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、我國自80年代改革開放以來，伴隨著社會、經濟的不斷提升，城市建設以前所未有的速度迅速發(fā)展，但隨之而來也出現(xiàn)了諸如城市熱島、環(huán)境噪聲等城市問題，這些問題的出現(xiàn)，大大降低了居民生活質量，甚至影響到了居民健康。本文以地處我國中部的山西省太原市為研究區(qū)域，利用GIS技術、遙感技術、實地測量、深度學習模擬分析等，對城市及居住區(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。選取夏季兩個時相的Lands

2、at8遙感影像，結合同期MODIS遙感數據，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，對太原市城區(qū)的地表溫度進行了反演。在此基礎上，對地表溫度進行了空間分布結構分析，利用本人提出的考慮空間聚集效應的城市熱島效應強度指數，評估比較了不同地區(qū)、不同時相的城市熱島效應強度。結果表明，就太原市市區(qū)總體而言，兩個時相的地表熱環(huán)境高溫分布雖然沒有出現(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多光譜數據，提取了兩個時相太原市城區(qū)的植被覆蓋和不透水面覆蓋，在此基礎上，研究了地表溫度與植被覆蓋、不透水面覆蓋之間的相關關系。計算結果說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相關和正相關。
　　對太原市8個樣本居住區(qū)兩個時相的地表熱環(huán)境進行了分析。結果表明，居住區(qū)的熱環(huán)境優(yōu)良與其局部熱環(huán)境和內部地表空間結構有著密切的聯(lián)系。如果附近緊鄰大型集中規(guī)模綠地或水體，

4、通過局部空氣對流，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，就會出現(xiàn)局部性熱島現(xiàn)象，使居住區(qū)內部出現(xiàn)高溫聚集斑塊。同時，利用實地測量數據對遙感反演溫度進行了對比驗證，驗證結果表明遙感反演結果與實測結果基本一致。在居住區(qū)氣溫與住區(qū)各項指標相關性分析中，發(fā)現(xiàn)居住區(qū)平均氣溫與綠地率有比較顯著的負相關關系、與建筑密度有較強的正相關關系，與其他各項住區(qū)指標與氣溫相關性不大。此外，還就居住區(qū)環(huán)境舒適度進行了問卷調查，經過

5、對調查問卷的分析可得出：空氣溫度、太陽輻射和綠化覆蓋率是影響居民主觀熱感覺的主要因素；人們對住區(qū)熱環(huán)境的熱舒適度感與綠化率及綠地布置方式有關。因此增加居住區(qū)的住區(qū)的水體面積和綠化覆蓋率，會影響居住區(qū)內的空氣溫度和空氣濕度，調節(jié)住區(qū)內的微環(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——深度學習、GIS和遙感技術，對太原中心城區(qū)范圍地表熱環(huán)境改善進行了改善措施模擬分析。模擬結果表明：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論。在對模擬結果分析的基礎上，對城市及居住區(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，營造“一環(huán)、一軸、雙楔、多廊、多點”的多層次網絡的降溫規(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、，把城市外圍涼風引入城市內部；第三，通過科學合理的舊城改造規(guī)劃和實施，以小型綠地斑塊形狀為主，適當增加綠地覆蓋，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，通過在城市主城區(qū)以大中小組合形式增加公園綠地，構建城市涼島，有效緩解城市熱島的同時，給居民提供休憩、度假場所；第五，通過改變現(xiàn)有綠地單體幾何形狀和科學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，通過立體綠化，如屋頂綠化和墻面綠化等，達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)內部熱環(huán)境和生活環(huán)境。
　　對居住區(qū)聲環(huán)境的研究，根據兩種分類方法選擇樣本居住區(qū)進行實測，共12個臨街住區(qū)，48個樣本點，定量研究太原市城市快速路、主干道和次干道交通噪聲對相鄰住區(qū)的臨街建筑的臨街側、背街側和住區(qū)內部環(huán)境噪聲的影響程度。通過對實測數據統(tǒng)計分析，結果表明：太原市交通噪聲快速路與主干道噪聲級普遍超標，次干道噪聲基本在噪聲規(guī)范規(guī)定的限制范圍內。住區(qū)環(huán)境噪聲情況也不樂觀，主觀問卷調

9、查中71％的居民都存在被噪聲干擾的情況。聲源的相關性分析表明：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)噪聲源構成比較復雜，相鄰道路的交通噪聲并不是主要噪聲源。在分頻聲壓級方面，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，主干道和次干道交通噪聲也不能忽視。
　　本文從噪聲源、傳播途徑兩個層面對居住區(qū)聲環(huán)境的改善措施進行了分析。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；控制車輛及路面噪聲；運用一些交通管制措施等。通過對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)各項要素，降低人為活動噪聲影響等。針對太原市居住區(qū)聲環(huán)境現(xiàn)狀，分臨快速路、臨城市干道兩大類，對鄰快速路的住區(qū)主要采用多孔瀝青的降噪路面、綠化土堤、下沉式道路、增設建筑臨街的方式，以 Cadna/A模擬為途徑，

11、分別對鄰快速路的四個住區(qū)進行了采取措施后的聲場模擬。對臨城市干道的住區(qū)聲環(huán)境進行了實例措施分析，并對兩個住區(qū)進行了采取相應措施后的降噪模擬。對于低頻噪聲的特殊性，以及低頻交通噪聲對臨街住區(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，數量上滿足一定的居住區(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，分別進行了增設綠地之后的居住區(qū)熱環(huán)境和聲環(huán)境的模擬研究，結果表明，

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。
　　隨著對城市空間有效利用的發(fā)展和國家政策的推進，開放性住區(qū)建設已成必然。本文探討了開放性住區(qū)新模式下住區(qū)的熱、聲環(huán)境的變化。并提出住區(qū)開放后并不會增加城市熱島強度，而且在滿足一定條件時，甚至可能有助于夏季的降溫。聲環(huán)境方面認為道路上的交通噪聲增加勢必會對住戶及周邊環(huán)境產生影響，但應該遵循“大開放小圍合”的觀點，利用構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