丁文杉?　蔡良才　劉 洲　王海服　丁 飛　杜宜霖

（1空軍工程大學(xué)機(jī)場建筑工程系　西安　710038）（2陜西省公路局　西安　710000）

?研究報告?

某軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲暴露的模化研究?

丁文杉1?蔡良才1劉 洲1王海服1丁 飛1杜宜霖2

（1空軍工程大學(xué)機(jī)場建筑工程系西安710038）（2陜西省公路局西安710000）

針對軍用機(jī)場飛機(jī)飛行訓(xùn)練方式復(fù)雜多變，飛機(jī)噪聲影響存在范圍大、不均勻及單次事件噪聲突出的特點(diǎn)，本文結(jié)合某軍用機(jī)場實地調(diào)研測試資料，綜合考察了現(xiàn)行評價指標(biāo)對該機(jī)場飛機(jī)噪聲暴露的?；Ч?，指出了現(xiàn)行指標(biāo)在反映軍用飛機(jī)瞬時噪聲和高峰時段噪聲對人的沖擊影響方面的不足，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施建議，給出了高峰時段LWECPN和最大A聲級LAmax兩個改進(jìn)指標(biāo)，并分析確立了各評價指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)限值。最后結(jié)合調(diào)研機(jī)場的數(shù)據(jù)資料對評價指標(biāo)的有效性進(jìn)行了驗證。論文的研究成果對軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲暴露的拓展研究和通用評價指標(biāo)體系的構(gòu)建具有很好的參考作用。

軍用機(jī)場，飛機(jī)噪聲，評價指標(biāo)，LWECPN，LAmax

1　引言

長期以來，飛機(jī)噪聲問題一直是困擾軍民航空發(fā)展的重要制約因素。為了準(zhǔn)確把握飛機(jī)噪聲輻射規(guī)律，科學(xué)合理地預(yù)防和治理飛機(jī)噪聲污染，就必須定量分析噪聲暴露對周圍環(huán)境及人體健康的影響關(guān)系，由此而興起了關(guān)于飛機(jī)噪聲暴露的?；芯?。所謂?；?，就是通過建立某種指標(biāo)來定量描述飛機(jī)噪聲對人的影響作用關(guān)系。迄今為止，世界各國或組織已使用了數(shù)十種方法來評價飛機(jī)噪聲，各種指標(biāo)都具有其特點(diǎn)和局限性，難以找到一種完全通用的成熟理論與方法［1］。

我國對飛機(jī)噪聲暴露的模化采用《國際民用航空公約——附件16》［2］所推薦的計權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級LWECPN，該指標(biāo)是對飛機(jī)噪聲級、飛行次數(shù)、飛行時間以及人對飛機(jī)噪聲的社會反應(yīng)與主觀評價等心理因素的綜合表達(dá)［3］。軍用機(jī)場不同于民航部門，其飛機(jī)飛行是按照飛行訓(xùn)練大綱的要求來安排的，以完成各階段飛行訓(xùn)練任務(wù)為目的，所以其飛行活動具有很大的隨機(jī)性，這種隨機(jī)性導(dǎo)致軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲環(huán)境影響存在如下特點(diǎn)：（1）噪聲影響范圍大。軍用飛機(jī)以起落航線為主，飛機(jī)噪聲不但影響跑道兩端，對跑道兩側(cè)也有較大影響，加上軍用飛機(jī)本身噪聲就比較大，而且還存在多機(jī)編隊起飛的情況，所以軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲影響范圍要比同等飛行量的民用機(jī)場大。（2）噪聲影響具有不均勻性。飛行時間和訓(xùn)練科目安排的隨意性會導(dǎo)致不同時間段內(nèi)的飛行強(qiáng)度具有明顯的差異，從而導(dǎo)致飛機(jī)噪聲呈現(xiàn)出不均勻性。（3）單次飛行事件噪聲影響突出。軍用機(jī)場一般都位于農(nóng)村，平時非常安靜，當(dāng)飛機(jī)飛過時，周圍環(huán)境從相對安靜的狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)入高噪聲狀態(tài)，然后又迅速回到安靜狀態(tài)，這種不定時的劇烈變化往往要比相對平穩(wěn)的較高噪聲級更讓人難以忍受，而軍用飛機(jī)編隊起飛會使得這種噪聲起伏更加明顯。因此，軍用機(jī)場的單次飛行事件噪聲影響要比民用機(jī)場更加突出。

