（材料学专业论文）高校校园声环境质量评价刍议.pdf

高校校园声环境质量评价刍议 摘要 本文对x 大学声环境质量的现状进行测量并问卷调查。噪声测量采 用等效连续a 声级( l a 钾) 表征。根据高校校园的声环境特点，首次提 出了把高校工作日教学区的时间分为四段来进行噪声评价。 校园噪声主观感受调查的对象主要是在校的学生和教师，在校园内 采取问卷调查的方式，随机征询2 5 0 多名学生或教师，不做任何暗示， 请他们当场填写问卷调查表，了解被调查对象对校园噪声的主观感受。 同时分析了i s o 标准中使用噪声评价曲线评价室内噪声的方法。编 程实现了n r 数的计算，并对其a 、b 值在31 5 h z 进行扩充，得到a 为 5 5 4 ，b 为0 6 8 1 。分析了两种计算噪声评价数的方法，在要求的精度范 围内，“先计算各频段的n r 值，然后找到最大值 这种方法所用的时 间最短。随着对精度要求的提高，使用倍频程已经不能满足要求，对1 3 倍频程在3 1 5 h z 到8 0 0 0 h z 进行了扩充，并使用数值分析方法模拟了噪 声评价曲线的计算。 最后使用矩阵评价法能很方便地评价高校校园声环境质量，并且评 价结果和师生主观感受一致。提出了使用声舒适指数( a c i ) 评价高校 校园的声环境质量状况，这将便于校园的规划设计，营造和谐校园。 关键词：声环境；评价指标；噪声控制；校园；噪声控制数 dis c u s sio no nt h ee v a l u a t10 n0 fs o nice n vir o n m e n t a l q u a lit yo nc o l l e g ec a m p u s a b s t r a c t t h es o n i ce n v i r o n m e n t a lq u a l i t yh a db e e ni n v e s t i g a t e db yo b j e c t i v e m e a s u r e m e n t sa n de x t e n s i v eq u e s t i o n n a i r es u r v e yt oxu n i v e r s i t yi nt h i s p a p e r t h e m e a s u r e m e n t st on o i s ew a sc h a r a c t e r i z e d b ye q u i v a l e n t c o n t i n u o u sas o u n dl e v e l p g ) t h ew e e k d a y si nc a m p u sw a sd i v i d e di n t o4 s e c t i o n si nt e a c h i n gz o n e sa c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es o n i c e n v i r o n m e n ti nac a m p u s t h e s u r v e yo fac a m p u sn o i s ep e r c e p t i o nw a sm a i n l ya i m e da t s t u d e n t sa n ds t a f fi ns c h 0 0 1 t h ee x t e n s i v eq u e s t i o n n a i r es u r v e y sw e r e i n v o l v e dw i t hm o r et h a n2 5 0s t u d e n t so rs t a f ft oa s kt h e mt of i l li n q u e s t i o n n a i r ew i t h o u ta n yh i n t si n v e s t i g a t i n gt h e i rc a m p u sn o i s ep e r c e p t i o n t h ee v a l u a t i o nm e t h o d o l o g yo fn o i s er a t i n gc u r v ei ni s ow a s a n a l y z e dt o o t h e c a l c u l a t i o no fn o i s er a t i n gn u m b e rf n r ) w a s p r o g r a m m e du t i l i z i n gv i s u a lb a s i c ，a sw e l la st h ec o n s t a n taa n dbw e r e e x p a n d e dt o31 5h z ( a - 55 4 ，b = 0 618 ) t w om e t h o d si nc a l c u l a t i n gt h en r a r ep r e s e n t e d ，o n eo f t h e m ，i e s e e k i n gt h em a x i m u mo fe a c hn r c a l c u l a t e d i