福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 林 峰

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高速公路噪聲距離衰減規(guī)律分析

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 林 峰

根據(jù)高速公路噪聲的現(xiàn)場測試結(jié)果，采用相關(guān)分析方法，求出噪聲級(jí)和距離的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式，得到高速公路噪聲距離衰減的規(guī)律。

高速公路 噪聲 距離衰減

1 前言

隨著我國高速公路建設(shè)速度的加快，高速公路產(chǎn)生的噪聲污染問題越來越引起人們的關(guān)注。公路交通噪聲及其傳播規(guī)律的研究迅速地拓展到高速公路，公路交通噪聲的預(yù)測模式已被廣泛應(yīng)用于高速公路的噪聲預(yù)測?！董h(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》（HJ/T2.4-1995）提出用美國聯(lián)邦公路管理局（FHWA）的預(yù)測模式，《公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》JTJ 005-1996（試行）和JTG B03-2006也分別提出各自的預(yù)測模式。2010年，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009，代替HJ/T2.4-1995，于2010年4月1日開始實(shí)施，目前普遍使用其規(guī)定的公路交通運(yùn)輸噪聲預(yù)測模式進(jìn)行高速公路的噪聲預(yù)測。

公路交通運(yùn)輸噪聲預(yù)測模式的主要參數(shù)是車輛噪聲源強(qiáng)和距離衰減量?！董h(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009的預(yù)測模式未涉及車輛噪聲源強(qiáng)的計(jì)算問題?！豆方ㄔO(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTJ 005-1996和JTG B03-2006）均提出了車輛噪聲源強(qiáng)的計(jì)算方法。近年來隨著車輛制造技術(shù)的發(fā)展，車輛噪聲有所降低，且高速公路行駛車輛的車速較快，車況與其他公路也有所不同，因此車輛噪聲源強(qiáng)的各種計(jì)算方法一直未能得到廣泛的認(rèn)同。目前比較認(rèn)可的方法是對(duì)同類道路且車速相近的各類車型的車輛噪聲進(jìn)行監(jiān)測，采用類比分析得到水平距離7.5米處的能量平均A聲級(jí)。本文不討論車輛噪聲源強(qiáng)問題。

《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009的預(yù)測模式的基本模式為單車道模式，其距離衰減量主要取決于車道中心到預(yù)測點(diǎn)的擴(kuò)散衰減和地面效應(yīng)衰減，再將各個(gè)車道噪聲對(duì)預(yù)測點(diǎn)的影響聲級(jí)迭加，得到公路噪聲影響的預(yù)測結(jié)果。因此，其距離衰減的規(guī)律不夠直觀，不能直接表述不同距離的衰減量與距離的關(guān)系。

高速公路噪聲距離衰減規(guī)律的直觀表述形式是求出水平面上垂直于高速公路的線上各點(diǎn)的噪聲級(jí)和距離的函數(shù)關(guān)系式。此關(guān)系式包含了各車道各車型的車輛噪聲級(jí)、車流量、車速和地面效應(yīng)衰減等因素的總體影響結(jié)果。本文根據(jù)對(duì)已運(yùn)營的高速公路噪聲的現(xiàn)場測試結(jié)果，采用相關(guān)分析的方法，在保證較高相關(guān)性的前提下，得到噪聲級(jí)和距離的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。

2 現(xiàn)場測試

為了研究高速公路交通噪聲的距離衰減規(guī)律，現(xiàn)場測試選擇足夠長的平直道路并在途經(jīng)的開闊平坦的曠野中進(jìn)行。在垂直于高速公路的直線上設(shè)置6個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)位于距離主車道中心線5m、35m、65m、95m、125m、155m處。為避免因地形高差所帶來的附加衰減和影響，各測點(diǎn)均在高于路面1.2m的同一水平面上。

現(xiàn)場測試分別在福泉高速公路莆田段(K83+300)、廈漳高速公路東孚段(K245+600)及漳龍高速公路浮蔡段(K94+400)三處實(shí)施，測量分晝間和夜間兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行。

現(xiàn)場測試使用6臺(tái)同一廠家同期生產(chǎn)的同型號(hào)聲級(jí)計(jì)進(jìn)行測量。測量前先用同一個(gè)聲級(jí)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)，并在同一點(diǎn)位同步測量高速公路交通噪聲20分鐘，6臺(tái)儀器的LAeq測量值極差小于0.5dB，以保證儀器的差異造成測量誤差。對(duì)6個(gè)測點(diǎn)同樣采取同步測量的方法測量20分鐘。

