武漢月亮灣城市陽臺聲景設(shè)計與實踐

王海亮，邱文航，程 娜，陳 琨，唐 旭，李運江，嵇 嚴(yán)

(1. 武漢城市鐵路建設(shè)投資開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北武漢430000；2. 中南建筑設(shè)計院股份有限公司，湖北武漢430071；3. 三峽大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)研究所，湖北宜昌443002)

0 引 言

武漢月亮灣城市陽臺項目緊鄰長江岸堤，位于武昌濱江商務(wù)區(qū)核心節(jié)點區(qū)域和生態(tài)文化長廊上，是武漢長江主軸九大城市陽臺之一。項目東至武昌臨江大道，西至長江水岸，南起月亮灣輪渡碼頭，北至武昌江灘橫堤，長江岸線約900 m，南北長約1 100 m，用地面積約13.23×105m2。月亮灣城市陽臺由全球著名設(shè)計公司英國扎哈·哈迪德建筑師事務(wù)所設(shè)計與國內(nèi)大型綜合建筑設(shè)計院中南建筑設(shè)計股份有限公司聯(lián)合設(shè)計，通過分層立體平臺聯(lián)動建筑、景觀與慢行系統(tǒng)，讓建筑“會呼吸”、讓景觀“會流動”，營造人與江的對話空間。該項目通過陽臺地面層的抬升，將江岸空間與堤防相結(jié)合，在視覺上連接城市空間與江岸開放空間，并借由自然地形和各類景觀的營造，創(chuàng)造出新的城市特色。同時，在高低起伏的景觀內(nèi)，創(chuàng)造不同的主題廣場并結(jié)合豐富且多樣的文化型設(shè)施，如移動藝?yán)?、戶外貝殼劇場、特色藝?yán)?、慢跑步道等，為市民提供濱江景觀特色的公共活動空間。

長久以來，城市公共開放空間的研究和設(shè)計多集中于視覺角度，而忽視了聲環(huán)境和聽覺交流這一重要方面。研究表明，良好的公共空間能鼓勵有益的社會交流，不同的社會群體用非正式的和輕松的方式來和諧地共享公共空間。在公共開放空間中，人與人之間通過觀看、聆聽和訴說等多種方式來達(dá)到交流的目的[1]。

如何提高長江沿岸城市陽臺的辨識度、感受長江文化的特征是該項目聲景設(shè)計的一項重要課題，本項目提出對場地聲環(huán)境進(jìn)行梳理和利用，通過一系列的具體措施，力爭打造出具有立體畫面感的城市陽臺聲景。

最新研究結(jié)果表明，在城市公共開放空間中，僅僅降低背景噪聲級(Sound Pressure Level, SPL)并非總能改善其聽聞舒適度[2]。同時，背景噪聲也承載了城市記憶和居民生活的痕跡，僅僅只針對噪聲的治理和研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足對城市中各類聲音的探索。噪聲是一種失去平衡的聲景，并不是完全負(fù)面的；聲景的研究對象是聲音整體，噪聲是聲音整體的一部分，噪聲是不可能被完全消除掉的，這種觀點啟發(fā)我們采取“變廢為寶”的聲景設(shè)計策略，也就是提高月亮灣城市陽臺聲音的聽聞舒適性(comfort) 、 辨 識 度(identification) 和 標(biāo) 識 性(symbolic)，即CIS(Comfort, Identification, Symbolic)策略，將背景噪聲的負(fù)面效應(yīng)降到最低，而不是單純地追求物理聲學(xué)參數(shù)的改變。本文試圖從聲景的角度出發(fā)去研究如何改善聲環(huán)境能夠在很大程度上提升聲環(huán)境水平，塑造出良好的聲場空間氛圍[3]。

月亮灣城市陽臺，作為武漢市天然地域優(yōu)勢的城市開放空間，未來將成為長江主軸發(fā)展的最高成果展示區(qū)，以及世界級城市濱水空間典范，如何實現(xiàn)弘揚武漢特色、傳承長江文明，對聲景的設(shè)計和研究提出了更高的要求。本文擬通過以月亮灣城市陽臺聲景CIS 為主線，探討聲景元素的遴選、比對和優(yōu)化，并通過引入優(yōu)化后的聲景元素，塑造優(yōu)良的城市陽臺聲景，從而獲得更加優(yōu)秀的空間聲場體驗。并據(jù)此探討聲景對城市空間構(gòu)造的意義和規(guī)律，探索出適合我國類似城市廣場的聲景設(shè)計方法和原則。