ne a c ho c t a v eb a n ds e p a r a t e l y , r e q u i r e sl e s st i m et h a na n o t h e ro n e w i t ht h e i m p r o v e m e n to ft h er e q u i r e m e n t si na c c u r a c y , i ns o m eo c c a s i o n ，i ti sn o t s u f f i c i e n ti nt h eu s eo f1 2o c t a v e ，s ot h ec o n s t a n t saa n db ，i n1 3o c t a v e w i t h i n31 5 h za n d8 0 0 0 h zs h o u l db eo b t a i n e d t h e nt h en o i s er a t i n gc u r v e s w e r es i m u l a t e db yn u m e r i c a la n a l y s i sm e t h o d t h es o n i ce n v i r o n m e n t a lq u a l i t yh a sb e e ne v a l u a t e du t i l i z i n gt h e m e t h o d o l o g yo fm a t r i xa s s e s s m e n te a s i l y t h ea c o u s t i cc o m f o r ti n d e xh a s b e e ni n t r o d u c e dt oa n a l y z et h ea c o u s t i cc o m f o r td e g r e eo nc a m p u s t h e e v a l u a t i o nr e s u l t sa g r e ew i t ht h ep e r c e p t i o no fs t a f fa n ds t u d e n t s b y u t i l i z i n gt h ea c o u s t i cc o m f o r ti n d e x ( a c i ) ，t h eq u a l i t yo ft h e s o n i c e n v i r o n m e n tc a nb ec h a r a c t e r i z e de a s il y , w h i c hw i l lb eb e n e f i c i a lt ot h e c a m p u sp l a n n i n ga n dd e s i g n i n ga n dw i l lc r e a t ea h a r m o n i o u se n v i r o n m e n t i nac a m p u s 1 也yw o r d s ：s o n i ce n v i r o n m e n t ：e v a l u a t i o nc r i t e r i o n ； n o i s ec o n t r o l ：c a m p u s ：n o i s er a t i n gn u m b e r l i i 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果 和相关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表 过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作 提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 学位论文使用授权说明 2 0 0 8 年5 月8 日 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 6 口时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 导师签名：黄险峰2 0 0 8 年5 月8 日 重淫哞 泐飞 砰纭 名签者 作文论 7 叼冒 粹泡1 名签者作文论 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 1 1 引言 第一章绪论 什么是声环境? 声环境就是人通过耳朵所感知的周围的声音的情况和条件。人类通 过各种感觉来接受外界的信息，听觉是其中很重要的一部分。人生存在世界上必然要听 到各种各样的声音，声音即：修五行之造化，辨六腑之根苗；发五脏之驻所，汇诸灵而 成音。尚书、六韬中皆有对声音的经典论述，言明了声音对人的重要性【l 】。 声音可依人的需要分为两类乐音和噪声【2 捌，我们把令人愉快的声音叫做乐音。音乐 和乐音是不同的，音乐不一定能使人愉快，史记乐书中所说的“音乐者，所以动 荡血脉，流通精神 指的则是乐音。另一种使人心情烦躁的声音我们称之噪声。在日常 生活中噪声随处可闻。从物理角度看，噪声是由声源作无规则和非周期性振动产生的声 音。