郭曉峰 李曉東

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基于Cadna/A軟件的高架道路噪聲影響評價研究

郭曉峰1李曉東2﹡

1.國家海洋局第三海洋研究所；2.上海船舶運輸科學研究所

交通噪聲已成為城市的主要噪聲污染源，而高架道路在城市道路的比重正逐步增大，由于道路結構的改變形成了特殊的噪聲聲場及分布規(guī)律。該文結合工程實例，詳細介紹了Cadna/A軟件在高架道路聲環(huán)境影響評價中的應用。

Cadna/A 高架道路 噪聲

1 引言

隨著城市化進程的不斷加快，為緩解日益嚴重的城市交通壓力和交通擁擠現(xiàn)狀，許多城市紛紛在城市內交通干道、大型十字路口修建高架橋——地面復合型道路，通過這種立體式的道路結構可以很好地緩解交通壓力，減少車輛阻塞現(xiàn)象。但是，由于這種立體式道路結構方便行車從而使車速上升、車流量加大，導致這種結構的道路噪聲污染也在日益上升。此外，道路結構的改變也形成了特殊的噪聲聲場及分布規(guī)律，有別于普通道路。

本研究以引進的德國Datakustik公司出品的Cadna/A環(huán)境噪聲預測模擬軟件，模擬上海青虹路高架道路的交通噪聲污染狀況，預測評價其對道路兩側敏感點的影響。

2 青虹路高架道路工程概況

青虹路高架工程是上海市虹橋綜合交通樞紐中“一縱三橫”的快速路網布局的重要組成部分。工程全線位于上海市青浦區(qū)和閔行區(qū)境內，路線呈東西走向，西起A5嘉金高速公路，東至嘉閔高架路，包含高架路與地面道路兩部分，高架與地面道路共線，全長3.7km。其中高架部分按城市快速路標準設計，雙向六車道，設計車速80km/h，地面道路為崧澤大道，按城市主干路標準設計，雙向六車道，設計車速50km/h。

高架道路具體斷面布置如圖1所示。

圖1 一體式高架標準橫斷面（6+2）1:200

3 區(qū)域聲環(huán)境現(xiàn)狀

根據(jù)工程設計圖紙并結合現(xiàn)場調查結果，項目沿線共計3個敏感點，分別為二聯(lián)3隊、二聯(lián)4隊和二聯(lián)新村，其中二聯(lián)3隊、二聯(lián)4隊為典型農村2層建筑，二聯(lián)新村為5樓多層建筑小區(qū)。監(jiān)測結果表明，沿線敏感點晝間噪聲級在53.0～55.9 dB(A)之間，夜間噪聲級在48.1～49.8dB(A)之間，全部滿足《聲環(huán)境質量標準》中的2類標準。

由此可見，工程區(qū)周邊聲環(huán)境質量現(xiàn)狀良好，高架道路的修建將對沿線的聲環(huán)境造成不利影響，有必要對工程建成通車后的聲環(huán)境影響進行科學的預測分析。

4 傳統(tǒng)預測模型的不足和Cadna/A軟件簡介

目前，國內噪聲預測使用較多的是美國聯(lián)邦高速公路管理局發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級LAeq為評價指標的FHWA高速公路交通噪聲預測模型，該預測模式對于高速公路以及高等級公路有較好的適用性，但是對于市政道路、高架道路等，在預測時則有一定的偏差，在預測高架及地面的復合式道路影響時，不能準確預測噪聲的傳播規(guī)律，也不能考慮實際中存在的如高架橋底部產生的噪聲反射等影響因素，從而無法很好地模擬其實際的聲場擴散，而Cadna/A計算軟件則可以很好地解決這個問題。

Cadna/A是基于德國RLS90通用計算模型的噪聲模擬軟件，該軟件主要依據(jù)ISO9613、RLS-90、Schall03等標準，并采用專業(yè)領域內認可的方法進行修正，計算精度經德國環(huán)保局檢測得到認可，在德國公路、鐵路運輸部門應用得到好評，并已經通過我國國家環(huán)?？偩汁h(huán)境工程評估中心評審認證，軟件可以三維模擬區(qū)域聲級分布。其主要特點包括：

①Cadna/A軟件計算原理源于國際標準化組織規(guī)定的ISO9613－2:1996《戶外聲傳播的衰減的計算方法》、軟件中對噪聲物理原理的描述、聲源條件的界定、噪聲傳播過程中應考慮的影響因素以及噪聲計算模式等方面與國際標準化組織的有關規(guī)定完全相同。我國公布的GB/T17247.2—1998《聲學戶外聲傳播的衰減第2部分：一般計算方法》，等效采用了國際標準化組織規(guī)定的ISO9613—2:1996標準。因此Cadna/A軟件的計算方法與我國聲傳播衰減的計算方法原則上是一致的。

②Cadna/A軟件具有較強的計算模擬功能?？梢酝瑫r預測各類噪聲源（點聲源、線聲源、任意形狀的面聲源）的復合影響，對聲源和預測點的數(shù)量沒有限制，噪聲源的輻射聲壓級和計算結果既可以用A計權值表示，也可以用不同頻段的聲壓值表示，任意形狀的建筑物群、綠化林帶和地形均可作為聲屏障予以考慮。由于參數(shù)可以調整，可用于噪聲控制設計效果分析，其屏障高度優(yōu)化功能可以廣泛用于道路等噪聲控制工程的設計。

