城市居住區(qū)室外熱聲環(huán)境影響因素及改善措施研究——以太原市居住區(qū)為例.pdf

1、我國(guó)自80年代改革開(kāi)放以來(lái)，伴隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的不斷提升，城市建設(shè)以前所未有的速度迅速發(fā)展，但隨之而來(lái)也出現(xiàn)了諸如城市熱島、環(huán)境噪聲等城市問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)，大大降低了居民生活質(zhì)量，甚至影響到了居民健康。本文以地處我國(guó)中部的山西省太原市為研究區(qū)域，利用GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、實(shí)地測(cè)量、深度學(xué)習(xí)模擬分析等，對(duì)城市及居住區(qū)室外熱環(huán)境和聲環(huán)境的影響因素和改善措施進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究。
　　城市及居住區(qū)熱環(huán)境研究。選取夏季兩個(gè)時(shí)相的Lands

2、at8遙感影像，結(jié)合同期MODIS遙感數(shù)據(jù)，采用本人提出的適用于Landsat8熱紅外波段的地表溫度反演劈窗算法，對(duì)太原市城區(qū)的地表溫度進(jìn)行了反演。在此基礎(chǔ)上，對(duì)地表溫度進(jìn)行了空間分布結(jié)構(gòu)分析，利用本人提出的考慮空間聚集效應(yīng)的城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度指數(shù)，評(píng)估比較了不同地區(qū)、不同時(shí)相的城市熱島效應(yīng)強(qiáng)度。結(jié)果表明，就太原市市區(qū)總體而言，兩個(gè)時(shí)相的地表熱環(huán)境高溫分布雖然沒(méi)有出現(xiàn)大片集中的高溫聚集熱島現(xiàn)象，但有很多高溫小斑塊出現(xiàn)在太原市城區(qū)范圍，對(duì)于

3、居住區(qū)而言，高溫聚集現(xiàn)象比較明顯。利用Landsat8多光譜數(shù)據(jù)，提取了兩個(gè)時(shí)相太原市城區(qū)的植被覆蓋和不透水面覆蓋，在此基礎(chǔ)上，研究了地表溫度與植被覆蓋、不透水面覆蓋之間的相關(guān)關(guān)系。計(jì)算結(jié)果說(shuō)明城市地表溫度與植被覆蓋度和不透水面覆蓋度分別呈顯著的負(fù)相關(guān)和正相關(guān)。
　　對(duì)太原市8個(gè)樣本居住區(qū)兩個(gè)時(shí)相的地表熱環(huán)境進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，居住區(qū)的熱環(huán)境優(yōu)良與其局部熱環(huán)境和內(nèi)部地表空間結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。如果附近緊鄰大型集中規(guī)模綠地或水體，

4、通過(guò)局部空氣對(duì)流，可以有效降低居住區(qū)溫度，如果綠化率低，硬化地面率高，再加上建筑密度大，就會(huì)出現(xiàn)局部性熱島現(xiàn)象，使居住區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)高溫聚集斑塊。同時(shí)，利用實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)遙感反演溫度進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明遙感反演結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。在居住區(qū)氣溫與住區(qū)各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)性分析中，發(fā)現(xiàn)居住區(qū)平均氣溫與綠地率有比較顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系、與建筑密度有較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，與其他各項(xiàng)住區(qū)指標(biāo)與氣溫相關(guān)性不大。此外，還就居住區(qū)環(huán)境舒適度進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，經(jīng)過(guò)

5、對(duì)調(diào)查問(wèn)卷的分析可得出：空氣溫度、太陽(yáng)輻射和綠化覆蓋率是影響居民主觀(guān)熱感覺(jué)的主要因素；人們對(duì)住區(qū)熱環(huán)境的熱舒適度感與綠化率及綠地布置方式有關(guān)。因此增加居住區(qū)的住區(qū)的水體面積和綠化覆蓋率，會(huì)影響居住區(qū)內(nèi)的空氣溫度和空氣濕度，調(diào)節(jié)住區(qū)內(nèi)的微環(huán)境，從而可以使熱環(huán)境得到一定改善。
　　本文還利用最新人工智能技術(shù)——深度學(xué)習(xí)、GIS和遙感技術(shù)，對(duì)太原中心城區(qū)范圍地表熱環(huán)境改善進(jìn)行了改善措施模擬分析。模擬結(jié)果表明：在增加綠地總規(guī)模一定的前提下

6、，效果最好的改善措施是以大中小三類(lèi)規(guī)模組合的公園綠地布局方式；一般情況而言，圓形和正方形綠地斑塊降溫效果最佳，三角形形狀的綠地斑塊改善效率最低等結(jié)論。在對(duì)模擬結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，對(duì)城市及居住區(qū)熱環(huán)境改善措施提出了建議。在主城區(qū)熱環(huán)境改善規(guī)劃方面，首先，在主城區(qū)現(xiàn)狀用地及生態(tài)環(huán)境的空間格局上，營(yíng)造“一環(huán)、一軸、雙楔、多廊、多點(diǎn)”的多層次網(wǎng)絡(luò)的降溫規(guī)劃體系；第二，合理規(guī)劃，以主城區(qū)外圍增加楔形綠地形式，建立生態(tài)廊道系統(tǒng)，與城市外圍生態(tài)腹地相連