从环境保护和心理学的角度看，凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音，凡是 人们在某些场合“不需要的声音 ，都属于噪声。对于高校学生而言，如在学习时，墙 外传来的音乐声，考试的时候，教室外传来的唱歌声、讲话声就属于噪声【4 】。 校园环境是对学生进行潜移默化教育的重要外在因素。它分为物质环境和精神环境 两部分，精神环境是指校园精神、文化、风气等，物质环境是指校园及周边基本设施组 成的客观环境，它包含了众多因素，而声环境是其中一个可控因素。加强高校校园环境 建设，是教育工作的一项重要任务，创设良好的校园环境是大学生健康成长的需要，是 推进素质教育的有效途型引。 道路交通噪声是高校主要的噪声污染源之一【6 】，有些高校地处繁华闹市、交通量大 的道路旁和居住社区内，而这些地段的交通噪声、社会生活噪声对校园声环境造成很大 影响。 在学校里，噪声会干扰语言交谈，影响师生的正常教学秩序和质量【7 】。各种教学用 房是师生直接进行语言交流和传授知识的重要场所，其声环境的优劣对教学效果有直 接、明显的影响。教师讲课的声级一般为6 0 7 5 d b ( a ) ，若在背景噪声较高的教室上课， 分散学生注意力，影响教学效果，为了提高可懂度，迫使教师只得提高嗓音授课，增加 教师的疲劳感，同时也会增加教师喉部疾患的患病率。经研究表明环境噪声对教师的 健康有很明显的影响峭j 。 学校里的噪声问题引起了师生们的广泛重视，许多学校组织学生开展了学校噪声问 题的专项调查活动；各地政府也相继出台政策保护重要时段内学校周边的噪声环境，加 大学校周边噪声污染源的清理工作。给学校创造安静优美的环境是人们的共识，另一方 面许多城市关于学校噪声对周边居民区干扰的投诉逐年增加。现在学校基本上被居民区 广西大掌硕士掌位论文 高校校园声环境质量评价刍议 包围，相隔最近的不足l o m ，上下课铃声、学生嬉戏声清晰可闻，深夜学校操场有人打 篮球也会对紧邻的住户干扰严重。学校的正常教学秩序不能干扰，而学校周围居民的正 常生活也不能长期遭受影响，如何科学评估并最终解决该问题目前还是教育部门的政策 空白【9 l 。 目前的学校规划管理体系还没有建立完善的环境管理体系【l 们。至于在各个学校则由 于它的特殊性：一是它处于绝对的卖方市场，有许多的适龄学生还没有机会去挑选学校， 只要有一个学校就读就己是很幸运的了，二是学校是一个非盈利机构，经费主要靠行政 拨款，还没有到规划设立环境管理体系的时候。但是我们应该将此事加以考虑，毕竟我 们广大师生有享受舒适校园声环境的权力，学校整个声环境的评价问题逐渐引起国内外 的关注。 1 2 噪声控制的历史和现状 建筑声学是研究建筑中声学环境问题的科学。它主要研究室内音质和建筑环境的噪 声控制i l 。有关建筑声学的记载最早见于公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威所写的建 筑十书。书中记述了古希腊剧场中的音质调节方法，如利用共鸣缸和反射面以增加演 出的音量等。在中世纪，欧洲教堂采用大的内部空间和吸声系数低的墙面，以产生长混 响声，造成神秘的宗教气氛。当时也曾使用吸收低频声的共振器，用以改善剧场的声音 效果。1 5 1 7 世纪，欧洲修建的一些剧院，大多有环形包厢和排列至接近顶棚的台阶式 座位，同时由于听众和衣着对声能的吸收，以及建筑物内部繁复的凹凸装饰对声音的散 射作用，使混响时间适中，声场分布也比较均匀。剧场或其他建筑物的这种设计，当初 可能只求解决视线问题，但无意中却取得了较好的听闻效果。1 6 世纪，中国建成著名的 北京天坛，建有直径6 5 米的回音壁，可使微弱的声音沿壁传播一二百米。在台阶前， 还有可以听到几次回声的三音石。1 8 1 9 世纪，自然科学的发展推动了理论声学的发展。 到1 9 世纪末，古典理论声学发展到最高峰。美国的w c 赛宾( s a b i n e ) 于二十世纪初 提出了著名的混响理论，使建筑声学进入科学范畴。从2 0 年代开始，由于电子管的出 现和放大器的应用，使非常微小的声学量的测量得以实现，这就为现代建筑声学的进一 步发展开辟了道路。 噪声控制技术在五十年代初已引起学者们的注意并开展了研究，我国起步较晚，但 进展较快，近二十年来，我国对噪声控制技术进行了较为系统的研究，取得了可喜的成 果，在某些方面还有突破性的进展。研究声源控制技术，最主要的就是要研制出低噪声 产品和装置，替代高噪声设备。从八十年代开始，国际上就提出从声源和振动源上进行 控制是最积极最有效的方法，是治本技术，同时噪声和振动的降低往往也意味着制造精 度的提高或结构的改变或运行效率的提高。我国在声源控制技术的研究方面进展较快， 目前可提供的低噪声产品种类很多。例如低噪声风机、低噪声冷却塔、低噪声空压机、 2 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 低噪声电机、低噪声木工机械等。但由于产品的低噪声化涉及多个学科，与整个工业技 术水平有关，因此在声源控制技术方面与国外的差距还是比较大的，需要进一步的深入 研究与探索，才能使噪声控制技术在国际上占有重要的一席u 2 1 。 近期噪声控制研究的目标是【l3 】：研制和使用主动噪声控制的系统。