鑒于軍用機(jī)場與民航部門之間的顯著差異性，僅僅借用民航的飛機(jī)噪聲評價量是否能夠滿足軍用要求，值得進(jìn)行深入的研究與驗證。論文以某軍用機(jī)場調(diào)研測試結(jié)果為依據(jù)，開展軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)研究，以期為軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲通用評價指標(biāo)體系的構(gòu)建提供科學(xué)依據(jù)。

2　軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)使用現(xiàn)狀

2.1現(xiàn)行軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)

我國現(xiàn)行軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)為計權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級LWECPN。該指標(biāo)既考慮了在24 h的時間內(nèi)，飛機(jī)通過某一固定點(diǎn)所產(chǎn)生的總噪聲級，同時也考慮了不同時間內(nèi)的飛機(jī)對周圍環(huán)境所造成的影響。其計算公式為［4］

2.2評價指標(biāo)使用效果分析

為了衡量LWECPN指標(biāo)對飛機(jī)噪聲問題描述的準(zhǔn)確性，論文依托空軍某機(jī)場日常飛行實地調(diào)研了飛機(jī)噪聲影響與人們主觀反應(yīng)情況。采用局部布點(diǎn)取樣，選取村莊、學(xué)校和醫(yī)院等人口相對集中區(qū)域，并參照機(jī)場近期的飛機(jī)噪聲預(yù)測等值線圖進(jìn)行布點(diǎn)。通過在各站點(diǎn)征集具有正常聽力水平和民事行為能力的自愿者，向其發(fā)放調(diào)查問卷，考察飛機(jī)噪聲對居民日常生活的影響程度，同時利用聲級計測量各點(diǎn)的噪聲。調(diào)查問卷將影響程度共分為四個等級，見表1。

表1　飛機(jī)噪聲對居民日常生活影響的調(diào)查問卷Table 1 The questionnaire of noise impact on residents’daily life

此次調(diào)查共布設(shè)站點(diǎn)11個，每個站點(diǎn)發(fā)放調(diào)查表100份，共計1100份，回收1052份，回收率95.6%，對每個站點(diǎn)回收的調(diào)查表分別進(jìn)行分析，剔除沒選、多選以及重名的廢表，統(tǒng)計出有效表的總數(shù)量和各影響等級的有效表數(shù)量，計算該點(diǎn)附近居民可能投訴的概率，簡稱投訴概率P。計算公式如下：

式中：m——投訴人數(shù)；n——站點(diǎn)總調(diào)查人數(shù)，即有效表總數(shù)量；ni——各影響等級統(tǒng)計人數(shù)，即各影響等級的有效表數(shù)量；pi——各影響等級的投訴概率，采用專家判斷法進(jìn)行確定，聘請包括環(huán)評專家、社會學(xué)專家和心理學(xué)專家各2名，組成專家組，由專家組結(jié)合其工作經(jīng)驗和相關(guān)知識，參考前面對影響等級的定義，對各影響等級的投訴概率給出其理想期望值，然后利用層次分析法進(jìn)行加權(quán)平均。

求出所有站點(diǎn)的投訴概率后，以各站點(diǎn)數(shù)據(jù)為源數(shù)據(jù)，可以插值得到場區(qū)任意一點(diǎn)的投訴概率，進(jìn)而得到整個場區(qū)的投訴概率分布圖，圖1是投訴概率和近期噪聲預(yù)測等值線圖的疊加效果圖。該圖可清晰的展現(xiàn)飛機(jī)噪聲對機(jī)場周圍居民生活的影響狀況。

圖1　投訴概率和噪聲等值線疊加效果圖Fig.1 Complaints probability and noise contour map overlay effect

可以發(fā)現(xiàn)在70 dB的LWECPN等值線以外，仍然存在著許多投訴概率極大的區(qū)域。根據(jù)《機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（GB9660-88）的規(guī)定［5］，噪聲級小于70 dB的區(qū)域為一類區(qū)域，可用作特殊住宅區(qū)，居住、文教區(qū)等。這說明在70 dB等值線以外的區(qū)域飛機(jī)噪聲的影響是可以忽略的，顯然這與調(diào)研情況不盡相符，LWECPN指標(biāo)并沒有完全準(zhǔn)確地反映機(jī)場周圍居民受飛機(jī)噪聲影響的真實情況。

1985年中科院聲學(xué)所等單位對首都機(jī)場388人的調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)LWECPN為80 dB時，對飛機(jī)噪聲感到煩惱的約占54%，對看書和思考感到有影響的占到30%，對飛機(jī)噪聲認(rèn)為需要采取措施的占34%。雖然我國的標(biāo)準(zhǔn)為70～75 dB，但調(diào)查結(jié)果表明即使LWECPN低于70 dB，仍有24%的人有反應(yīng)。

