方文杰，方明

(1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安 710054；2.安徽三建工程有限公司，安徽合肥 230001)

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基于Cadna/A噪聲模擬軟件的大學(xué)校區(qū)噪聲預(yù)測(cè)分析

方文杰1，方明2

(1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安 710054；2.安徽三建工程有限公司，安徽合肥 230001)

以長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)為例，通過Cadna/A噪聲模擬軟件建立噪聲模型，根據(jù)實(shí)地測(cè)量和交通調(diào)查，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行輸入與標(biāo)定，預(yù)測(cè)校區(qū)聲場(chǎng)分布情況。研究發(fā)現(xiàn)在大學(xué)校區(qū)，交通噪聲和校園生活噪聲的影響較為顯著，其中尤以交通噪聲最為明顯。受交通量的影響，晝間噪聲比夜間噪聲值大，但在道路有重型車混入時(shí)，其所產(chǎn)生的噪聲影響程度加大；對(duì)校區(qū)內(nèi)臨近道路的高層住宅樓進(jìn)行噪聲垂直分布仿真，結(jié)果表明背向道路一側(cè)建筑物出現(xiàn)噪聲隨樓層升高而增大現(xiàn)象，面向道路一側(cè)建筑物出現(xiàn)樓層噪聲中間層最大現(xiàn)象。

大學(xué)校區(qū)；Cadna/A軟件；噪聲預(yù)測(cè)；噪聲垂直分布

噪聲會(huì)干擾人們的生活工作，甚至能誘發(fā)多方面疾病，是一種如影隨形的環(huán)境污染。目前，噪聲預(yù)測(cè)技術(shù)已有較大發(fā)展，如薛寶永等[1]對(duì)不同布局形式居民區(qū)受城市噪聲的影響進(jìn)行分析；朱麗穎等[2]研究公交站點(diǎn)的地理位置對(duì)交通噪聲產(chǎn)生的作用；謝海濤[3]對(duì)城市交叉口的噪聲分布情況進(jìn)行仿真；夏平等[4]采用Cadna/A軟件預(yù)測(cè)城市高架橋梁的噪聲情況；韓文輝等[5]將Cadna/A軟件用于城市道路的噪聲模擬。

以往對(duì)噪聲預(yù)測(cè)的研究多集中于城市道路、交叉口、橋梁和公交站點(diǎn)等地，較少將噪聲軟件應(yīng)用于大學(xué)校區(qū)的研究中。本文以長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)為例，利用Cadna/A建立大學(xué)校區(qū)噪聲模型，對(duì)大學(xué)校區(qū)及校區(qū)內(nèi)臨近道路高層住宅樓的聲場(chǎng)分布進(jìn)行模擬研究，可為類似工程提供參考。

1 研究方法

1.1 Cadna/A簡(jiǎn)介

噪聲模擬軟件Cadna/A以德國(guó)RLS90通用計(jì)算模型為基礎(chǔ)，是通過環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心認(rèn)證，可以應(yīng)用于我國(guó)聲環(huán)境的模擬預(yù)測(cè)軟件[6]。Cadna/A軟件對(duì)建筑物、植物等的衰減以及地面的吸收等因素進(jìn)行綜合考慮，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算和繪圖功能。

1.2 模型建立

本文實(shí)例位于陜西省西安市雁塔北路南段，毗鄰育才路，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，其平面圖和三維線框圖如圖1、圖2所示。

圖1 長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)平面圖Fig.1 The planar graph of Chang’an University Yanta Campus

圖2 長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)三維線框圖Fig.2 The 3D frame-structured graph of Chang’an University Yanta Campus

1.3 軟件參數(shù)的輸入與修正

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，校區(qū)噪聲主要由校區(qū)周邊及內(nèi)部行駛車輛、學(xué)生課余活動(dòng)及食堂用餐等校園生活所產(chǎn)生。經(jīng)過調(diào)查，將具體數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 交通噪聲相關(guān)數(shù)據(jù)1