主动噪声控制系 统能够通过测量噪声并发出和噪声反相的新声波从而有效地衰减原来的噪声；利用声学 和振动分析仪对建筑材料和建筑构件的传声损失进行测试。这些有助于建筑师选择合适 的材料和建筑方案以满足需求；对楼板系统的撞击噪声做出深入的测试，并研究出一些 新的测试方法。 1 3 校园声环境质量研究概况 1 3 1 国外研究现状 在对高校校园声环境质量的研究中，国外主要集中于研究室内外噪声源的种类及噪 声对师生的影响。对室内噪声源的研究说明，师生活动噪声是室内的主要噪声，其次是 机电设备噪声，尤其是暖通设备噪声【1 4 1 。在英属哥伦比亚大学s k u r r a 1 5 】等、在土耳其 的伊斯坦布尔【1 6 】等和在巴西【1 7 】进行的调查都得到了类似的结论。近期在国外b r i d g e t s h i e l d 和j u l i ee d o c k r e l l f i g 】等在伦敦对1 4 2 所学校调查了室外噪声，对1 6 所学校的教 室调查了室内的噪声的种类及对师生的干扰程度，同样得到室外听到的噪声中，交通噪 声的影响最为严重；室内听到的噪声中，邻室传来的噪声影响最为严重，进一步调查得 到交通噪声对室内声环境的影响降低了3 5 以上。从而说明交通噪声已经得到了比较好 的控制。 在室外交通噪声环境得到有效控制的同时，h o d g s o n 1 9 】对英属哥伦比亚大学3 0 间 教室进行测量发现，许多教室由于混响时间过长导致较低的语言直达声声压级，尤其是 教室的后部。加拿大的b r a d l e y 2 0 l 和他的研究组采用声学仿真软件分析了在矩形教室天 花上布置不同吸声材料对语言清晰度的影响，探讨最佳的教室声学条件。他们【2 l 】在消声 室用8 个扬声器模拟室内声场重放语言清晰度测试信号和干扰噪声信号( 根据n c 4 0 曲线 模拟) 进行语言清晰度主观评价，在模拟声场中测量脉冲响应，计算其客观清晰度参数。 其研究结果表明，室内声场特性、信噪比均对语言清晰度有影响，而信噪比因素更为重 要。r e i c h ，b r a d l e y 2 2 】等采用o d e o n 建筑声学软件对教室声学进行仿真分析，结果表 明其最佳中频混响为o 5 s ，语言清晰度对这个最佳值的小范围变化不是很敏感，而环境 干扰噪声对语言清晰度的影响更为显著。f r e n c h , n ，a n ds t e i n b e r g ，j c 田】在设定不同 混响时间及背景噪声的条件下，有一发音清楚地人朗诵单音节词及句子，分别由听力正 常的人 2 4 , 2 5 1 听力有缺陷的人瞄, 2 7 1 ，对英语不熟悉的人1 2 8 1 进行判断，这些人群囊括了各类 在校学生。e v a m s 2 9 】研究表明长期暴露在低频噪声下的学生身体不健康，学习失去兴趣。 广西大掌硕士学位论文高校校园声环境质量评价刍议 进一步说明了学习环境与声环境的密切关系。对美国5 个不同地区5 6 间教室背景噪声 的测量，得到平均等效a 计权声压级为4 5 d b ，标准偏差为8 d b 。这表明美国超过2 8 的 教室背景噪声超过5 0 d b 。这超过国家标准建议的标准。有人【3 0 1 调查老师讲课平均声压 级如果超过平常讲话的1 0 d b ，就易患喉咙疾病。然而对于强的噪声，即使老师提高嗓 音也很难使学生听清讲课。教育学者调查得到学生的学习过程中6 0 是上课听讲，与老 师交流。如果中断听课，交流，学生的学习成绩就受到影响。在噪声严重的教室内，老 师提高嗓音来增加信噪比，长期下去的代价是喉咙疲劳。在安静的环境下测得的等效a 计权声压级l a 为6 0 d b ，在背景噪声为3 5 d b 时增大到6 2 d b ，在背景噪声为4 5 d b 时增 大到6 7 d b 。当背景噪声超过4 5 d b 时，l a 增加的幅度更大【3 1 1 。 有人观察住在同一公寓，不同楼层的孩子，他们的房子紧靠纽约的高速公路，发现 孩子所住楼层越高，这样背景噪声越低，他们的学习成绩越好【3 2 1 。b r o n z a f l ，m c a n h y ， b r o n z a r1 3 3 】调查了坐落在离铁路6 7 米远的学校的声环境。二年级和六年级的教室面对 这铁道，其他的教室背对着铁道，把孩子放在噪声强的教室三四个月，孩子的阅读成绩 明显下降，而在安静教室里的孩子阅读成绩在十一个月内便明显提高。通过一系列努力， 两边教室铁道传来的交通噪声减小了3 到8 d b ，再次调查【3 4 】得到处在噪声强的教室里的 孩子阅读成绩明显低于那些处在安静环境下的孩子，大约有一年的差距。经过声学改善， 这个差距对于低年级孩子来说要小。 另一个研究噪声对学生学习影响的是l 妇 3 5 j ，他调查了l o sa n g e l e s ，c a l i f 0 r n j a 的1 4 个学校，这些学校离高速公路的距离不一样。这些距离差距使得各个学校的教室 声压级相差1 9 d b 。分别调查了六年级学生和三年级学生处于不同的背景噪声下的学习 成绩，得到高年级的学生受噪声干扰明显，随着背景噪声的加强成绩下降的很快。