2.3現(xiàn)行軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)的不足

從前面調(diào)研的結(jié)果可以看出，LWECPN指標(biāo)雖然一定程度上滿足了我們對機(jī)場周圍區(qū)域的長期噪聲環(huán)境進(jìn)行整體評價的需要，為機(jī)場區(qū)域發(fā)展和土地利用規(guī)劃的確定提供了定量參考依據(jù)，但該指標(biāo)在描述人們對噪聲的主觀感受時卻存在些許不足。究其原因，LWECPN指標(biāo)是對最大噪聲級、持續(xù)時間和噪聲事件數(shù)等影響因素的綜合，是對總暴露聲能量的平均，它無法反映單個因素突出作用的影響［6-7］。飛機(jī)起飛著陸產(chǎn)生的噪聲若按等能量原理相加再平均成每秒鐘對人的沖擊，聲能可能并不大，但一次高聲級飛機(jī)噪聲事件就足以影響人的健康（如心臟病突發(fā)）、講話（如學(xué)校上課、打電話等）和睡眠等，而這恰恰是人們產(chǎn)生煩惱和抱怨的直接原因。

軍用機(jī)場的飛機(jī)飛行受飛行計劃、訓(xùn)練科目、氣象條件等多種因素的影響，并不像民航那樣均勻，往往是一段時期幾乎沒有飛行，而另一段時期卻飛行甚密，前一批次是單機(jī)飛行，后一批次卻是編隊飛行，且各時期所飛科目并不相同，所用航線也可能略有差異，這就造成軍用機(jī)場的飛機(jī)噪聲出現(xiàn)明顯的不均勻性，高峰時期尤其是飛夜航科目時期對機(jī)場周圍環(huán)境的影響要比按照全年平均計算所得的噪聲大得多，某一飛行計劃或飛機(jī)組合的變化可能并不會對LWECPN產(chǎn)生多大的影響，但卻能導(dǎo)致機(jī)場周圍居民所承受的噪聲影響產(chǎn)生很大變化。

3　軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)改進(jìn)建議

針對軍用機(jī)場現(xiàn)行飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)的不足，在考慮保留LWECPN指標(biāo)的合理性，兼顧已有研究成果繼續(xù)利用的可能性的基礎(chǔ)上，提出評價指標(biāo)改進(jìn)建議。

3.1調(diào)整飛行計算的時間基數(shù)

軍用飛機(jī)飛行訓(xùn)練具有明顯的不均勻性，造成機(jī)場周圍噪聲環(huán)境時好時壞。現(xiàn)行飛機(jī)噪聲評價量的計算通常都是在全年范圍內(nèi)進(jìn)行平均，勢必會忽視這種不均勻性的影響，而居民對于噪聲的煩惱不會在如此長的時間內(nèi)平均，因此提出調(diào)整飛行計算的時間基數(shù)，通過計算高峰時段的LWECPN來表現(xiàn)這種影響。

該指標(biāo)的計算是建立在對機(jī)場飛行訓(xùn)練密度的把握基礎(chǔ)之上，選取具有代表性的飛行密度大的時間段進(jìn)行分析，計算飛機(jī)噪聲在高峰時段平均每秒鐘對人的沖擊。高峰時間段的選擇不宜太長或太短，太長則不能充分表現(xiàn)飛行密度不均勻性的影響，太短則過分突出該影響，缺乏整體代表性，一般以1～3個月為宜。

該指標(biāo)的計算公式和全年平均LWECPN公式形式相同，參數(shù)意義略有不同。前者使用的是高峰時段平均每天不同時間段的飛行架次，后者使用的是全年平均每天不同時間段的飛行架次。

3.2增加最大A聲級LAmax

由于LWECPN的單獨(dú)使用會掩蓋飛機(jī)噪聲最明顯的特征，即單次飛行產(chǎn)生的高噪聲對人的沖擊影響，那么就考慮增加一個指標(biāo)來反應(yīng)這種特征的影響。論文參考《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［8］和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》［9］對夜間突發(fā)、偶發(fā)噪聲的限制要求，推薦采用最大A聲級LAmax來輔助評價飛機(jī)噪聲對人的影響，以期能較好的解釋人們的煩惱和抱怨現(xiàn)象。A計權(quán)聲級是對頻率進(jìn)行計權(quán)后求得的總聲壓級。LAmax評價指標(biāo)的加入使得機(jī)場飛機(jī)噪聲評價不僅考慮了飛機(jī)飛行一天噪聲總能量平均一秒對人體的影響，而且考慮了一次飛行產(chǎn)生的巨大噪聲的影響，比較全面的對機(jī)場噪聲環(huán)境做出了評價，并且可以直接應(yīng)用國家建筑隔聲標(biāo)準(zhǔn)對需做出隔聲處理的建筑物進(jìn)行隔聲設(shè)計，為機(jī)場飛機(jī)噪聲防治奠定了基礎(chǔ)。