③Cadna/A軟件流程設計合理，功能齊全，用戶界面友好，操作方便，易于掌握使用。從聲源定義、參數(shù)設定、模擬計算到結果表述與評價，構成一個完整的系統(tǒng)，可實現(xiàn)功能轉換和源、構建物與受體點的確定，具有多種數(shù)據(jù)輸入接口和輸出方式，特別是三維彩色圖形輸出方式使預測結果更加可視化和形象化。

5 噪聲影響預測與評價

5.1 對營運近期（2010年）及遠期（2030年）沿線聲環(huán)境敏感點噪聲進行預測及評價。

5.2 由于高架道路不同于普通的地面道路，并且敏感點二聯(lián)新區(qū)為多層建筑，噪聲對敏感點的影響程度與建筑物距道路的距離、高度、疏密等空間參數(shù)密切相關，單純水平自由聲場不能很好地模擬噪聲隨高度變化分布情況，因此噪聲預測增加考慮聲環(huán)境垂直聲場分布分析。

5.3 Cadna/A軟件中噪聲預測的主要技術參數(shù)為：高架道路行車速度80 km/h，晝間每小時絕對車流量1745輛，夜間每小時絕對車流量371輛，車型比（大車/小車為1/10）。地面道路行車速度50 km/h；晝間每小時絕對車流量644輛，夜間每小時絕對車流量137輛，大車比例約15%。沿線敏感點的預測結果見表1，垂直聲場的分布見圖2～圖4。

表1 沿線敏感點聲環(huán)境預測結果（單位：dB（A））

由表1預測結果可知，青虹路高架工程建成后對沿線敏感點聲環(huán)境影響較大，敏感點晝間噪聲值在62.1～66.9dB(A)之間，最大超標6.9dB(A)；夜間噪聲在55.3～60.1 dB(A)之間，最大超標量達10.1dB(A)。

從垂直聲場分布圖可知，由于受擬建項目地面道路和高架道路雙重交通噪聲的影響，隨著高度的增加，噪聲級呈逐步上升趨勢，一般5層噪聲值比底層高約4～5 dB(A)。

同時，根據(jù)圖示聲場分布可知，地面道路噪聲經高架橋底部區(qū)域將產生反射后向道路兩側傾斜向上擴散，導致紅線附近地面道路噪聲影響較無高架時有約1dB左右的增量。本工程由于地面路噪聲源強與高架相比較低，因此，圖示顯示的反射效果并不十分明顯。一般而言，如果地面路噪聲與高架相比相當，則該反射噪聲對近道路建筑物影響不容忽視。如日本等發(fā)達國家，通常在近敏感建筑的高架橋底部涂裝吸聲材料以降低該反射噪聲影響。

圖2 基于Cadna/A軟件的青虹路高架道路三維仿真模擬

圖3 高架道路近期晝間交通噪聲垂直聲場分布

圖4 高架道路近期夜間交通噪聲垂直聲場分布

6 結論

綜上分析可知，運用Cadna/A軟件分析預測高架道路等復雜的交通噪聲在環(huán)境影響評價中非常有意義，可獲得典型受聲點的預測值、垂直聲場分布圖等噪聲分布信息，充分了解、評價受體的噪聲污染情況。在城市高架道路兩側的噪聲預測中，通過Cadna/A軟件可以清楚知道臨路兩側不同噪聲功能區(qū)域，特別是后排建筑物受噪聲影響范圍、程度及達標距離等，可為建設單位落實降噪方案提供有效的理論依據(jù)和技術支持。

但是，在應用Cadna/A軟件中也應注意，該軟件在模擬復雜聲源在復雜環(huán)境下的噪聲影響方面使用方便，計算結果及圖形一目了然，但在聲源源強確定方面，與國內稍有差別，應作一定修正。以道路為例，由于其源強默認按德國RLS-90規(guī)范確定，其單車源強與中國也不相同，根據(jù)筆者對大量道路的監(jiān)測結果結合Cadna/A的驗證計算，一般在小車比例較高的道路，可基本不修正或修正約+1dB(A)，在大車比例很高的道路（如上海市外環(huán)線等），則源強修正較大，一般應達到3dB(A)左右。因此，推動Cadna/A軟件的參數(shù)國情化和系列化工作，建立符合我國實際狀況的交通噪聲預測與評價系統(tǒng)，對推動我國的聲環(huán)境評價、城市規(guī)劃和建筑設計等將具有積極的意義。

[1] 夏平,徐碧華,宣燕. 用Cadna/A軟件預測橋梁交通噪聲及應用分析[J].應用聲學,2007, 26(4):208-212.

[2] 李曉東,郭曉峰.青虹路（暫名）新建工程環(huán)境影響報告書[R].上海船舶運輸科學研究所，2007.

[3] Cadna/A Manual[Z]，Datakusitc公司，2008.

通訊作者：李曉東，Email：lixdman@gmail.com。