1 武漢月亮灣城市陽臺聲景設(shè)計

聲景又稱聲生態(tài)學(xué)，即個體、群體或社區(qū)所感知的在給定場景下的聲環(huán)境，其研究緣起于20 世紀(jì)60～70 年代[4]。聲環(huán)境并不是簡單地被看做一個可以測量的物理量，而是被視為由一系列蘊涵不同信息的聲元素所構(gòu)成的、并具有可感知的內(nèi)容。聲景觀產(chǎn)生于景觀空間中[5]，聲景元素按照聲源產(chǎn)生來源可以分為自然音和人工音，常用的聲景設(shè)計方法有借聲、補聲、反襯和掩聲等。

聲景設(shè)計并沒有普遍適用的設(shè)計方法，而應(yīng)根據(jù)不同的項目形式、功能和當(dāng)?shù)氐穆曉靥攸c加以篩選、梳理、優(yōu)化和利用[6]。

本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，擬采取問卷調(diào)查的方法來確定項目所在地的聲景元素滿意度排序，篩選出聽聞舒適性好、辨識度高和標(biāo)識性強的聲景元素，并通過技術(shù)手段對這些聲景元素進(jìn)行優(yōu)化和引入，塑造優(yōu)良的月亮灣城市陽臺聲景。聲景設(shè)計的流程如圖1 所示。

圖1 聲景設(shè)計流程圖Fig.1 Technical route of soundscape design

1.1 聲景元素主觀評價

聲音承載城市記憶、附帶居民生活的痕跡。由于每個人的生活經(jīng)歷、環(huán)境、文化背景等的不同，同一聲音對不同人的影響不同，人對不同聲音的喜惡也就不同。不同地區(qū)的人對不同聲音的喜好度也不同[7]。人們對于故鄉(xiāng)的聲音抱有特殊的情懷，并能敏感地發(fā)現(xiàn)不同地域的聲景差異，此即聲景的地域性。武漢的長江航運發(fā)達(dá)，輪船的汽笛聲與水聲將是重要的聲景元素引入對象。

為了了解當(dāng)?shù)鼐用駥υ铝翞吵鞘嘘柵_不同聲景元素的喜好度，統(tǒng)計人們對某一聲音的“喜歡—厭惡”程度。這個統(tǒng)計結(jié)果也將用于與其它城市的類似結(jié)果的比較[8]。

1.1.1 問卷調(diào)查內(nèi)容

為此我們設(shè)計了調(diào)查問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。在問卷調(diào)查中，結(jié)合聲景地域性特征，選取了5 個聲景元素，分別為：水聲、樹葉聲、鐘聲、輪船汽笛聲和鳥叫聲；問卷調(diào)查內(nèi)容分為聲景元素喜好度調(diào)查和聲景元素滿意度評分，對上述的5 種聲景元素進(jìn)行喜好度排序，以及為聲景元素滿意度評分，主要為對聲景元素喜好度打分。問卷調(diào)查評分分為5 擋，評分規(guī)則如表1 所示。

表1 聲景元素評分規(guī)則表Table 1 Score sheet of soundscape elements

1.1.2 問卷調(diào)查結(jié)果與分析

此次在武漢月亮灣城市陽臺附近共發(fā)放問卷500 份，回收462 份，其中無效問卷為22 份，有效問卷為440 份。篩選無效問卷有兩個原則：(1) 當(dāng)回答問題一與問題二相互矛盾時，即視為無效問卷；(2) 問卷填寫不完整時，即視為無效問卷。調(diào)查結(jié)果如表2 所示。

表2 聲景元素喜好度調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計表Table 2 Statistical results of soundscape element preference survey

將表2 中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為柱狀圖形式，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 聲景元素喜好度結(jié)果柱狀圖Fig.2 Preference degree histogram of soundscape elements

由圖2 中的柱狀圖可以得出，居民最喜歡的是水聲，其次是鳥叫聲，風(fēng)吹樹葉的沙沙聲排名第三，對于輪船的汽笛聲很多人非常不喜歡，其結(jié)果與我們的預(yù)期有所偏差。對于非常喜歡的聲景元素，我們作了百分比餅狀分析圖，其結(jié)果如圖3 所示。

由圖3 可以得出，在非常喜歡的聲景元素中，水聲占39%，鳥叫聲占29%，風(fēng)吹樹葉的沙沙聲占27%，3 個聲景元素占比高達(dá)95%。問卷調(diào)查結(jié)果與其它文獻(xiàn)結(jié)論接近[9]。

圖3 非常喜歡的聲景元素百分比圖Fig.3 Percentage diagram of the favorite soundscape elements

1.2 聲景元素的引入

問卷調(diào)查結(jié)果表明，在引入聲景元素時，應(yīng)遵循以下優(yōu)先順序來進(jìn)行聲景設(shè)計：水聲＞鳥叫聲＞樹葉聲＞汽笛聲＞鐘聲。考慮到項目所在地離江漢關(guān)大樓不遠(yuǎn)，而江漢關(guān)大樓的鐘聲是一個具有標(biāo)識性的聲景元素。最終確定引入的聲景元素為：水聲、鳥叫聲、樹葉聲以及鐘聲。其中水聲、鳥叫聲、樹葉聲為居民普遍喜歡的聲景，而鐘聲作為月亮灣城市陽臺的特色聲景。

