绿色校园声环境舒适性评价与影响因素分析

邱文航 | Qiu Wenhang

程 娜 | Cheng Na

吴银光 | Wu Yin'guang

张 辉 | Zhang Hui

1 简述

校园是社会活动的重要载体和组成部分，呈现空间规模较大、人口密度聚集的特征。随着可持续发展、绿色发展等理念的兴起，绿色校园的建设有助于积极构建科学、低碳、高效的资源配置模式，进一步推动生态文明建设。党的十九大报告明确提出“要推进绿色发展，开展创建节约型机关、绿色家庭、绿色学校、绿色社区和绿色出行等行动。”舒适宜人的高校声环境对于提升广大师生的工作、学习和生活质量具有积极意义。研究表明，环境声压级低于60dB时，不影响人的正常交流和思维，当高于90dB时，严重影响人的交谈和思维，甚至造成失眠、疲劳、记忆力衰退等[1]。因此，从绿色校园规划与设计、建设与管理等方面了解校园声环境特征与质量状况，对于创造舒适宜人的校园工作、学习与生活环境以及绿色校园建设与管理至关重要。

针对声环境舒适性评价与研究方面，B.Goujard[2]、Nor MJM[3]等对城市交通中火车、小汽车和轮船的声环境舒适性影响进行了对比研究。校园声环境方面，谭军等结合高校校园声环境特征，结合现状监测与问卷调查，运用矩阵综合评价法对某高校生环境进行了评价分析[4]。苏万庆等基于大学师生的主客观调研，从活动烦扰角度探讨了大学校园声环境的分类问题[5]。翁羽西等采用主观调研和实验测量方法，探讨了校园绿地声景观对大学生情绪和注意力的影响[6]。何正艳等以中南民族大学为例，采用网格测量法进行声环境质量测量，并依据《声环境质量评价标准》对校园声环境质量进行了分析和评价[7]。高校声环境方面，彭小云从校园选址、规划、建筑与景观设计等方面探讨了校园声环境在建设过程中的措施[8]。与此同时，《绿色建筑评价标准》（GB/T50378）、《绿色校园评价标准》（GB/T51356）等相关标准规范均对绿色校园与建筑声环境质量做了相应规定。然而，针对绿色校园与建筑声环境问题，从项目设计到实施不同阶段对校园声环境舒适性进行评价与控制的相关研究仍较少。本文以住建部绿色建筑示范工程项目研究为例，从项目初期设计到实施运行阶段，通过模拟、测试与调研等方法，探讨易于校园声环境质量改善的设计策略与控制方法，为创造舒适、宜人的校园声环境管理提供依据和参考。

2 项目概况与研究方法

2.1 项目概况

湖北行政学院（新校区）位于湖北省武汉市临空经济区，项目所在地丰荷山地块交通便捷、自然条件优越。基地东侧连接机场高速，南侧连接第二机场高速，可快速通达武汉主城区和天河机场。占地533.22亩（约35.5h m2），总建筑面积166160 m2，其中地上141720m2，地下24440m2，计容建筑面积151925m2，校园总体容积率0.64（图1）。

图1 湖北行政学院（新校区）整体鸟瞰图

本项目为住房与城乡建设部绿色建筑示范工程项目和湖北省绿色建筑示范工程项目。设计团队结合项目建设需要和绿色建筑三星标准要求，采用了全过程的绿色设计理念，即生态诊断—绿色策划—设计迭代—验证反馈的思路展开绿色建筑设计与实施。为更好地实现绿色校园与建筑可持续发展理念，新校区规划融合中国传统园林手法，采用组团化生态空间格局，合理组织文教综合区、学员住宿区、生活服务区、预留发展区等组团。通过组团均衡布局和轴线控制相结合，构建出具有秩序感和整体性的建筑组群，同时展示了地域特色的荆楚建筑风格。规划建设以构建优良的绿色校园环境作为核心原则，以中式园林造景手法，在保留原有场地水塘的基础上造景，教学组团与办公组团形成半围合的空间形态，形成兰绿交织的生态组团。该项目于2016年开始规划设计，2020年10月投入使用。

2.2 校园声环境模拟

项目初期，采用建筑声环境模拟软件SEDU进行模拟分析。其中交通噪声是主要噪声源模型，包括了高铁噪声和公路交通噪声两种。传播模型考虑大气与地面吸声、几何扩散与声衰减等因素。在模拟中，将校园总图导入模型，并设置交通影响参数。结合相关研究数据[9]，设置声传播反射次数为4，计算网格尺寸为1m，建筑吸声系数为0.2。声功能区域类型为1类，噪声级限值：昼间≤55dB（A），夜间≤45dB（A）。声源有效距离2000m，网格点离地高度1.2 m，间距3 m，并且考虑地面效应影响，采用导则算法（HJ 2.4—2009）[10]。其中，公路声源中，沥青混凝土路面，设计车速60Km/h；轨道交通声源流量为4列/小时，昼间运行车速80km/h，夜间运行车速60km/h。