有人 得到1 3 6 j 对于正常听力的成年人，当信噪比低于0 d b 时，才感到听音吃力，而又听力障碍的成 年人在信噪比为4 1 2 d b 时，才有此反应听力正常的人在混响时间为1 o 的房间里可懂能 力正常，而有听力障碍的人需要混响时间为0 4 s 以下可懂能力才正常。 b g o 啦d t 4 3 1 、f l e dt o 啪e a u ) ( l 4 4 】、n o rm j m 4 5 】等人对轮船、高速火车、小汽车的 声舒适情况进行了研究。英国谢菲尔德大学建筑学院w y 锄g 、j k a l l g 【4 6 】等人从2 0 0 1 年夏季到2 0 0 2 年春季，通过9 2 0 0 份实地问卷调查和1 4 个欧洲城市公共开放空间客观 监测的方法，试图找出声压级和声舒适度的关系。 1 3 2 国内研究现状 从总体上来讲，我国建筑技术理论和实验都取得了一些发展【3 7 3 引，理论方面引进国 外的研究成果，从事建筑技术研究的学者在建筑声学理论和评价指标参量的改进方面做 了很多贡献，并结合实验或声学仿真给出了宝贵的建议和意见。总的来看，从5 0 年到 7 0 年代，建筑声学没有突破性的变化，如果能遵照5 0 年代提出的一些声学设计原则， 4 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 大部分建筑中声学问题都能得到妥善的解决，虽然一些基本设计原则没有根本性的变 化，但是对不少问题理论和处理都得到了深化和提高，在厅堂音质方面尤为突出。一些 传统的方法不断突破，在一些创新的声学设计中也出现了得到了很多经验，在此期间， 受其它有关学科发展的促进，又极大地丰富建筑声学的内容，甚至使某些设计原则得到 更新。由于声学测量和设计手段的现代化，一些原先停留在定性分析的问题实现了定量 化。 我国从9 0 年代初，主要以建筑学的视角研究建筑问题，取得一批成果，建筑学家 对此做出较大贡献，但是总体来说，校园环境建设研究比较薄弱，使校园规划存在一定 的盲目性。 高校校园物理环境的研究工作在我国还属于起步阶段，研究成果较少，而声环境评 价的研究就更是少人问及，仅有不同交通噪声对学校环境的部分调查研究，到目前为止 没有形成对高校校园的声环境评价的完整理论。温小乐、林征峰等人【4 7 1 提出了使用模糊 矩阵评价校园声环境质量；胡影峰、华虹等人【4 8 】提出了灰色聚类方法评价居住区声环境 质量；彭小云【4 9 j 贝0 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，确保生态校园具有良好的声环境。然而对于高校校园声环境舒适度研究的文 章还很少发表。通过研究，本课题希望找到一个易于表征高校校园声环境质量状况的指 标和方法，为校方的声环境管理提供基础数据和科学依据。 1 4 噪声的危害 噪声污染有很大的危害 4 0 , 4 1 j 。噪声会使人烦躁、精神不集中，降低工作效率，影响 休息和睡眠等，对人体健康有很大影响。长期处在噪声中会损坏人的听力，使人的植物 神经系统和心血管系统受损，消化机能减弱或紊乱等，甚至会引发碎死等严重后果，有 人称噪声为无形杀手( 隐形杀手) 。噪声影响睡眠的程度大致与声压级成正比，声压级在 4 0 d b 时大约1 0 的人受到影响，在7 0 d b 时受影响的人就有5 0 。如果暴露在强噪声下， 人耳产生听觉疲劳，时间过长将不能恢复，内耳听觉器官发生病变，导致噪声性耳聋。 强噪声还容易掩盖交谈和危险警报信号，分散人们注意力，引发事故。对于正处于学习 阶段的学生来说，噪声的影响也是很大的。长期生活在吵闹环境中的孩子，容易听力下 降，精力不集中，学习效率低，出错多。噪声还会影响孩子的睡眠，表现为入睡困难， 深度睡眠时间缩短。另外，噪声还会影响胎儿的大脑发育，使正在学说话的孩子学话慢。 所以在日常学习生活中，我们应该努力给孩子创造良好的声环境。 在影响城市环境噪声的主要来源中，工业噪声影响范围为8 3 ，施工噪声影响范 围在5 左右，因施工机械运行噪声较高，近年来扰民现象严重；交通噪声影响范围大 约占1 3 ，因其声级较高，影响范围较大，对声环境干扰最大；社会生活噪声影响范围逐 年增加，是影响城市声环境最广泛的噪声来源，其影响范围己达4 7 左右。 5 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 不过噪声在影响人类健康和生活的同时还有其有利的一面。如：一定振动频率的钟 声能够治疗一些传染病，提高人体免疫机能；噪声可以发电；在恰到好处的噪声作用下， 可以提高农作物产量；根据声能会聚原理，噪声可用于控制高温、高压和高腐蚀环境中 的尘粒，也可以用来消除大气中的污染；冰箱可以利用噪声致冷；根据声波干涉原理还 可以利用噪声冶噪声等等。 论文尝试给出高校校园声环境质量的评价体系，找到降低校园噪声干扰的措施，并 对今后高校校园规划设计中的声环境提出改善策略。也为噪声地图的编制做理论和实验 准备。 1 4 研究内容 本论文将对广西某高校进行实地声环境测量和问卷调查，对校园内外声环境影响因 素进行研究，做出主观和客观两方面的分析评价，尝试给出高校校园声环境质量的评价 体系，找到降低校园噪声干扰的措施，并对今后高校校园规划设计中的声环境提出改善 策略。