1.3 聲景元素引入方法

1.3.1 鐘聲的引入

鐘聲來自江漢關(guān)大樓，位于月亮灣城市陽臺西南方向，距月亮灣城市陽臺直線距離約為2.2 km。月亮灣城市陽臺與江漢關(guān)大樓方位及距離示意圖如圖4 所示。由于江面寬闊，加上對岸建筑物的遮擋、吸收和噪聲干擾，鐘聲在項目場地內(nèi)無法聽聞。本項目將實現(xiàn)鐘樓鐘聲的現(xiàn)場采集，利用5G 通訊技術(shù)在月亮灣城市陽臺場地內(nèi)實時播放的方法來實現(xiàn)引聲(參見圖5)。5G 通訊技術(shù)的采用也可以彰顯我國在該領(lǐng)域的獨創(chuàng)和領(lǐng)先地位，從而實現(xiàn)該聲景的標(biāo)識性和辨識度。

圖4 月亮灣城市陽臺與江漢關(guān)大樓方位及距離示意圖Fig.4 The orientation and distance between Moon Bay City Balcony and Jianghanguan Building

考慮到月亮灣城市陽臺場地較大，鐘聲覆蓋區(qū)域初步定為如圖6 所示區(qū)域。主要為以戶外劇場為中心的80 m×80 m 區(qū)域以及沿江公路；為實現(xiàn)整點播報時鐘聲若隱若現(xiàn)的效果和聲源一致性的重現(xiàn)，揚聲器采用分散式布置形式，在沿江公路布置4 個無指向聲源(間距為90m)，室外劇場頂棚布置1 個無指向聲源，聲源布放位置如圖7 所示。

圖5 鐘聲采集及播放示意圖Fig.5 Schematic diagram of bell sound collection and playback

圖6 月亮灣城市陽臺鐘聲計劃覆蓋區(qū)域Fig.6 The planned bell sound coverage area for Moon Bay City Balcony

圖7 鐘聲聲源位置布置圖Fig.7 Layout of bell sound source locations

為檢測鐘聲聲源布置的合理性，并校驗鐘聲能夠在所設(shè)計區(qū)域聽聞，項目組進(jìn)行了計算機仿真。5 個無指向點聲源聲壓級測試點距離聲源1 m 處的聲壓級設(shè)為70 dB(A)。其中點聲源1、2、3 和4 的高度設(shè)為2.5 m，隱藏于沿江公路路燈上或植被中，點聲源5 置于室外劇場頂棚中央。設(shè)置各項參數(shù)后，進(jìn)行室外聲場分布的仿真。計算結(jié)果如圖8、9 所示。

從室外聲場模擬結(jié)果可知，揚聲器的數(shù)量、布置位置及聲功率的設(shè)置能夠滿足項目場地內(nèi)鐘聲覆蓋的預(yù)期；通過圖9 中的等值線圖可以看出，場地內(nèi)聲壓級分布在16～50 dB 范圍內(nèi)。文獻(xiàn)研究表明[8]，在30～59 歲生理年齡段的人群中，其語言頻率范圍內(nèi)的聽閾在14～32 dB 之間；加之考慮到場地外各種噪聲的影響，在場地區(qū)域內(nèi)可以達(dá)到鐘聲若隱若現(xiàn)的效果。

圖8 室外鐘聲聲壓級分布云圖Fig.8 Distribution nephogram of outdoor bell sound pressure level

圖9 項目場地室外鐘聲聲壓級等值線圖Fig.9 The contour map of bell sound pressure outside project site

1.3.2 水聲的引入

本項目場地內(nèi)共設(shè)置9 處噴泉以達(dá)到引入水聲的目的，噴泉設(shè)置平面如圖10 所示。為了研究噴泉落水的水聲特性，設(shè)計了一組實驗，測試同一水泵在不同揚程下，距離噴泉不同位置的水聲聲壓級LSP和頻譜，為月亮灣城市陽臺噴泉景觀的設(shè)計提供依據(jù)。本次實驗地點選取某大學(xué)圖書館館前廣場。此廣場兩側(cè)安裝了噴泉系統(tǒng)，且噴泉水落入水池中，與本項目景觀設(shè)計內(nèi)容吻合，滿足本實驗基本要求。