2.3 声环境测试与调研

为更好地监测和分析校园不同区域的声环境状况，现场实验采用网格法和定点测试相结合的方式进行校园声环境测试。结合校园范围及建筑布局特征，进行等面积网格划分，网格大小为100m×100m。针对网格框定的31个网格进行校园声环境监测，监测点位于网格中心。同时，选取20个测点进行建筑外声环境特征进行测试评价（图2）。

在现场测试中，选用T E S-1352 A声级计，测量条件按照声环境功能区检测方法规定[11]，前后使用标准生源对声级计进行校准，并以昼间的声压级限值为准。主要测试内容包括等效A计权声压级Leq，统计声压级Lmax、Lmin、L90和L10等。测试日为2021年1月8日～9日两天，并结合实际评价需要，对每个测点选取9:00、14:00、18:00进行不同时段测试，并记录200个数据，时间间隔为5s。测量点全部安排在户外，测点距离有反射条件的建筑物3.5m以上。声级计距离地面1.2m，测试人员距离测试仪器0.5m以上。

3 校园声环境状况分析

3.1 校园声环境模拟评价分析

湖北省行政学院（新校区）作为住房与城乡建设部绿色建筑示范工程项目和湖北省绿色建筑示范工程项目，建筑设计要求均为绿色建筑三星标准。在项目设计初期，采用计算机模拟方法对校园整体声环境状况进行评价分析（图3）。

通过在未考虑校内交通和绿化影响情况下的模拟分析来看，校外城市干道交通和铁路交通对校内声环境在昼间明显要大于夜间，整体连续声压级Leq在5dB以上。在昼间，建筑围合的校园建筑内部，声压级基本在55dB（A）以内，局部建筑的开口空间区域声压级达到了53dB（A）。校园临近城市干道的体育馆、报告厅和食堂外侧，声压级达到了55d B（A）。而在临近城市干道和铁路一侧的办公建筑一侧受影响较大，最近一侧达到60dB（A）。临近城市次干道的图书信息楼和学员宿舍区一侧，在车流量较低情况下，声压级也达到了60dB（A）。在夜间，校园建筑围合的内部空间声压级基本在40dB（A）以内，开敞区域的声压级达到45dB（A）。教学楼和学员宿舍区临近城市干道和次干道一侧，声压级同样达到了45dB（A）。从《绿色校园评价标准》（GB/T 51356—2019）和《绿色建筑评价标准》（GB50378—2019）的规定来看[12-13]，在夜间，校园声环境在整体声环境降低的情况下，人员活动基本在学员宿舍，部分时段则集中在教学楼，达到了声环境的舒适性要求。在昼间，临近城市干道、次干道和铁路交通一侧，对建筑的声环境影响较大，因此，在测试过程中，需重点针对昼间的声环境变化进行关注。

3.2 校园声环境等效声压评价分析

等效（A）声级Leq表示测试期间内实际存在的环境声压级强度，被广泛用作环境噪声的评价量。在行政学院校园环境声测试中，针对测试时段内每个测点进行200个数据连续监测，同时进行大小排序。选取不同测点的等效连续声压级Leq、L10、L50和L90进行校园声环境的评价分析。

其中，L10是在测试时间内10%里超过A声级数据，反映交通噪声的峰值；第100个数据反映L50，第180个数据反映L90，L90反映测量时间内90%里超过的A声级，反映背景噪声。行政学院校园环境不同测点的声环境强度变化参看图4。

图4 不同测试点声压级强度分析

依据《声环境质量标准》（GB3096—2008）规定，学校为1类声环境功能区，即执行昼间55d B（A），夜间45d B（A）。从不同测点的Leq变化分析来看，12个测点的Leq＜55dB，在环境噪声的标准范围之内，有8个测点的Leq＞55d B，测试点的等效声压级整体超标率达到了40%。其中，临近体育馆外侧的点13等效声压级Leq达到了63.3dB（A），超标率达13%，交通峰值L10达到60.6dB（A），交通背景噪声L90达到了62.0dB（A）。靠近办公区外侧的点2、点7、点14等效声压级Leq值均在55dB（A）以上，点2为55.8dB（A），点7和点14均为58.5dB（A），超标率为1.4%和5.9%。临近学员生活区外侧的点20等效声压级Leq为59.9dB（A），超标率达8.2%，L10达到65.1dB（A），L90达到了56.5dB（A）。在靠近校外干道交通的公共活动区域点1、点6等效声压级Leq达到了61.7dB（A）和62.3dB（A），L10分别为63.9dB（A）和65.9 d B（A），L90为64.7dB和54.9dB（A）。由此，需要对校园环境不同区域的声环境变化特征及影响因素进行分析。

