新興中小城市夜間光環(huán)境現(xiàn)狀的分析研究*

王一美 鄒念育 李德勝 賀曉陽(yáng) 高英明 張?jiān)拼?/p>

(大連工業(yè)大學(xué) 光子學(xué)研究所，遼寧 大連 116034)

1 引言

照明在城市建設(shè)中扮演著不可缺少的重要角色，而人們?cè)陉P(guān)注大城市的照明規(guī)劃與設(shè)計(jì)的同時(shí)，卻忽略了一些中小城市，特別是新興中小城市的建設(shè)［1］。中小城市照明環(huán)境“過(guò)亮”或“過(guò)暗”的情況時(shí)有發(fā)生，帶來(lái)了一系列的安全隱患;路燈夜間不間斷點(diǎn)亮使能源大量的浪費(fèi);不合理的設(shè)計(jì)帶來(lái)的眩光嚴(yán)重的影響了人們的休息……，針對(duì)中小城市的照明設(shè)計(jì)和規(guī)劃日益成為迫切需要解決的難題。本文以遼寧省彰武縣為例，對(duì)其夜間光環(huán)境實(shí)地調(diào)研測(cè)量，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)、歸納，以期為中小城市的照明規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2 評(píng)價(jià)方法

2.1 主觀評(píng)價(jià)

照明的主觀評(píng)價(jià)主要針對(duì)人的主觀心理感受，分為四個(gè)方面:功能性、舒適性、景觀性和安全性。所謂功能性是道路照明需滿足車輛和行人的視覺(jué)需要，交通性道路重點(diǎn)是解決機(jī)動(dòng)車行駛的需要，而生活性道路主要服務(wù)對(duì)象是人。而舒適性是建立在人類視覺(jué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，使視覺(jué)對(duì)象得到心理和生理上的滿足。景觀性是非功能性照明，有時(shí)甚至與功能性照明相違背，但為了達(dá)到美觀與強(qiáng)烈視覺(jué)效果，在某些場(chǎng)合或地點(diǎn)需要用景觀性來(lái)衡量。而安全性一方面是客觀上使車輛或行人無(wú)視覺(jué)盲點(diǎn)，給夜間生活帶來(lái)安全的出行環(huán)境，而另一方面恰當(dāng)?shù)恼彰鞣諊鸂I(yíng)造，能給環(huán)境客體溫馨感與安全感。

2.2 客觀評(píng)價(jià)

根據(jù) 《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 (CJT45—2006)，道路照明評(píng)價(jià)指標(biāo)中，機(jī)動(dòng)車交通道路照明應(yīng)以路面平均亮度 (或路面平均照度)、路面亮度均勻度和縱向均勻度 (或路面照度均勻度)、眩光限制、環(huán)境比和誘導(dǎo)性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。所謂路面平均亮度 (照度)按照國(guó)際照明委員會(huì) (簡(jiǎn)稱CIE)有關(guān)規(guī)定在路面上預(yù)先設(shè)定的點(diǎn)上測(cè)得的或計(jì)算得到的各點(diǎn)亮度 (照度)的平均值。路面亮度(照度)總均勻度為路面上最小亮度 (照度)與平均亮度 (照度)的比值。路面亮度 (照度)均勻度為路面上最小亮度 (照度)與平均亮度 (照度)的比值。環(huán)境比是車行道外邊5m寬狀區(qū)域內(nèi)的平均水平照度與相鄰的5m寬車行道上平均水平照度之比。誘導(dǎo)性作為視覺(jué)要素，沿著道路恰當(dāng)?shù)陌惭b燈桿、燈具，可以給駕駛員提供有關(guān)道路前方走向、線型、坡度等視覺(jué)信息［6］。

但是由于中小城市的特殊性，其道路功能不是單純的機(jī)動(dòng)車道和人行道路，所以既要考慮機(jī)動(dòng)車的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)又要考慮人行道路的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。所以在城市道路照明評(píng)價(jià)中綜合評(píng)價(jià)了路面照度均勻度、路面最小照度、平均照度和環(huán)境比。

3 主觀評(píng)價(jià)

3.1 彰武縣光環(huán)境簡(jiǎn)介

為了了解新興中小城市照明中存在的問(wèn)題，本文以遼寧省彰武縣為例進(jìn)行調(diào)研與分析。阜新市彰武縣地處遼寧省西北部，是近年來(lái)發(fā)展速度很快的新興中小城市，見(jiàn)圖1。

圖1 遼寧省彰武縣地理位置

城區(qū)基本圍繞一條或幾條干道而建，呈“田”字型規(guī)劃，此主干道基本為整個(gè)城市的商業(yè)、金融、政治、文化為一體的中心。但該區(qū)域整體照明不夠，缺乏都市的城市繁華氛圍。而其他商業(yè)街道由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，略顯凌亂與低迷。

在本次調(diào)研中，同時(shí)考慮位置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等諸多因素對(duì)照明環(huán)境的影響，調(diào)查重點(diǎn)選擇分布在彰武縣城內(nèi)較為主要街道的共20條道路進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。調(diào)研時(shí)間均選在夜間19:00～21:00進(jìn)行，主要針對(duì)城市道路照明和部分園林綠化區(qū)及健身活動(dòng)區(qū)的照明情況為調(diào)研對(duì)象，進(jìn)行評(píng)比，將其劃分為三個(gè)等級(jí)，如表1所示。

