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(píng)價(jià)研究

郭曉峰1李曉東2﹡

1.國(guó)家海洋局第三海洋研究所；2.上海船舶運(yùn)輸科學(xué)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(jié)構(gòu)的改變形成了特殊的噪聲聲場(chǎng)及分布規(guī)律。該文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了Cadna/A軟件在高架道路聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

Cadna/A 高架道路 噪聲

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，為緩解日益嚴(yán)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(nèi)交通干道、大型十字路口修建高架橋——地面復(fù)合型道路，通過(guò)這種立體式的道路結(jié)構(gòu)可以很好地緩解交通壓力，減少車(chē)輛阻塞現(xiàn)象。但是，由于這種立體式道路結(jié)構(gòu)方便行車(chē)從而使車(chē)速上升、車(chē)流量加大，導(dǎo)致這種結(jié)構(gòu)的道路噪聲污染也在日益上升。此外，道路結(jié)構(gòu)的改變也形成了特殊的噪聲聲場(chǎng)及分布規(guī)律，有別于普通道路。

本研究以引進(jìn)的德國(guó)Datakustik公司出品的Cadna/A環(huán)境噪聲預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)評(píng)價(jià)其對(duì)道路兩側(cè)敏感點(diǎn)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(wǎng)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(nèi)，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(zhǎng)3.7km。其中高架部分按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)車(chē)速80km/h，地面道路為崧澤大道，按城市主干路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，雙向六車(chē)道，設(shè)計(jì)車(chē)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(biāo)準(zhǔn)橫斷面（6+2）1:200

3 區(qū)域聲環(huán)境現(xiàn)狀

根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，項(xiàng)目沿線共計(jì)3個(gè)敏感點(diǎn)，分別為二聯(lián)3隊(duì)、二聯(lián)4隊(duì)和二聯(lián)新村，其中二聯(lián)3隊(duì)、二聯(lián)4隊(duì)為典型農(nóng)村2層建筑，二聯(lián)新村為5樓多層建筑小區(qū)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，沿線敏感點(diǎn)晝間噪聲級(jí)在53.0～55.9 dB(A)之間，夜間噪聲級(jí)在48.1～49.8dB(A)之間，全部滿(mǎn)足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

由此可見(jiàn)，工程區(qū)周邊聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀良好，高架道路的修建將對(duì)沿線的聲環(huán)境造成不利影響，有必要對(duì)工程建成通車(chē)后的聲環(huán)境影響進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)分析。

4 傳統(tǒng)預(yù)測(cè)模型的不足和Cadna/A軟件簡(jiǎn)介

目前，國(guó)內(nèi)噪聲預(yù)測(cè)使用較多的是美國(guó)聯(lián)邦高速公路管理局發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級(jí)LAeq為評(píng)價(jià)指標(biāo)的FHWA高速公路交通噪聲預(yù)測(cè)模型，該預(yù)測(cè)模式對(duì)于高速公路以及高等級(jí)公路有較好的適用性，但是對(duì)于市政道路、高架道路等，在預(yù)測(cè)時(shí)則有一定的偏差，在預(yù)測(cè)高架及地面的復(fù)合式道路影響時(shí)，不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)噪聲的傳播規(guī)律，也不能考慮實(shí)際中存在的如高架橋底部產(chǎn)生的噪聲反射等影響因素，從而無(wú)法很好地模擬其實(shí)際的聲場(chǎng)擴(kuò)散，而Cadna/A計(jì)算軟件則可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

Cadna/A是基于德國(guó)RLS90通用計(jì)算模型的噪聲模擬軟件，該軟件主要依據(jù)ISO9613、RLS-90、Schall03等標(biāo)準(zhǔn)，并采用專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)可的方法進(jìn)行修正，計(jì)算精度經(jīng)德國(guó)環(huán)保局檢測(cè)得到認(rèn)可，在德國(guó)公路、鐵路運(yùn)輸部門(mén)應(yīng)用得到好評(píng)，并已經(jīng)通過(guò)我國(guó)國(guó)家環(huán)?？偩汁h(huán)境工程評(píng)估中心評(píng)審認(rèn)證，軟件可以三維模擬區(qū)域聲級(jí)分布。其主要特點(diǎn)包括：

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

②Cadna/A軟件具有較強(qiáng)的計(jì)算模擬功能?？梢酝瑫r(shí)預(yù)測(cè)各類(lèi)噪聲源（點(diǎn)聲源、線聲源、任意形狀的面聲源）的復(fù)合影響，對(duì)聲源和預(yù)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量沒(méi)有限制，噪聲源的輻射聲壓級(jí)和計(jì)算結(jié)果既可以用A計(jì)權(quán)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(diào)整，可用于噪聲控制設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。

③Cadna/A軟件流程設(shè)計(jì)合理，功能齊全，用戶(hù)界面友好，操作方便，易于掌握使用。從聲源定義、參數(shù)設(shè)定、模擬計(jì)算到結(jié)果表述與評(píng)價(jià)，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換和源、構(gòu)建物與受體點(diǎn)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(yù)測(cè)結(jié)果更加可視化和形象化。