3.3 校园声环境模拟与实测对比

校园声环境模拟反映了规划设计初期阶段不同声源因素对校园声环境状况的影响，其计算分析结论呈现静态特征。而实验测试则从动态角度，反映了校园环境在实际使用过程中的状况，为校园声环境控制与管理提供依据。研究中，结合昼间的网格实验和选点测试数据与模拟对比，同时将在测试时段内出现的影响因素进行分类（表1）。

表1 校园不同功能区声环境状况对比

从网格中心点和选定的28个测点分析来看，13个测点的Leq＞55dB（A），超标率达到了46%。从超标测点在不同功能区的分布上来看，教学区3个，办公区3个，图书信息区1个，学员生活区3个，生活服务区3个。办公区Leq＞55dB（A）的3个测点均临近城市干道一侧，最大值达到了73.3dB（A），最小值达到44.9 dB（A）。教学区2个超标的测点临近城市干道一侧，1个位于教学区围合建筑中，最大值达到了74.6dB（A），最小值达到50.2 dB（A）。学员生活区和图书信息区超标测点均临近城市次干道一侧，最大值分别为70.2dB（A）和79.4dB（A）。从不同区域不同测点的实测与模拟对比来看，校园声环境在昼间的声压级变化基本保持一致，但在不同区域的声源影响有所不同。

4 校园声环境评价与影响因素分析

4.1 校园不同功能区声环境评价分析

在研究中，结合布置的校园声环境测试点分布情况，分别针对行政学院不同建筑功能空间分区划分，从教学区、办公（图书信息）区、学员生活区、公共活动区四个方面进行校园声环境评价分析。

从图5教学区声压级变化分析来看，在测试时段内点14、点16连续声压级Leq强度分别达到了58.5dB（A）和57.6dB（A）。点14由于临近校内道路和校外城市干道一侧，受到的影响更为明显，最大值达到了74.6dB，交通噪声影响达到了60.6dB。在教学空间的室外庭院点16位置，室外环境声压级相对较低，最大值在68.8dB，交通噪声影响达到了58.9dB，环境背景噪声达到了57.5dB，环境背景噪声达到了56.2dB，均大于《声环境质量标准》要求的昼间55dB控制要求。因此，教学区在考虑声源特征和影响时长情况下，采取必要的降噪措施，才能降低对室内教学空间的影响。

图5 教学区声压级强度变化

图6反映了办公（图书信息）区4个测点的声压级变化。在办公楼南侧临近城市干道的点2、点7两个测点的声压级明显要高，连续声压级Leq分别达到了55.8dB和58.5dB，交通噪声影响L10分别达到了59.9dB和62.0dB，环境背景连续噪声分别达到了55dB和57.5dB，由此说明办公区南侧同样受到校内和校外交通的影响较为明显。点8和点15两个测点分别位于图书信息楼北侧和中心庭院，连续声压级Leq相对较低，分别为51.7dB和44.4dB，环境背景连续噪声L90分别为41.1dB和42.8dB，对舒适声环境创造相对有利。

图6 办公（图书信息）区声压级变化

从学员生活区的声压级强度变化来看（图7），除点20测点外，点10、点11、点18和点19的连续声压级均在55dB强度控制以内，分别为51.3d B、54.7d B、46.6d B和43.4dB。在学员生活区临近校内道路一侧，点20的连续声压级Leq达到了59.9d B，背景连续声压级达到了56.5dB。由此说明，由于靠近校内道路的部分学员宿舍为东西向布置，在部分时段的学员宿舍还是会受到室外校园声环境的影响。

图7 学员生活区声压级强度变化

行政学院的公共活动区主要为校园主入口、停车场、体育场等开敞空间，由于在校园内公共活动区是必要的区域，同时也是师生交流的重要空间，无论是体育设施、公共停车或是休闲交流区域，其声压级变化对周边的功能区未产生直接影响即可。从图7不同测点的声压级强度变化分来看，点4的连续声压级Leq为52.1dB，点1、点6和点14的Leq虽然达到了61.7dB、62.3dB和63.3dB，但距离教学区、学员生活区等相对距离较远，达到了60m，对其他区域声环境的影响不大（图8）。