圖10 項目場地內(nèi)水景平面圖Fig.10 Ichnography of water views in the project site

本次實驗采用B&K 2260D 建筑聲學(xué)分析儀進(jìn)行測試，3 個測點與噴泉口的距離分別為3、5 m 和10 m。測點位置布置如圖11 所示，測試結(jié)果如表3所示，測點1 的聲壓級頻譜分布如圖12 所示。

圖11 測點布置平面圖Fig.11 Layout of measuring points

表3 噴泉水的聲壓級測試結(jié)果Table 3 Test results of the sound pressure levels of fountain water

在表3 中，LAeq為等效連續(xù)A 聲壓級；LAsmax為A 計權(quán)聲壓級在測量時段的最大值；LAsmin為A計權(quán)聲壓級在測量時段的最小值。Ln為累計分布聲級，表示測量時間的百分之n 的噪聲超過的聲級，如L10=75.8 dB，表示測量時間內(nèi)有10%的時間聲級超過了75.8 dB，而其余的90%時間的聲級低于75.8 dB。L90=75.4 dB，表示測量時間內(nèi)有90%的時間超過了75.4 dB，而剩余的10%時間的聲級低于75.4 dB。

圖12 測點1 的聲壓級頻譜分布Fig.12 Sound pressure spectrum at the measuring point 1

從圖12 中結(jié)果可知，噴泉落水聲LSP峰值集中在中高頻頻段，噴泉落水聲LSP隨距離的增加衰減明顯。根據(jù)噴泉水聲被聽聞為目標(biāo)，結(jié)合水池尺寸為約束條件，經(jīng)多次實驗，最終確定水景噴泉揚程為2 m，通過模擬結(jié)果和語言頻率聽閾特性，可使水景在不同環(huán)境聲背景下，整個廣場可以實現(xiàn)多層次的水聲景聽聞效果。模擬結(jié)果如圖13 所示。

圖13 室外水聲聲壓級分布云圖Fig.13 Distribution nephogram of outdoor water sound pressure level

1.3.3 鳥叫聲的引入

為了吸引鳥類進(jìn)入廣場，使得鳥叫聲充滿整個月亮灣城市陽臺，我們進(jìn)行了充分的野外調(diào)研，并與奧地利鳥類學(xué)家合作，完成了某濕地公園的場地測試(參見圖14)。確定了在廣場特定地點設(shè)置投食點，吸引鳥類覓食，實現(xiàn)引入鳥類的方案。根據(jù)調(diào)研和實驗結(jié)果可知，這種方法可吸引杜鵑鳥、黃鸝鳥、燕子等鳥類進(jìn)行覓食和棲息，從而達(dá)到引入鳥叫聲的目的。

圖14 鳥類投食點分布圖Fig.14 Distribution map of bird feeding points

月亮灣城市陽臺廣場投食點設(shè)置遵循以下原則：(1) 人流較少的僻靜區(qū)域；(2) 植被較為密集的區(qū)域；(3) 遠(yuǎn)離交通主干道。初步設(shè)置鳥類投食點位置如圖15 所示。

1.3.4 樹葉聲引入

對于樹葉聲的引入，可以采取在沿江公路和室外劇場周圍種植柳樹的方式(見圖16)。柳樹枝葉輕盈，微風(fēng)時即可響起沙沙聲，對于樹葉聲營造有較大優(yōu)勢。

圖15 鳥類投食點位置標(biāo)識圖Fig.15 Location identification of bird feeding points

圖16 河邊種植柳樹的示范相片F(xiàn)ig.16 Demonstration picture of planting willows along river bank

樹葉聲應(yīng)主要出現(xiàn)在人流較多地區(qū)，設(shè)置于室外劇場和沿江公路旁。柳樹種植區(qū)初步設(shè)定為如圖17 所示的黃色區(qū)域。

圖17 柳樹種植區(qū)規(guī)劃圖Fig.17 Planning map of willow planting area

2 結(jié) 論

武漢月亮灣城市陽臺位于武昌生態(tài)文化長廊上，是武漢長江主軸九大城市陽臺之一，如何提高長江城市陽臺的標(biāo)識性、突顯長江文化特征是一項重要工作。但長久以來，城市公共開放空間的研究和設(shè)計多集中于視覺表達(dá)，而忽視了聲環(huán)境和聽覺交流這一重要方面。本文提出了以提高聽聞舒適性、辨識度和標(biāo)識性(CIS)為目標(biāo)的聲景設(shè)計策略，通過問卷調(diào)查、場地實驗和計算機仿真等技術(shù)手段，對場地聲環(huán)境進(jìn)行梳理、優(yōu)化和利用，實現(xiàn)優(yōu)化后聲景元素的借聲、補聲、反襯和掩聲，塑造出良好的聲場空間氛圍，創(chuàng)造出更加舒適的空間聲場體驗，并總結(jié)出普遍適用于室外開放空間的聲景設(shè)計方法。