婁金秀，馬建華

(河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475004)

交通噪聲是城市中最主要的噪聲源。許多居民住宅樓和涉外飯店位于街道兩側(cè)，直接或間接受到交通噪聲的影響[1]。城市環(huán)境噪聲的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)已有大量的工作，尤其是對(duì)城市交通噪聲的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[2―4]。目前，我國(guó)對(duì)區(qū)域噪聲的表達(dá)大多著重于平面分布上，且運(yùn)用Kriging插值法得到其噪聲分布圖。此方法繪制噪聲分布圖需要時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性較差，且只能評(píng)價(jià)已有道路的噪聲影響，難以彌補(bǔ)同步性、人力物力耗費(fèi)大等方面的不足。而借助模型可以對(duì)擬建項(xiàng)目的降噪方案進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，提高效率和節(jié)約成本，是今后噪聲評(píng)價(jià)的發(fā)展方向[5]。各國(guó)相繼開發(fā)了基于當(dāng)?shù)厍闆r的道路交通噪聲預(yù)測(cè)模型，并與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)相結(jié)合，客觀地分析交通噪聲對(duì)受體的影響[6]。在我國(guó)的噪聲影響評(píng)價(jià)中，Cadna/A軟件被廣泛認(rèn)可，如鄭慶峰等[7]以上海市為例，運(yùn)用Cadna/A軟件得出噪聲在垂直方向上的分布狀況；李憲同等[8]以北京市為例，運(yùn)用Cadna/A軟件預(yù)測(cè)噪聲在建筑物立面上的分布情況。其研究對(duì)象均為大城市的噪聲垂直分布，道路寬度大于40 m；對(duì)于中小城市來說，道路較窄，車流量較少，用Cadna/A軟件開展中小城市的噪聲預(yù)測(cè)是否準(zhǔn)確，噪聲在建筑物立面上的分布情況如何，尚需進(jìn)一步開展案例研究。本文以中小省市開封市為例，選擇某住宅小區(qū)建筑群為研究對(duì)象，實(shí)地獲取小區(qū)周圍道路寬度、車輛限速、車流量、小區(qū)建筑物高度等信息，利用Cadna/A軟件預(yù)測(cè)噪聲在單體建筑上的分布情況。針對(duì)臨街高層住宅樓，實(shí)地監(jiān)測(cè)其不同樓層的晝間噪聲分布情況，以驗(yàn)證軟件預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

1 研究方法

1.1 Caddnnaa//AA軟件簡(jiǎn)介

Cadna/A軟件是德國(guó)交通部發(fā)布的以Leq為評(píng)價(jià)指標(biāo)的RLS 90模型為基礎(chǔ)、基于ISO 9613標(biāo)準(zhǔn)、利用Windows作為操作平臺(tái)的噪聲模擬軟件。該系統(tǒng)對(duì)噪聲物理原理的描述、聲源條件的界定、噪聲傳播過程中考慮的影響因素以及噪聲計(jì)算等都與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的有關(guān)規(guī)定相同。利用Cadna/A軟件預(yù)測(cè)的電廠、公路、鐵路、生活小區(qū)環(huán)境噪聲水平與利用我國(guó)HJ/T2.4-1995規(guī)定的方法所得到的結(jié)果基本相同。經(jīng)國(guó)家環(huán)?？偩汁h(huán)境工程評(píng)估中心認(rèn)證,該軟件理論基礎(chǔ)與GB/T17247.2-1998要求一致，適用于城市或區(qū)域環(huán)境噪聲的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和控制方案設(shè)計(jì)。

Cadna/A具有強(qiáng)大的計(jì)算模擬功能。它可以同時(shí)預(yù)測(cè)各類噪聲源的復(fù)合影響，對(duì)聲源和預(yù)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量沒有限制；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，也可用不同頻段的聲壓值表示；任意形狀的建筑群、綠化帶和地形均可作為聲屏障予以考慮。軟件中的參數(shù)可以調(diào)整，因此可用于噪聲控制設(shè)計(jì)效果分析。從聲源定義、參數(shù)設(shè)定、模擬計(jì)算到結(jié)果表達(dá)與評(píng)價(jià)構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，其三維彩圖輸出方式使預(yù)測(cè)結(jié)果更加可視化和形象化。