图8 公共活动区声压级强度变化

4.2 校园环境声源影响分析

在校园声环境测试过程中发现，影响校园声环境的主要声源影响来自于校外和校内两类，一类是校外交通影响，如临近的城市干道、铁路及飞机影响；一类是校内交通、施工、广播（铃声）、人行谈话（活动）等因素影响。研究中，对不同功能区不同声源影响进行调查（图9）。

图9 校园声环境不同声源影响因素分析

从不同声源类型影响的占比调查分析来看，校内声源主要集中于校内交通、施工噪声和广播（铃声）。在办公区和教学区，校内交通对其噪声影响达到了34%和30%，而在学员生活区达到了15%。广播铃声作为校内必要的信息传播途径，在教学区和和学员生活区分别达到了8%和15%，在办公区和公共活动区达到了9%。部分时段的施工噪声对教学区和学员生活区也造成了较大影响，达到了15%和20%。校外声源影响方面，但主要表现在校外公路和铁路的影响，且在办公区和教学区影响较大，其次为学员生活区。其中，校外公路交通在教学区和办公区达到了18%和20%，校外铁路交通分别达到了8%和10%。

从新校区校内外不同声源影响排序上来讲，在校园建筑噪声敏感性较高的区域，教学区表现为：校内交通声＞校外公路声＞施工噪声＞人群活动声＞广播铃声＞校外铁路声＞其他声＞校外飞机声；学员生活区表现为：人群活动声＞施工噪声＞校内交通噪声＞广播铃声＞校内交通声＞校外公路声＞其他声＞校外铁路声＞校外飞机声；而在办公区表现为：校内交通声＞校外交通声＞人群活动声＞校外铁路声＞施工噪声＞其他声＞广播铃声＞校外飞机声。从不同声源的影响时段与频率表现特征上来看，校外公路声、校外铁路声、校内交通声和广播铃声表现为持续性影响声源，为主要采取防控和管理措施的声源。由于校内维修等工作需要，施工噪声会在短期内存在。人群活动声和其他声，如交谈、鸟鸣等则会在部分时段瞬时存在影响。由于行政校园场地处于临空经济区，部分时段会有飞机噪音的影响，强度在4%以内，且影响的时间较短，频率较低。

5 结论及建议

综合上述分析，在校园规划设计阶段通过对校园声环境影响的模拟，为实际使用阶段的校园声环境控制提供了良好依据。校园声环境模拟与实测数据分析来看，不同类型声源对不同区域的影响保持一致。但从测试的结果分析来看，湖北行政学院新校区昼间声环境污染较为普遍，超标率达46%，并且在临近校外的建筑周边。

从绿色校园建设要求方面，需从声源类型、影响位置和传播方式上进行控制，提出部分预防和管理措施：

①交通噪声是影响不同校园功能区环境的重要因素。校外交通方面，由于临近城市干道且同时受到公路和铁路影响，因此，将管控方式重点落脚在降低公路交通的影响方面。可以通过加强校外附近交通管理，建议车速＜6km/h，且在校园附近禁止鸣笛，临近校园建筑附近设置减速带降低车速等方法。同时，对校内车辆限制车速（车速＜20km/h）、禁止鸣笛等方式进行管控。

②从不同声源类型在不同区域的影响排序来看，重点在办公区、教学区、学员生活区等声环境要求高的地方，在靠近校外城市交通一侧适当增加层次丰富的绿植，可降低3dB到6dB的校外交通噪声的传播。同时，加强校内监督与管理。

③从影响声源类型和程度上，对于产生连续影响的校内外交通噪声除采取上述措施之外，人员活动声可在声环境要求高的地方设置标识牌。而校内和校外的施工噪声表现为短时段特征，可采取管控措施加以干扰，尽可能在不影响上课、工作和休息时段进行，或施工时采取降噪措施等。

④除上述之外，校内师生还应在校园内加强绿色校园教育，提高师生的声环境保护意识，以自觉降低声环境污染为原则，降低环境影响。

绿色校园的建设具有丰富的内涵，需要从设计、建造到管理多方面考虑。本文以绿色校园声环境研究为对象，通过采用模拟与监测等方法从规划设计到实际运行进行分析与反馈，并提出有效的管理和控制措施，为创造舒适宜人的校园声环境提供指导，同时为绿色校园建设提供思路和参考。

资料来源：

图1：摄影师赵奕龙提供；

图2，图4～9，表1：张辉提供，作者自绘；

图3：吴银光提供，作者自绘。