分车型交通流量的统计。

选取统计道路车流信息的具体时间段为每天早上6:00～7:00、下午17:00～18:00及夜晚22:00～23:00。根据统计结果，发现相同时间段内每条道路车流量以及比例分布都有明显差异（见下表）。在相同时间段内，经十路的车流总量明显高于其他三条道路，在下午17 :00～18 :00，每条道路的车流量达到最高值。

山东建筑大学校园周边不同时间段每条道路车型比较表

在Cadna/A软件中，大型车所占比例是每条道路的重要参数，对噪声模拟计算结果也有很大影响。需要计算出各时间段每条道路的大车占比，并在每条道路昼间和夜间属性框中，依次以百分比形式输入，道路参数输入见图2。另外，预测点的布置也是噪声模拟的关键，预测点越密，计算的精度越高，然而计算所需的时间越长[9]。本文在平面区域内按照5m×5m的网格进行噪声计算，噪声预测点距离地面1.5m。

图2 道路参数输入示意图

2.3 结果分析

提取分布在山东建筑大学东门、月泉广场及图书馆东西向轴线上的23个测点的模拟值与实测值，进行两组数值的比较分析。实测时间为夏季正常工作日的昼间9 :00～10 :00，测点布置在开放性广场上，减弱周边建筑及构筑物的影响。本文分析山东建筑大学受周边交通噪声影响，软件模拟时将校园外围城市主干道的交通噪声作为唯一噪声源。距离城市主干道较远的测点在实测时受校园自然声尤其蝉鸣声的影响比较明显。见图3，部分测点的实测值比模拟值高约8dB，差异明显。但是两组测点随着与凤鸣路距离的减少，噪声值都呈现上升的趋势，受城市主干道交通噪声的影响也越明显。并且临近城市主干道的测点的实测与模拟的声压级十分接近，相差小于1dB，因此测点的模拟声压级是具备客观性和准确性的。

图3 实测与模拟噪声值对比分析

同时分析Cadna/A软件仿真模拟预测的不同时间段的噪声分布网格图，可以发现校园大部分区域昼间噪声声压级在50～65dB之间，夜间噪声声压级在45～55dB之间。并且由于城市主干道的交通噪声影响范围较广，即使设置了较宽的绿化隔离，靠近道路一侧的功能区噪声声压级仍然比较高，如靠近凤鸣路一侧的逸夫楼、博文楼等教学办公区昼间噪声声压级约65dB。离城市主干道较远的区域受到的影响则相对较小，如文苑、雅苑等公共活动区昼间声压级基本在50dB以下。因此除临近学校外围道路的建筑物受交通噪声的影响较明显，其他区域建筑声环境质量较好。

如图4、图5所示，在软件中选取几个具有代表性的功能区域如生活区、办公区及科研教学区等，设置多个预测点，比较分析相同预测点不同时间段即6:00～7:00、17:00～18:00和22:00～23:00的噪声声压级变化和不同预测点噪声声压级的差异，做出不同功能区域的声环境质量评价分析。

图4 某大学昼间噪声分布图

图5 某大学夜间噪声分布图

根据生活区预测点（1～4），发现竹园三号楼在上述三个时间段的噪声声压级分别为54.2dB、56.6dB及53.8dB，松园一号楼西北侧分别为55.2dB、57.9dB及54.9dB，东南侧分别为53.9dB、56.9dB及53.5dB，梅园三号楼西南侧分别为48.2dB、50.9dB及47.3dB。同时可发现学校生活区的相同预测点在上述三个不同时段的噪声声压级相差约为3dB，相同时段内，不同预测点噪声声压级相差约为6dB，声压级最高值达到57.9dB。夜间噪声声压级约47～55dB，处于易对师生休息产生干扰的状态。在生活区规划设计上结合种植绿化，生活区的声环境质量就可以得到改善。

根据设置在办公教学区的预测点（5～8）的噪声计算结果，在上述三个时间段，科研教学区中逸夫楼在面向凤鸣路一侧的噪声声压级分别为60.9dB、64.5dB及59.4dB，背向道路一侧的声压级分别为47.9dB、50.3dB及47.1dB，博文楼面向道路一侧的声压级分别为62.2dB、65.8dB及60.7dB，背向道路一侧的声压级为49.1dB、52.1dB及48.2dB。由于凤鸣路交通噪声的影响，教学楼的两侧在同一时间段声压级相差可达13dB，夜间声压级和昼间声压级最大值相差约为5dB。教学楼面向道路一侧的昼间声压级约为65dB，夜间声压级约为60dB。因此临近道路一侧的科研教学区的声环境质量不理想，容易对建筑室内空间的使用产生消极影响，需要特别注重建筑面向道路一侧的隔声处理，见图6。

根据设置在敏感建筑物：图书馆两侧的预测点（9～10），发现该区域声环境质量较好，预测点昼间和夜间的声压级值都处于40～48dB，再结合适宜的种植绿化设计，可为师生提供较好的阅读环境。根据对设置在科研办公区的预测点（11～13）的噪声计算结果研究后，发现主要受凤鸣路交通噪声影响的测点11和12的昼间、夜间的声压级值与办公教学区的测点声压级值很相似，建筑面向和背向道路的两侧在同一时间段内声压级相差约为13dB。表明在现有校园功能布局下，经十路的交通噪声对各个功能区域声环境质量的影响不明显，见图7。

图6 （1～7）预测点不同时间段声压级

图7 （8～13）预测点不同时间段声压级