4　改進(jìn)指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)的確立

4.1高峰時段LWECPN

高峰時段LWECPN與全年平均LWECPN的物理意義相同，其嚴(yán)格意義上來說就是一個評價量LWECPN，所以它們采用相同的評價標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示?？梢灶A(yù)見，由于飛行架次的取值時間基數(shù)不一樣，高峰時段LWECPN在同一計算點(diǎn)的計算值要比全年平均LWECPN大，同一等值線所包含的噪聲影響區(qū)域要比全年平均LWECPN影響區(qū)域大。

4.2最大A聲級LAmax

最大A聲級LAmax的限制標(biāo)準(zhǔn)，尚沒有現(xiàn)成的規(guī)范可查?？紤]到飛機(jī)噪聲對人的影響集中表現(xiàn)在令人產(chǎn)生煩惱上，論文基于前面的調(diào)研成果，從投訴概率和測量聲壓級的關(guān)系來研究LAmax的限制標(biāo)準(zhǔn)。

表2　評價量LWECPN的限制標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Limit standard of evaluation of LWECPN

統(tǒng)計部分站點(diǎn)的投訴概率和所測量的平均LAmax，關(guān)系如圖2所示?？梢姡S著聲壓級增大的站點(diǎn)其投訴概率也相應(yīng)增大。從曲線的走勢來看，當(dāng)聲壓級達(dá)到65 dB時，曲線斜率明顯增大，投訴人數(shù)急劇增長。這說明65 dB是居民對飛機(jī)噪聲煩惱程度的一個拐點(diǎn)。

圖2　投訴概率與噪聲水平的關(guān)系Fig.2　Relation of complaints probability to noise level

圖3　室內(nèi)飛機(jī)噪聲與居民主觀評價的關(guān)系［10］Fig.3 Relation of aircraft noise to indoor residents subjective evaluation［10］

另外，同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)所在虹橋機(jī)場附近進(jìn)行了現(xiàn)場飛機(jī)噪聲測試和初步主觀評價［10］，具體方法是隨機(jī)抽樣了50家居民，在室內(nèi)門窗關(guān)閉的情況下測量飛機(jī)起降經(jīng)過的最大A聲級，并對戶主做了初步主觀評價調(diào)查，調(diào)查把飛機(jī)噪聲對居民生活的影響程度分為5個等級，其中：1為無影響，2為影響較小，3為影響一般，4為影響較大，5為影響很大。其結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出當(dāng)LAmax在55 dB以下時，對居民生活的影響程度不大，超過55 dB，影響顯著增大。

需要指出的是前面65 dB是戶外噪聲級，后面55 dB為室內(nèi)噪聲級，對于普通民居來說，室內(nèi)外聲壓級差剛好在10 dB左右，這說明兩者研究結(jié)果是吻合的，所以論文把65 dB作為機(jī)場周圍居民區(qū)戶外噪聲限制值，55 dB為室內(nèi)噪聲限制值。參考《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》，將該限制值作為居民住宅、文教機(jī)關(guān)用地標(biāo)準(zhǔn)，其它類型區(qū)域按噪聲環(huán)境要求嚴(yán)格程度依次作5 dB增減，給出機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲LAmax限制標(biāo)準(zhǔn)建議值，見表3。

5　多指標(biāo)使用效果分析

為了驗證改進(jìn)評價指標(biāo)的有效性，結(jié)合前面調(diào)研得到的某軍用機(jī)場飛機(jī)飛行數(shù)據(jù)和各站點(diǎn)測量數(shù)據(jù)，論文給出了各站點(diǎn)全年平均LWECPN、高峰時段LWECPN和最大A聲級LAmax的噪聲值，如表4所示。其中前兩個評價指標(biāo)是利用飛行數(shù)據(jù)和評價量計算公式計算出來的，LAmax是直接測量得到的。

從表4中可以看出，11個站點(diǎn)中，全年平均LWECPN僅3個超標(biāo)，而居民投訴概率卻有8個達(dá)到50%以上，說明評價指標(biāo)難以準(zhǔn)確衡量人們對飛機(jī)噪聲的主觀感受；高峰時段LWECPN除在A點(diǎn)、B點(diǎn)與其對應(yīng)投訴概率為75%、51%之間有些出入外，其它都較好的解釋了飛機(jī)噪聲對人的作用影響，分析其原因，主要是因為這兩個站點(diǎn)設(shè)在學(xué)校，調(diào)查對象以學(xué)生為主，這個群體無論是白天學(xué)習(xí)還是晚上睡覺均受到飛機(jī)干擾，煩惱程度相對集中；最大A聲級LAmax與投訴概率的契合度最好。