主要工作为： ( 1 ) 设计问卷调查； ( 2 ) 分析高校校园噪声污染源( 工厂噪声、建筑噪声、交通噪声、生活噪声等) ； ( 3 ) 采用问卷和实测相结合的方法对高校校园各功能区( 生活区、教学区、办公区) 不 同点、不同时段进行噪声环境的监测和评价； ( 4 ) 运用数学模型，应用软件对高校校园声环境进行评价； ( 5 ) 找到降低校园噪声干扰的措施，并对x 大学噪声环境进行评价，最后提出改善策 略。 6 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 第二章高校校园声环境评价量 2 1 测量值与主观感受的关系 广义地讲，凡是人耳所听到的任何声音，都可以对它们进行声音质量的主观评价【5 0 】。 比如：火车轮子在行进当中与铁轨接头处的撞击声、寒冬腊月塞外西北风的呼啸声、汽 车急刹车时，随着轮胎在路面上划出一省长长的黑印的同时，发出的吱吱声、采石场上 风镐的“突突突 声、初春时节，开化的河面上冰层发出的断裂声、铁匠铺里的匠人锤 打镰刀锄头响起的叮当声、候车大厅学弥漫着的呼众声、厨房里青菜下油锅发出的“劈 劈叭叭 的爆裂声对于这些自然的声音，人们通常并不抱着欣赏审美的动机和态度 来聆听它们。对于声音质量的客观指标监测来说每一个项目都可以测得具体的指标或 曲线。比如：测量出声音的频率值、测量出声音的声压级值、测量出声音的频谱结构。 这些分项的指标，与人耳听觉的“主观感受 之间，有着明确的、肯定的对应关系；声 音的频率不同，“主观感受 上会有声音高低粗细的差异；声音的声压级不同，“主观感 受 上也会有声音轻重大小的差异；声音的频谱结构不同，“主观感受”上也会有声音 “质地”的差异。客观监测，可以将各个指标( 要素) “分而治之 ，单独处理。但是，对 于声音的主观评价来说，音高、响度、音色等则无法截然分清【4 2 5 0 j 。 噪声对人的不利影响不但和噪声源本身的特性有关，还与人的主观心理感觉有关。 并且，因为噪声往往是随机的，时有时无，时大时小。因此，合理选择评价方法和评价 量，科学地把人处在不同噪声环境下所受到的影响表示出来，是非常重要的。采用合理 的评价方法，制定科学的噪声标准，对噪声的控制治理将起到重要的指导作用【4 2 o l 。 2 2 噪声评价量 噪声评价，即如何将噪声的客观物理量与主观感受结合起来，得出与主观响应相对 应的评价量，用以评价噪声对人的影响程度这是个十分复杂的问题。迄今为止，噪声 评价量和评价方法已有上百种【4 2 1 。 2 2 1a 声级 有关噪声评价的长期实践表明，时间上连续，频谱比较均匀，无显著纯音成分的宽 频带噪声，若以它们的a 声级的大小次序排列，则与人们主观听感的响度次序有较好的 相关性从评价工作来看，人们很希望找到个简单的指标来表示。所以经过二、三十 年噪声评价工作的实践，国际、国家标准中凡与人有联系的各种噪声评价量，绝大部分 都是以a 声级为基础的【4 2 1 。 7 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 以a 声级作为噪声的评价量，其优点是简便实用，但因a 声级是对低频信号有较 大衰减的频率计权测量值，测量结果中不提供频率成分信息因此存在两个明显的缺点： 其一，由于缺少频率成分信息，不可能做出经济合理的科学的噪声控制设计；其二，对 于低频成分占优势的强噪声外境，其a 声级符合噪声劳动卫生标准，但对长期暴露于该 环境的工作人员可能会由于器官共振而引发高血压、心脏病等症状。 2 2 2 等效连续a 声级 当评价噪声对人体的影响时，不但要考虑噪声的强度，而且要考虑它的作用时间。 另一方面，实际存在的噪声连续稳定的噪声是较少的，绝大多数噪声其强度是随时间 变化的。如何表征不稳定噪声对人体的作用呢? 在较多的情况下，是求某一段时间间隔 内a 计权声压级的能量平均意义上的等效声级，称为等效连续a 声级( 常简称等效声级) ， 记为厶明7 ，脚标t 表示时间间隔( t 2 一t 1 ) 。 按照定义，等效连续a 声级为【4 2 1 - 1 0 l g 弓r 挈出】 ( 2 1 ) 式中，只( t ) 是a 计权瞬时声压值，只是基准声压。在实际测量中往往不是连续采 样，而是离散采样，且采样的时间问隔出一定时，则式( 2 1 ) 可表示为 l 帆r = 1 0 l g 彳1f1 0 n 化一棚 ( 2 2 ) 2 2 3 暴露声级厶e 对于单次或离散噪声事件，可以用“暴露声级 k 来表示这一噪声事件的大小， 即【4 2 】 k 川g c 专r 挈出， 式中，巴( ，) 是a 计权瞬时声压值，只是基准声压，瓦为参考时间，一般不注明 时取瓦为1 秒t 为该噪声事件对声能有显著贡献的足够长的时间间隔。 2 2 4 噪声暴露量毋r 人暴露于噪声环境的剂量，也可直接以声压平方的时间累计值计算，即【4 2 1 e ，= r p 2 ( ，) 破 ( 2 4 ) 8 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 式中，丁是累计时间。 对噪声进行a 计权后的噪声暴露量为 一 1 e ，= 【劈( t ) d t ( 2 5 ) 噪声暴露量是线性量，可相加，也可计算百分数，可供非专业人士及公众定量的了 解。但噪声达到听力损失水平时，此量的数值甚大。 