3.2 問(wèn)卷調(diào)查

為了使結(jié)果具有充分的代表性，選擇被調(diào)查者時(shí)，盡量使男女比例平衡，并且涵蓋盡可能多的年齡段和各種背景，據(jù)此來(lái)設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷。在問(wèn)卷中，我們直接利用打分的方式進(jìn)行各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)。采用5分制，所有指標(biāo)都是本著這樣一個(gè)打分原則，5分:很好;4分:好;3分:尚可;2分:不足;1分:不好。在進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷時(shí)，主要對(duì)性別、和年齡段對(duì)照明環(huán)境的要求程度進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖2所示。

調(diào)查結(jié)果顯示:女性居民對(duì)于城市的安全更為擔(dān)憂，對(duì)于景觀環(huán)境也更為在意，對(duì)于光干擾的投訴近乎都來(lái)自女性居民。青年人對(duì)于照明環(huán)境的要求也較高，同一環(huán)境條件下給出的評(píng)價(jià)值較低;且由于中年人生活慣性，評(píng)價(jià)偏高 (見(jiàn)圖3)。

表1 城市街道主觀感受統(tǒng)計(jì)

圖2 不同性別對(duì)照明環(huán)境的要求指數(shù)比較

圖3 不同年齡對(duì)照明環(huán)境的要求指數(shù)比較

4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，從主觀評(píng)價(jià)的20條道路中隨機(jī)抽取9條道路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，且這9條道路平均分布在三個(gè)等級(jí)中。

(1)平均照度

圖4為城市內(nèi)9條街道的道路平均照度分布與比較，參考我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，快速路、主干路(含迎賓路、通向政府機(jī)關(guān)和大型公共建筑的主要道路，位于市中心或商業(yè)中心的道路)的路面平均照度Eav(lx)，選擇道路照度20 lx/30 lx作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。由于該城市為小城市，所以選低級(jí)照度值20 lx作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。9條街道中只有2條道路建設(shè)街與工業(yè)園區(qū)的平均照度之滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，總體照明情況基本不能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。而且通過(guò)實(shí)地考察，滿足標(biāo)準(zhǔn)的兩條街道為2車道雙側(cè)布燈，其余7條街道為6車道雙側(cè)布燈。

圖4 城市道路平均照度比較

(2)照度均勻度

圖5為該城市9條街道的照度均勻度的對(duì)比與分布。在 《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，均勻照度最小值應(yīng)為0.4。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，只有3條道路，建設(shè)街、工業(yè)園路與高速路滿足照度均勻度要求。其中新興路與人民大街的照度均勻度最低，分別是0.23和0.19。

圖5 城市道路照度均勻度比較

(3)最小水平照度

路面上最小照度與平均照度相差不能太大，以免影響駕駛員對(duì)較暗區(qū)域障礙物的察覺(jué)率，所以在標(biāo)準(zhǔn)中同時(shí)對(duì)最小水平照度做出了要求。圖6為城市中9條道路最小水平照度分布與比較，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，供行人、非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車混合使用的最小水平照度Emin(lx)，選擇商業(yè)區(qū)大流量的人行道路的7.5 lx作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)。9條道路最小水平照度的平均值只有2條道路，其中新興路最小水平照度值只有2.3 lx，人民大街為2.4 lx。

圖6 城市道路最小水平照度比較

(4)環(huán)境比

圖7為該城市9條街道的環(huán)境比的比較。在標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定環(huán)境比為0.5。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分道路的環(huán)境比都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。但是由于新興路與東環(huán)路路燈下樹(shù)木遮擋較為嚴(yán)重，影響了道路內(nèi)側(cè)的照度值，使之未滿足標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 城市道路環(huán)境比比較

5 用電現(xiàn)狀

現(xiàn)今彰武縣已采用經(jīng)緯控制的智能控制方式，但照明設(shè)施的陳舊、設(shè)計(jì)方式的不合理仍然造成電力與能源的大量浪費(fèi)。城市內(nèi)部大量采用高壓鈉燈，并且汞燈仍然在應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，用于道路照明的250 W高壓鈉燈1702盞，200 W汞燈17盞，且在廣場(chǎng)的部分景觀燈為白熾燈，則消耗功率為428.9 kW。若把光源替換成LED，且達(dá)到同樣照明效果，則LED消耗的功率為372.5 kW，可節(jié)約56.4 kW，這樣一年可省電4.9億千瓦時(shí)，即在道路照明中可節(jié)約直接經(jīng)濟(jì)效益約1.5億。隨著LED技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，LED路燈產(chǎn)品達(dá)到日趨滿足道路照明需求，可大量采用以達(dá)到節(jié)能減排的效果。

6 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)遼寧省彰武縣城市道路照明的分析研究，找到中小城市尤其是新興中小城市照明狀況的問(wèn)題所在。今后采用適當(dāng)?shù)拇胧┡c技術(shù)，可明顯改善中小城市照明質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

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