1.2 研究區(qū)域的選擇

本文選擇位于開封市豪德廣場(chǎng)西南角、宋城路南側(cè)、金明大道西側(cè)的東京新城小區(qū)為研究對(duì)象，展開立體噪聲模擬預(yù)測(cè)研究。豪德廣場(chǎng)周邊分布多個(gè)高檔住宅小區(qū)（本研究的小區(qū)就是其中之一），人口比較密集，開展廣場(chǎng)周圍噪聲的研究具有很大的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，宋城路、金明大道為開封市主要交通運(yùn)輸?shù)缆分?，來往車輛密集，噪聲較大，并且周圍建筑稀疏，有利于噪聲在空間上的傳播擴(kuò)散，具有較強(qiáng)的代表性。

1.3 軟件參數(shù)的選擇與獲取

根據(jù)模型要求，本研究考慮的主要參數(shù)有道路寬度、道路薄度、車輛限速、車流量、大車（車重≥2.8 t）比例、建筑物高度、級(jí)反射等。道路寬度、車流量、大車比例現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的，車輛限速由開封市交通管理部門提供；考慮到開封地處平原，路面為光滑瀝青路面等實(shí)際，本研究設(shè)計(jì)的主要道路參數(shù)見表1。

1.4 噪聲監(jiān)測(cè)儀器和方法

為了驗(yàn)證Cadna/A軟件的預(yù)測(cè)精度，作者選擇東京新城小區(qū)某棟高層居民樓，如圖1中A樓所示，進(jìn)行噪聲垂直分布狀況的實(shí)際測(cè)量。該建筑共17層，高度為51 m，其臨路的外墻距離道路中心水平距離15 m。監(jiān)測(cè)其1至9層、11層、13層、15層、17層室外樓梯的噪聲值，監(jiān)測(cè)時(shí)將儀器伸出窗外1 m處。監(jiān)測(cè)時(shí)間是2013年3月10日，監(jiān)測(cè)時(shí)間段為6:00～22:00。由于7層的噪聲值達(dá)到最大，8層、9層噪聲明顯衰減，所以9層以上偶數(shù)層未進(jìn)行監(jiān)測(cè)。使用儀器為HS 6288 E型噪聲頻譜分析儀（上海）。噪聲監(jiān)測(cè)按照GB 3096-2008的規(guī)范附錄C（噪聲敏感建筑物監(jiān)測(cè)方法）[9]執(zhí)行。每樓層監(jiān)測(cè)13次，每次監(jiān)測(cè)20 min連續(xù)等效A聲級(jí)值，然后計(jì)算平均A聲級(jí)。因?yàn)槌鞘薪煌ǖ缆吩肼曃廴九c機(jī)動(dòng)車輛、人口分布、道路狀況和車流量等因素有著明顯的正相關(guān)性[10,11]，所以風(fēng)速小于5.0 m/s時(shí)在測(cè)量噪聲的同時(shí)統(tǒng)計(jì)車流量，不同樓層車流量相差在10%時(shí)統(tǒng)計(jì)為同一次監(jiān)測(cè)結(jié)果，確保監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

2 建筑物立體噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果分析

2.1 立體噪聲圖繪制與分析

首先將經(jīng)過Arc Gis軟件數(shù)字化后的住宅小區(qū)建筑物地圖導(dǎo)入Cadna/A中，建立三維仿真模型；然后在軟件中輸入表1中的參數(shù)，對(duì)其高層建筑物立體噪聲進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)（圖1）。

布先隨著高度的增加而增大，達(dá)到最大值之后又隨著高度的增大而減小。以圖1單體建筑物A為例，其噪聲預(yù)測(cè)值的垂直變化見圖2。由圖2可見，1樓的噪聲級(jí)最小，約64 dB；向上逐漸增大，在7樓附近（距地面約22 m）達(dá)到最大值，約72 dB；之后隨著高度的增加又逐漸減小，17樓的噪聲級(jí)約66 dB。