2 2 5 统计百分数声级“ 对于随机起伏的噪声，例如道路交通噪声，可以用概率统计的方法来处理，即在一 段时间r 内进行随机采样，获得一组测量值，将它分级统计，声级以5 d b 或2 d b 的档 级归并。并从小到大或从大到小顺序排列，统汁各档级出现次数胁，然后计算各档级的 出现百分数以及累计出现百分刿4 2 1 。三，d 是起伏噪声的峰值，三j 口是噪声的平均值，三9 口 是背景值 将声级及其出现百分数绘图，得到概率分布直方图。如果这一时段内噪声大小的出 现概率符合高斯分布( 正公分布) 规律( 如图2 1 ) ，则直方图的包络接近于“钟 形分 布，中心是最大概率的声级值，也是全部声级数据的平均值，中心值两侧的分布是对称 的。 图2 1声级出现的概率分布 f i g 2 1t h ep r o b a b i l i t yd i s t r i b u t i o no f t h e s o u n dp r e s s u r el e v e l 2 2 6 噪声评价曲线n r 国际标准化组织( i s o ) 建议对于稳态噪声的评价用a 声级。但是，更精确的方法 9 广西大学硕士学位论文高校校园声环境质量评价刍议 是用一组噪声评价曲线来评价噪声，它的特点是强调了噪声的高频分量比低频分量更使 人烦恼。这种评价方法广泛适用于公众对住宅、办公室、会堂和工厂内噪声的反应。a 声级包含了所有频率成分的噪声。在声学工程设计中一般需要倍频程的噪声评价，这时 就应该采用噪声评价曲线。考虑噪声听力损失、语言干扰和烦恼度三方面效应，国际标 准化组织( i s o ) 于1 9 6 1 年提出从6 3 h z 8 0 0 0 h z 频率范围八个倍频程，具有等干扰的 声压级曲线。1 9 7 1 年又把噪声评价曲线扩展到3 1 5 h z 。因此噪声评价曲线是从3 1 5h z 8 0 0 0 h z 的九个倍频程声压级组成的一簇噪声评价曲线，噪声级范围是从0 d b 1 3 0 d b ， 每5 d b 为一档，又称n r 曲线( 如图2 2 ) 。将在4 2 节详细的介绍。 2 2 7 语言干扰级s i l 腻斗斗 滁过汴d 黼迦 k i 、； 瀚泳港挺 、 澍 、 然心汝淤 阱 、。 忒沁沁、 燃沁 l 蛰蛉沁 燃 湖 心洛 l岭过 i 浔洲 3 1 s6 31 2 52 5 0 5 0 0i k 强4 k 敏 倍频程中心频率y m z 图2 2 噪声评价曲线 f i g 2 2n o i s er a t i n gc u l w e 语言干扰级是用来计价噪声对语言通话干扰程度的量。语言声的能量主要集中在 5 0 0 1 0 0 0 h z 附近，辅音的频率成分以中高频为主。虽然辅音的能量较小，但对语言清晰 度影响很大。在研究噪声对语言的干扰问题时，考虑相应于语言的能量集中区和辅音的 频率范围的噪声级大小是合理的【4 2 l 。 1 9 7 7 年美国国家标准a n s l 5 3 1 4 1 9 7 7 ( r 1 9 8 6 ) 确定语言干扰级为5 0 0 ，1 0 0 0 ，2 0 0 0 ， 4 0 0 0 h z 四个倍频程的声压级的平均值。 l o 加 m 幻 为 卯 的 o i l l p，繇攸 广西大掌硕士学位论文 高校校园声环境质量评价刍议 s i l = ( 厶+ 厶o + 三2 0 0 0 + l 4 0 0 0 ) 4 2 2 8 昼夜等效声级三西l ( 2 6 ) 考虑到噪声在夜间比白天更吵人，因此在研究昼夜2 4 小时环境噪声水平时，引入 昼夜等效声级这个评价量。将夜间的等效声级增加1 0 d b 来计算2 4 小时的平均a 声级， p , p 1 4 2 1 = l o l g 曙1 00 1 幻+ 石8 1 0 0 1 ( 伽1 。】( 2 7 ) 式中，历指白天( 一般以早上6 ：0 0 至晚上2 2 ：0 0 ) 16 小时内的等效a 声级，三刀指夜间 ( 晚上2 2 ：0 0 至次日早晨6 ：0 0 ) 8 小时内的等等效a 声级。一般的，昼间和夜间的时间由 当地政府按当地习惯和季节划定。 2 2 9 噪声污染级l 印 噪声污染级三， p 既反映了噪声能量的大小，又反映了噪声变化涨落的情况，其定义 式为1 4 2 】 三n p = 三a 。q + k t r ( 2 8 ) 式中，k 为常数，一般取2 5 6 ，叮为规定时间内噪声瞬时声压级的标准差。可以看 出，式中第一项与噪声的能量积累有关，第二项与噪声的涨落有关。噪声污染级作为道 路交通噪声、航空噪声和许多公共场合的噪声评价，是一种较好的评价量。 2 3 本章小结 本章首先介绍了测量值与主观感受的关系，同时介绍了a 声级、等效连续a 声级、 暴露声级厶e 、噪声暴露量历小累计百分声级“、噪声评价曲线n r 、语言干扰级s i l 、 昼夜等效声级三嘲、噪声污染级工印等评价量的概念及其适用条件。 广西大学硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 第三章主观调查和噪声测量 3 1 主观数据的获得方法 根据大学的特点及校园内各个区域的不同用途，将整个校园划分为教学区( 教室、 图书馆、实验室、办公大楼等) 和生活区( 宿舍) 等两大功能区。 校园噪声主观感受调查的对象主要是在校的学生和教师，在校园内采取问卷调查的 方式，随机征询2 5 0 多名学生或教师，不做任何暗示，请他们当场填写问卷调查表，了 解被调查对象对校园噪声的主观感受。 