7、，把城市外圍涼風(fēng)引入城市內(nèi)部；第三，通過(guò)科學(xué)合理的舊城改造規(guī)劃和實(shí)施，以小型綠地斑塊形狀為主，適當(dāng)增加綠地覆蓋，打散現(xiàn)狀熱島斑塊，有效改善城市舊城區(qū)熱環(huán)境；第四，通過(guò)在城市主城區(qū)以大中小組合形式增加公園綠地，構(gòu)建城市涼島，有效緩解城市熱島的同時(shí)，給居民提供休憩、度假場(chǎng)所；第五，通過(guò)改變現(xiàn)有綠地單體幾何形狀和科學(xué)合理的綠地群體布局，充分發(fā)揮綠地在緩解城市熱島中的系統(tǒng)綜合作用；第六，通過(guò)立體綠化，如屋頂綠化和墻面綠化等，達(dá)到不增加綠化用地的

8、前提下，有效增加綠化覆蓋率，有效改善居住區(qū)內(nèi)部熱環(huán)境和生活環(huán)境。
　　對(duì)居住區(qū)聲環(huán)境的研究，根據(jù)兩種分類(lèi)方法選擇樣本居住區(qū)進(jìn)行實(shí)測(cè)，共12個(gè)臨街住區(qū)，48個(gè)樣本點(diǎn)，定量研究太原市城市快速路、主干道和次干道交通噪聲對(duì)相鄰住區(qū)的臨街建筑的臨街側(cè)、背街側(cè)和住區(qū)內(nèi)部環(huán)境噪聲的影響程度。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：太原市交通噪聲快速路與主干道噪聲級(jí)普遍超標(biāo)，次干道噪聲基本在噪聲規(guī)范規(guī)定的限制范圍內(nèi)。住區(qū)環(huán)境噪聲情況也不樂(lè)觀(guān)，主觀(guān)問(wèn)卷調(diào)

9、查中71％的居民都存在被噪聲干擾的情況。聲源的相關(guān)性分析表明：快速路交通噪聲是與其毗鄰居住區(qū)的主要噪聲源。臨近城市主干道和次干道的住區(qū)噪聲源構(gòu)成比較復(fù)雜，相鄰道路的交通噪聲并不是主要噪聲源。在分頻聲壓級(jí)方面，以城市快速路中、低頻噪聲影響程度最高。所以，居住區(qū)聲環(huán)境受到相鄰道路交通噪聲影響，防治城市快速路交通噪聲是重點(diǎn)，主干道和次干道交通噪聲也不能忽視。
　　本文從噪聲源、傳播途徑兩個(gè)層面對(duì)居住區(qū)聲環(huán)境的改善措施進(jìn)行了分析。基于交通

10、噪聲源的控制策略：提出城市綜合道路交通規(guī)劃、提倡“綠色交通”理念；控制車(chē)輛及路面噪聲；運(yùn)用一些交通管制措施等。通過(guò)對(duì)噪聲傳播途徑的降噪策略：提出控制住宅建筑與道路之間的距離；有效設(shè)置綠化帶；在道路與住區(qū)間插入防噪屏障；合理規(guī)劃居住區(qū)各項(xiàng)要素，降低人為活動(dòng)噪聲影響等。針對(duì)太原市居住區(qū)聲環(huán)境現(xiàn)狀，分臨快速路、臨城市干道兩大類(lèi)，對(duì)鄰快速路的住區(qū)主要采用多孔瀝青的降噪路面、綠化土堤、下沉式道路、增設(shè)建筑臨街的方式，以 Cadna/A模擬為途徑，

11、分別對(duì)鄰快速路的四個(gè)住區(qū)進(jìn)行了采取措施后的聲場(chǎng)模擬。對(duì)臨城市干道的住區(qū)聲環(huán)境進(jìn)行了實(shí)例措施分析，并對(duì)兩個(gè)住區(qū)進(jìn)行了采取相應(yīng)措施后的降噪模擬。對(duì)于低頻噪聲的特殊性，以及低頻交通噪聲對(duì)臨街住區(qū)的危害性，提出降低低頻交通噪聲影響的策略等。
　　對(duì)于兼顧溫降噪功能的措施，本文提出一種住區(qū)綠地布局模式，數(shù)量上滿(mǎn)足一定的居住區(qū)綠地率要求，表現(xiàn)形式上呈現(xiàn)為，并以太原市一住區(qū)為例，分別進(jìn)行了增設(shè)綠地之后的居住區(qū)熱環(huán)境和聲環(huán)境的模擬研究，結(jié)果表明，

12、“中心綠地+周邊綠帶”格局在熱聲環(huán)境兩方面都得到了改善環(huán)境。
　　隨著對(duì)城市空間有效利用的發(fā)展和國(guó)家政策的推進(jìn)，開(kāi)放性住區(qū)建設(shè)已成必然。本文探討了開(kāi)放性住區(qū)新模式下住區(qū)的熱、聲環(huán)境的變化。并提出住區(qū)開(kāi)放后并不會(huì)增加城市熱島強(qiáng)度，而且在滿(mǎn)足一定條件時(shí)，甚至可能有助于夏季的降溫。聲環(huán)境方面認(rèn)為道路上的交通噪聲增加勢(shì)必會(huì)對(duì)住戶(hù)及周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，但應(yīng)該遵循“大開(kāi)放小圍合”的觀(guān)點(diǎn)，利用構(gòu)建豐富完整的臨街商業(yè)建筑，或者利用本人提出的一種新型