注：(1)早、晚調(diào)查時(shí)段屬于高峰時(shí)段，城市道路管理相關(guān)部門對(duì)于重型車有相應(yīng)管制，因此在該時(shí)間段內(nèi)所有道路均無(wú)重型車通過。(2)夜間調(diào)查時(shí)段通過雁塔北路、育才路的重型車百分比取20%；其余道路屬于校區(qū)內(nèi)道路，嚴(yán)禁重型車輛進(jìn)出。(3)雁塔北路南段存在施工作業(yè)區(qū),距離最近交叉口的間距大于100 m，結(jié)合規(guī)范,車輛行駛車速不應(yīng)大于40 km/h；育才路為雙車道單行道,結(jié)合規(guī)范，車輛速度不宜大于40 km/h；其余道路屬于校區(qū)內(nèi)道路，規(guī)定駛?cè)胲囕v限速15 km/h。(4)雁塔北路南段存在施工作業(yè)區(qū)，選擇其噪聲源自附近工業(yè)建筑。

表2 交通噪聲相關(guān)數(shù)據(jù)2

表3 校園活動(dòng)噪聲相關(guān)數(shù)據(jù)

注：表中數(shù)據(jù)的測(cè)量方法參考文獻(xiàn)[7]。

2 結(jié)果分析

圖3為Cadna/A軟件預(yù)測(cè)并繪制出的校區(qū)晝間和夜間噪聲分布仿真圖。

圖3 長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)噪聲分布仿真圖(晝間)Fig.3 The noise distribution simulation graph of Chang’an University Yanta Campus (daytime)

圖4 長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)噪聲分布仿真圖(夜間)Fig.4 The noise distribution simulation graph of Chang’an University Yanta Campus (at night)

從圖3中可以看出，晝間校區(qū)大部分區(qū)域所受噪聲影響大于夜間，在道路、停車場(chǎng)以及校園活動(dòng)點(diǎn)周邊更為明顯；道路交通和校園活動(dòng)對(duì)校區(qū)噪聲的分布均會(huì)產(chǎn)生重大影響，其中交通噪聲的影響最為明顯，校區(qū)中面向道路一側(cè)建筑物，晝間最大噪聲達(dá)到69.0 dB(A)，夜間達(dá)到65.0 dB(A)；夜間由于校區(qū)外部道路有重型車輛混入，使得臨近外圍道路的建筑物受噪聲影響程度加大。

對(duì)校區(qū)內(nèi)建筑物進(jìn)行噪聲評(píng)估，得到該建筑物晝間、夜間所受噪聲的均值，其周邊噪聲值分布情況也可以進(jìn)行計(jì)算，如圖5所示。

圖5 某建筑物所受噪聲圖Fig.5 Noise graph of a building

從右圖可知，該建筑物白天所受噪聲均值達(dá)到58 dB(A)，夜間達(dá)到52 dB(A)，面向道路一側(cè)噪聲值大于背向道路一側(cè)，其中面向道路一側(cè)晝間噪聲峰值達(dá)到59.0 dB(A)，背向道路一側(cè)達(dá)到51.0 dB(A)。該建筑物的剖面噪聲圖也可以對(duì)此加以證明，如圖6所示。

圖6 某建筑物剖面噪聲模擬圖Fig.6 Profile noise figure of a building

對(duì)臨近道路的高層住宅樓進(jìn)行噪聲垂直方向仿真預(yù)測(cè)。如圖7所示，學(xué)生公寓樓屬于高層建筑物，北側(cè)緊鄰育才路，在其1至9層設(shè)置噪聲接收點(diǎn)，對(duì)各樓層噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)，所得結(jié)果見表4。

圖7 學(xué)生公寓噪聲接收點(diǎn)設(shè)置Fig.7 Noise reception point setting in students’ apartment

測(cè)試點(diǎn)背向育才路方向噪聲值/dB(A)面向育才路方向噪聲值/dB(A)晝間夜間晝間夜間1層40.327.363.655.32層40.527.564.256.13層40.627.664.956.64層40.927.864.155.85層41.227.963.354.96層41.528.162.554.17層41.828.361.853.48層42.228.661.152.79層42.529.260.552.1

從表4可以得出：(1)面向育才路方向的噪聲值明顯大于背向，二者噪聲值基本相差20 dB(A)甚至更多。(2)面向育才路方向的樓層出現(xiàn)噪聲中間層最大現(xiàn)象，背向育才路方向的樓層出現(xiàn)噪聲隨樓層升高而增大現(xiàn)象。其中，面向育才路方向樓層最大噪聲值位于3樓，晝間64.9 dB(A)，夜間56.6 dB(A)；背向育才路方向樓層最大噪聲值位于9樓，晝間42.5 dB(A)，夜間29.2 dB (A)。