表1 道路主要參數(shù)

圖1 住宅小區(qū)建筑物噪聲立體分布圖

圖2 A棟單體建筑噪聲預(yù)測(cè)值垂直變化

噪聲強(qiáng)度隨高度上升呈先增大后減小的垂直分布的原因可能是多方面的。李本剛等[12]和李家兵[13]認(rèn)為，噪聲的這種垂直分布主要是由于建筑物之間的相互阻擋作用造成的。吳靜[14]認(rèn)為，垂直距離增加不能明顯增大與噪聲源的直線距離，噪聲隨著高度的增加而加重。李憲同等[8]的研究結(jié)果表明，在一定高度下道路交通噪聲呈面聲源，隨著建筑物高度增加，影響敏感點(diǎn)的噪聲源面積增大，聲級(jí)也會(huì)增加；到達(dá)一定高度后，道路交通噪聲呈現(xiàn)線聲源特性，隨高度增加聲級(jí)遞減。另外，噪聲的傳播與衰減與噪聲源附近的地表粗糙程度也有一定關(guān)系[15]。就本研究來看，最大噪聲出現(xiàn)在距地面約22 m的高度附近，這與該處的道路寬度以及周圍的環(huán)境狀況有關(guān)。

雖然地面粗糙度的增加并不能地降低最大噪聲高度[8]，但實(shí)踐和理論都證明可以有效地降低不同高度上噪聲級(jí)。據(jù)劉培杰等[15]研究，與混凝土路面相比，采用多孔瀝青路面，可降低汽車輪胎與地面之間的接觸噪聲級(jí)3～4 dB(A)。所以，在城市建設(shè)中應(yīng)盡量增加地面粗糙度（如增大道路防護(hù)林或綠籬寬度、增加常綠闊葉樹種的比例、變混凝土路面為多孔瀝青路面等等措施）。

2.2 噪聲預(yù)測(cè)值的精度驗(yàn)證

對(duì)圖1中A棟單體建筑物不同樓層的監(jiān)測(cè)噪聲值與軟件預(yù)測(cè)噪聲值進(jìn)行對(duì)比，如表2，可以看出，預(yù)測(cè)值與監(jiān)測(cè)值的相對(duì)誤差均在±2 dB以內(nèi)，Cadna/A軟件預(yù)測(cè)精度達(dá)到了97%以上。因此，實(shí)測(cè)噪聲值與軟件預(yù)測(cè)結(jié)果相十分吻合，表明Cadna/A軟件適用于開封市這類中等城市的交通噪聲的預(yù)測(cè)。

表2 某單體建筑物立體噪聲預(yù)測(cè)精度驗(yàn)證

由表2可見，除第8樓的噪聲預(yù)測(cè)值稍大于實(shí)測(cè)值外，其他樓層均稍低于實(shí)測(cè)值。其原因可能是Cadna/A軟件的預(yù)測(cè)噪聲主要考慮道路等相關(guān)參數(shù)，而沒有考慮人類活動(dòng)、風(fēng)聲所帶來的影響，故預(yù)測(cè)值往往低于實(shí)測(cè)值。樓層越低受人類活動(dòng)的影響越明顯，故誤差越大；樓層越高風(fēng)的影響越明顯，其誤差也越大。

3 結(jié)語

本文利用Cadna/A軟件對(duì)開封市某住宅小區(qū)建筑群立體噪聲進(jìn)行了預(yù)測(cè)和精度驗(yàn)證。結(jié)果表明：

（1）噪聲在垂直方向上隨著高度的增加，呈先增大后減小的趨勢(shì)，最大噪聲高度約22 m；

（2）通過實(shí)地噪聲監(jiān)測(cè)，模型預(yù)測(cè)的精度達(dá)到了97%以上，Cadna/A軟件適用于開封市這類中小城市道路交通的噪聲預(yù)測(cè)，是一款預(yù)測(cè)精度很高的軟件；

（3）為了降低噪聲高度的聲級(jí)，在城市規(guī)劃中應(yīng)盡量增加地面粗糙度。

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