高速公路交通噪聲距離衰減的測量結(jié)果詳見表1。

表1 高速公路交通噪聲距離衰減測量結(jié)果 單位：LAeq,dB

3 高速公路噪聲級(jí)與距離的函數(shù)關(guān)系式

《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009預(yù)測模式的基本表達(dá)式如下：

式中：

(h)——第i類車的小時(shí)等效聲級(jí)，dB(A)；

N——晝間，夜間通過某預(yù)測點(diǎn)的第i類平均小時(shí)車流量，輛/h；在指定的時(shí)間T(1h)內(nèi)；

——從車道中心線到預(yù)測點(diǎn)的距離，m；

V——第i類車的平均車速，km/h；

——計(jì)算等效聲級(jí)的時(shí)間，1h；

Ψ、Ψ——預(yù)測點(diǎn)到有限長路段兩端的張角，弧度；

ΔL——由其他因素引起的修正量，dB(A)。

預(yù)測模式為單車道模式，我省目前的高速公路大多為雙向4車道，應(yīng)分別計(jì)算各車道對(duì)預(yù)測點(diǎn)的聲級(jí)后，經(jīng)疊加后得到貢獻(xiàn)值。對(duì)高速公路而言，高聲級(jí)的大、中型車輛一般在主車道行駛，因此最靠近預(yù)測點(diǎn)的主車道噪聲影響最大。在求取高速公路噪聲級(jí)與距離的函數(shù)關(guān)系式時(shí)可以將主車道中心線到預(yù)測點(diǎn)的距離r作為自變量，求得預(yù)測點(diǎn)的A聲級(jí)LA與r的關(guān)系式。

相關(guān)分析一般采用一元線性回歸的方法，但由現(xiàn)場測試的結(jié)果分析，LA與r的線性關(guān)系規(guī)律不顯著，顯然不適合使用線性關(guān)系表達(dá)式進(jìn)行相關(guān)分析。由預(yù)測模式可以看出，求取LA與r的關(guān)系，可以嘗試先將r取自然對(duì)數(shù)，再求取LA與lgr的相關(guān)關(guān)系。高速公路噪聲級(jí)與距離的函數(shù)關(guān)系式相關(guān)分析仍可采用一元線性回歸的方法，函數(shù)關(guān)系表達(dá)式：LA＝a＋b×lgr ，a、b為系數(shù)，所得到的回歸方程見表2。

表2 高速公路交通噪聲級(jí)距離衰減相關(guān)分析結(jié)果

4 結(jié)論與分析

由相關(guān)分析結(jié)果可知，高速公路噪聲級(jí)與距離的函數(shù)關(guān)系式用LA＝a＋b×lgr作為表達(dá)式，采用一元線性回歸的方法進(jìn)行相關(guān)分析，各條高速公路無論白天或夜間的多次測量結(jié)果，其回歸方程的相關(guān)系數(shù)γ均大于0.99，表明了高速公路不同距離的噪聲級(jí)與距離的對(duì)數(shù)值有顯著的相關(guān)性，函數(shù)關(guān)系表達(dá)式合理。高速公路交通噪聲級(jí)距離衰減規(guī)律與距離的對(duì)數(shù)值密切相關(guān)。

對(duì)高速公路交通噪聲級(jí)距離衰減規(guī)律的分析結(jié)果，各條高速公路多次測量結(jié)果的重現(xiàn)性很高，距離衰減量相當(dāng)接近，距離衰減系數(shù)b的取值范圍為12.12～13.43，即距離增加一倍，噪聲級(jí)衰減量3.6～4.1dB。高速公路交通噪聲級(jí)距離衰減量比點(diǎn)聲源幾何發(fā)散衰減小，比線聲源幾何發(fā)散衰減大，高速公路交通噪聲級(jí)聲源幾何發(fā)散衰減規(guī)律介于點(diǎn)聲源和線聲源之間，類似于有限長線聲源。

高速公路交通噪聲級(jí)的距離衰減規(guī)律在高速公路噪聲影響的管理、噪聲的預(yù)測、公路兩側(cè)建設(shè)的規(guī)劃控制以及高速公路噪聲影響的控制措施等方面有廣泛的指導(dǎo)意義。

另外，關(guān)系式中系數(shù)a的值取決與車輛噪聲級(jí)、車速和車流量等因素，不作為本文的討論內(nèi)容。