3 2 问卷调查表的设计 高校校园的声环境调查问卷按照四部分设计。为了便于数据的收集和后处理，问卷 调查表采用多项选择方式。 1 ) 问卷背景情况：包括性别( g e n d e r ) ，职业( o c c u p a t i o n ) ，年龄( a g e ) ，问卷地 点( 1 0 c a t i o n ) ； 2 ) 对校园声环境的总体印象； 3 ) 校园声环境对休息睡眠、与其他人交谈、上课( 听课授课) 、心情( 主观烦恼) 等行 为是否有影响： 4 ) 噪声源问卷。 采用的问卷调查表见附录1 。 3 3 问卷调查数据分析 随机征询2 5 0 多名学生或教师，根据回收的问卷情况，排除无效的问卷，有效回收 问卷2 2 2 份。将回收的有效问卷编码( 问卷调查编码表见附录2 ) ，然后录入s p s s 软件 中供详细分析。 3 3 1 问卷背景情况统计 此次调查( 见附录4 ) 有效的2 2 2 份问卷中，男性占1 3 6 位( 6 1 3 ) ，女性占8 6 位( 3 8 7 ) ( 校园噪声主观感受对性别的差异在3 3 2 节详细分析) 。学生问卷占了绝大 多数，为2 1 9 位( 9 8 6 ) ，由于教师相对于学生来说，人数较少，而且教师大多较忙， 故取样不多。9 4 1 为1 8 2 4 岁，8 8 3 在教学区调查。故本调查绝大多数( 8 2 o ) 是 在教学区对1 8 2 4 岁学生的问卷调查。符合高校校园的特点。 1 2 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 表3 1 问卷背景统计表 t a b l e 3 1b a c k g r o u n ds t a t i s t i c s ( a ) 性别 ( c ) 年龄 频率百分比有效百分比累积百分比 3 3 2 对校园声环境总体印象的分析 在对校园声环境总体印象的调查问卷中，师生回答了3 个问题( 见表3 2 ) 。“您对 本校的校园声环境质量的总体印象是： 问题的统计结果见图3 1 ，2 2 2 份有效问卷显示 结果呈正态分布( n o r m a ld i s t r i b u t i o n ) ，均值( m e a n ) 为3 0 5 ，标准差( s t d d e v ) 为0 9 0 9 。 将近一般的师生认为x 高校校园的声环境质量一般。同时在问及在这样的声环境下是否 适合学生学习老师正常工作的问题时，7 9 3 的被调查者认为适合，同时再改善些更好。 仅有1 4 的师生认为不合适，6 8 的师生认为很合适。在另外一个问题中，仅占2 2 1 的师生认为学校在声环境的管理上措施得当。3 4 2 的师生认为没有管理，4 3 7 的师 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍- g g 生认为管理混乱，措施不得力。 表3 2 印象统计表 t a b l e 3 2i m p r e s s i o ns t a t i s t i c s ( a ) 总体印象 ( b ) 适合学生学习老师正常工作? ( c ) 学校管理 3 3 3 校园声环境对师生的影响分析 对于校园声环境的影响从四个方面进行了调查( 见表3 3 ) ：上课( 听课授课) 、休 息睡眠、与其他人交谈、心情( 主观烦恼) 。 1 4 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 1 2 0 l o o 人 数6 0 4 0 o 团 固 团 o345 6 总体印豫 l e a n = 3 0 5 s td id e v ：0 9 0 9 n ：2 2 2 图3 1 “您对本校的校园声环境质量的总体印象是：”问题的统计结果 f i g 3 1t h es t a t i s t i cr e s u l to f y o u ro v e r a l li m p r e s s i o nt ot h ea c o u s t i c a le n v i r o n m e n t a lq u a l i t yo f t h ec a m p u s 表3 3 声环境的影响统计表 t a b l e3 3t h es o u n de n v i r o n m e n ti m p a c ts t a t i s t i c s ( a ) 上课( 听课授课) 广西大掌硕士掌位论文高校校园声环境质量评价刍议 ( b ) 休息睡眠 在问及校园声环境对上课的影响时( 表3 3 ( a ) ) ，3 2 0 的师生认为略有干扰。2 4 8 的师生认为一般，仅有1 0 4 比例的师生认为噪声对上课不可忍受。 从表3 3 ( b ) 可知校园声环境对休息睡眠的影响因人而异。2 9 7 的师生认为略有 干扰。2 1 6 的师生认为可以忍受，1 9 4 则不可忍受，仅有1 0 4 比例的师生认为校园 声环境对休息睡眠无干扰。 表3 3 ( c ) 显示了校园声环境对交谈的影响。3 5 6 的师生认为一般。2 3 9 的师生 认为无干扰，2 2 1 则认为可以忍受，仅有4 5 比例的