3 結(jié)論

(1)除校區(qū)外圍道路沿線建筑物受到的噪聲影響較明顯以外，長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)的聲環(huán)境質(zhì)量較好。

(2)校區(qū)晝間噪聲影響嚴(yán)重于夜間噪聲影響，面向道路一側(cè)所受噪聲值大于背向道路一側(cè)所受噪聲值，但夜間在道路有重型車輛混入時(shí)，其所產(chǎn)生的噪聲影響程度加大。

(3)對(duì)于臨近道路的高層建筑物，面向道路方向的樓層噪聲值明顯大于背向道路方向的樓層噪聲值。面向道路方向的樓層出現(xiàn)噪聲中間層最大現(xiàn)象，背向道路方向的樓層出現(xiàn)噪聲隨樓層升高而增大現(xiàn)象。

(4)對(duì)于面向道路一側(cè)建筑物等噪聲值較大區(qū)域，可以通過控制噪聲源，在相關(guān)部門的協(xié)助下對(duì)相關(guān)道路路段控制管理、控制車速，同時(shí)加強(qiáng)校內(nèi)交通管理、增加校園綠化面積等措施來(lái)改善校區(qū)的聲環(huán)境質(zhì)量。

(5)結(jié)合實(shí)地觀測(cè)，通過噪聲仿真軟件Cadna/A對(duì)校區(qū)聲場(chǎng)進(jìn)行仿真并預(yù)測(cè)，可以對(duì)校區(qū)聲環(huán)境分布進(jìn)行可視化的模擬，對(duì)于評(píng)價(jià)并改善校區(qū)環(huán)境質(zhì)量具有實(shí)踐價(jià)值。

[1] 薛寶永, 葛世亮. 不同布局形式居民區(qū)受城市交通噪聲影響分析[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2013(5): 168- 170.

[2] 朱麗穎, 李賢徽. 公交車輛停靠站位置對(duì)交通噪聲的影響分析[J]. 噪聲與振動(dòng)控制, 2014(3): 86- 91.

[3] 謝海濤. 基于Cadna/A軟件的城市交通十字路口噪聲預(yù)測(cè)研究[J]. 四川環(huán)境, 2014(1): 124- 127.

[4] 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.

[5] 韓文輝, 李進(jìn)峰. CADNA/A噪聲預(yù)測(cè)軟件在城市道路中的應(yīng)用分析[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì), 2010, 20(18): 163- 165.

[6] 婁金秀, 馬建華. 基于Cadna/A的高層建筑環(huán)境噪聲垂直分布仿真[J]. 噪聲與振動(dòng)控制, 2014(3): 136- 138.

[7] 張強(qiáng), 楊慧茹, 陳曉蕾, 等. 校園噪聲現(xiàn)狀分析研究——以哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)為例[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2014(3): 125- 127.

Research on Noise Prediction of University Campuses Using Cadna/A Noise Simulation Software

FANG Wen-jie1, FANG Ming2

(1.College of Highway, Chang’an University, Xi’an 710054, China; 2.Anhui Sanjian Engineering Co., Ltd., Hefei 230001, China)

This paper took noise prediction in Chang'an University Yanta Campus as the basis of a noise model by using Cadna/A noise simulation software. The model parameters can be input and calibrated according to field measurement and traffic survey, and the sound field distribution of the campus was predicted as well. The results showed that the impact of traffic noise and campus life noise were obvious in the university campus, especially the traffic noise was the most obvious. Affected by the traffic volume, the daytime noise value was larger than the noise at night. When there were heavy vehicles on the road, the noise impact increased. Meanwhile, vertical noise distribution in high rise residential buildings near the roads was simulated. The results showed that the noise increased with the rise of the floor on the far side from the road, and the maximum noise of the floor near the road appeared in the middle floors.

university campus; Cadna/A software; noise prediction; vertical noise distribution

2016-08-31

方文杰(1992—)，女，安徽合肥人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榻煌ㄒ?guī)劃、交通與環(huán)境、城市軌道交通，E-mail：Fangwj212@126.com

10.14068/j.ceia.2016.06.019

X839.1

A

2095-6444(2016)06-0080-05