5 噪聲影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

5.1 對(duì)營(yíng)運(yùn)近期（2010年）及遠(yuǎn)期（2030年）沿線聲環(huán)境敏感點(diǎn)噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)。

5.2 由于高架道路不同于普通的地面道路，并且敏感點(diǎn)二聯(lián)新區(qū)為多層建筑，噪聲對(duì)敏感點(diǎn)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(guān)，單純水平自由聲場(chǎng)不能很好地模擬噪聲隨高度變化分布情況，因此噪聲預(yù)測(cè)增加考慮聲環(huán)境垂直聲場(chǎng)分布分析。

5.3 Cadna/A軟件中噪聲預(yù)測(cè)的主要技術(shù)參數(shù)為：高架道路行車(chē)速度80 km/h，晝間每小時(shí)絕對(duì)車(chē)流量1745輛，夜間每小時(shí)絕對(duì)車(chē)流量371輛，車(chē)型比（大車(chē)/小車(chē)為1/10）。地面道路行車(chē)速度50 km/h；晝間每小時(shí)絕對(duì)車(chē)流量644輛，夜間每小時(shí)絕對(duì)車(chē)流量137輛，大車(chē)比例約15%。沿線敏感點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，垂直聲場(chǎng)的分布見(jiàn)圖2～圖4。

表1 沿線敏感點(diǎn)聲環(huán)境預(yù)測(cè)結(jié)果（單位：dB（A））

由表1預(yù)測(cè)結(jié)果可知，青虹路高架工程建成后對(duì)沿線敏感點(diǎn)聲環(huán)境影響較大，敏感點(diǎn)晝間噪聲值在62.1～66.9dB(A)之間，最大超標(biāo)6.9dB(A)；夜間噪聲在55.3～60.1 dB(A)之間，最大超標(biāo)量達(dá)10.1dB(A)。

從垂直聲場(chǎng)分布圖可知，由于受擬建項(xiàng)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(jí)呈逐步上升趨勢(shì)，一般5層噪聲值比底層高約4～5 dB(A)。

同時(shí)，根據(jù)圖示聲場(chǎng)分布可知，地面道路噪聲經(jīng)高架橋底部區(qū)域?qū)a(chǎn)生反射后向道路兩側(cè)傾斜向上擴(kuò)散，導(dǎo)致紅線附近地面道路噪聲影響較無(wú)高架時(shí)有約1dB左右的增量。本工程由于地面路噪聲源強(qiáng)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(dāng)，則該反射噪聲對(duì)近道路建筑物影響不容忽視。如日本等發(fā)達(dá)國(guó)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(chǎng)分布

圖4 高架道路近期夜間交通噪聲垂直聲場(chǎng)分布

6 結(jié)論

綜上分析可知，運(yùn)用Cadna/A軟件分析預(yù)測(cè)高架道路等復(fù)雜的交通噪聲在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中非常有意義，可獲得典型受聲點(diǎn)的預(yù)測(cè)值、垂直聲場(chǎng)分布圖等噪聲分布信息，充分了解、評(píng)價(jià)受體的噪聲污染情況。在城市高架道路兩側(cè)的噪聲預(yù)測(cè)中，通過(guò)Cadna/A軟件可以清楚知道臨路兩側(cè)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(dá)標(biāo)距離等，可為建設(shè)單位落實(shí)降噪方案提供有效的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

但是，在應(yīng)用Cadna/A軟件中也應(yīng)注意，該軟件在模擬復(fù)雜聲源在復(fù)雜環(huán)境下的噪聲影響方面使用方便，計(jì)算結(jié)果及圖形一目了然，但在聲源源強(qiáng)確定方面，與國(guó)內(nèi)稍有差別，應(yīng)作一定修正。以道路為例，由于其源強(qiáng)默認(rèn)按德國(guó)RLS-90規(guī)范確定，其單車(chē)源強(qiáng)與中國(guó)也不相同，根據(jù)筆者對(duì)大量道路的監(jiān)測(cè)結(jié)果結(jié)合Cadna/A的驗(yàn)證計(jì)算，一般在小車(chē)比例較高的道路，可基本不修正或修正約+1dB(A)，在大車(chē)比例很高的道路（如上海市外環(huán)線等），則源強(qiáng)修正較大，一般應(yīng)達(dá)到3dB(A)左右。因此，推動(dòng)Cadna/A軟件的參數(shù)國(guó)情化和系列化工作，建立符合我國(guó)實(shí)際狀況的交通噪聲預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)的聲環(huán)境評(píng)價(jià)、城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)等將具有積極的意義。

[1] 夏平,徐碧華,宣燕. 用Cadna/A軟件預(yù)測(cè)橋梁交通噪聲及應(yīng)用分析[J].應(yīng)用聲學(xué),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(bào)告書(shū)[R].上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所，2007.

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

通訊作者：李曉東，Email：lixdman@gmail.com。