表3　評價量LAmax的限制標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Limit standard of evaluation of LAmax

表4　各站點(diǎn)評價指標(biāo)值及超標(biāo)情況Table 4 Different stations of evaluation index value and the condition of exceedance

6　結(jié)論

軍用機(jī)場飛機(jī)噪聲環(huán)境影響評價應(yīng)該綜合考慮其軍用特點(diǎn)，不能簡單等同于民用機(jī)場的飛機(jī)噪聲環(huán)境影響評價?；趯娪蔑w機(jī)飛行訓(xùn)練方式及其噪聲影響特點(diǎn)的深入分析，結(jié)合國內(nèi)相關(guān)研究和實地調(diào)研資料，綜合考察了現(xiàn)行機(jī)場飛機(jī)噪聲評價指標(biāo)在某軍用機(jī)場的使用效果，指出其具有合理性的同時存在些許不足。具體表現(xiàn)為：難以準(zhǔn)確反應(yīng)飛機(jī)噪聲對人的瞬時沖擊影響；全年平均計算時間基數(shù)會削弱高峰時段飛機(jī)噪聲的影響，而這些恰恰是導(dǎo)致高煩惱率、高投訴率的直接原因。

針對評價指標(biāo)的不足，論文給出了兩點(diǎn)改進(jìn)建議：一是調(diào)整飛行計算的時間基數(shù)，用高峰時段LWECPN代替全年平均LWECPN；二是增加一個反映沖擊噪聲的指標(biāo)——最大A聲級LAmax。借鑒相關(guān)噪聲標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)研究成果，論文給出了相應(yīng)評價量的標(biāo)準(zhǔn)限值。最后結(jié)合調(diào)研機(jī)場的數(shù)據(jù)資料對評價指標(biāo)的有效性進(jìn)行了驗證，結(jié)果表明高峰時段LWECPN既保留了全年平均LWECPN對區(qū)域長期噪聲環(huán)境進(jìn)行客觀評價與控制的優(yōu)勢，又在一定程度上更加準(zhǔn)確的反映了人們對噪聲的主觀感受，而LAmax與居民主觀反應(yīng)的契合度最好，這將有利于我們準(zhǔn)確掌握機(jī)場周圍居民與機(jī)場部門之間的潛在沖突狀況，及時采取措施，防患于未然。由于時間精力所限，論文研究成果僅在調(diào)研機(jī)場得到了應(yīng)用，其科學(xué)性和普遍適用性尚需在今后的工作中進(jìn)一步驗證，這也為軍用飛機(jī)噪聲暴露研究和評價指標(biāo)體系的構(gòu)建提供有益的參考。

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［6］杜浩，鄭汝海.機(jī)場內(nèi)部噪聲現(xiàn)狀多指標(biāo)評價與防治研究［J］.四川環(huán)境，2007，26（6）：58-62.

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?研究報告?

Noise exposure modeling of a military airport

DING Wenshan1CAI Liangcai1LIU Zhou1WANG Haifu1DING Fei1DU Yilin2
（1 Department of Airport Engineering，Air Force Engineering University，Xi'an 710038，China）（2 Shaanxi Provincial Highway Bureau，Xi'an 710000，China）

For flight training ways of a military airport is complex，the aircraft noise is on a large scale，uneven and single events noise is observable，the modeling effect of the current noise evaluation index on noise exposure of the military airports is examined based on the test data from the military airport field in this paper.Then，the deficiency of existing evaluation indexes in military aircraft instantaneous and peak time of noise impacts on people is pointed out，and the corresponding improvement measures are put forward.Peak time LWECPNand LAmaximprovement indicators are given，and the evaluation index standard limit is established and settled. Finally，combining with the data of investigated airport，the validity of the evaluation index is verified.It provides a reference for noise exposure research and evaluation index construction of military airport.

Military airport，Aircraft noise，Evaluation index，LWECPN，LAmax

X827

A

1000-310X（2015）03-0266-06

10.11684/j.issn.1000-310X.2015.03.013

2014-06-19收稿；2015-01-28定稿

?軍隊后勤科研項目（KJY13028）

丁文杉（1991-），女，山東人，碩士研究生，研究方向：噪聲與振動。?

E-mail：dingdingws@163.com