張慧娟，郝大力，王辰輝，朱德林，趙春仁，康鐘緒

(1.北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所，北京 100054； 2.北京市發(fā)展和改革委員會(huì)，北京 100031)

近年來，城市機(jī)場噪聲污染、噪聲擾民等問題時(shí)有發(fā)生。美國、韓國、日本、英國、希臘等國外大部分國家以及國內(nèi)均出現(xiàn)過機(jī)場周邊居民對機(jī)場噪聲的大量投訴和抱怨。噪聲案例的不斷出現(xiàn)使各國政府紛紛制定了各自的飛機(jī)噪聲審定規(guī)則，實(shí)施對飛機(jī)噪聲級的嚴(yán)格控制[1–2]。從上世紀(jì)50年代起，國外提出了很多機(jī)場飛機(jī)噪聲評價(jià)方法，與其他環(huán)境噪聲相比，機(jī)場飛機(jī)噪聲的評價(jià)量最為多樣。飛機(jī)噪聲評價(jià)方法的多元化反映了機(jī)場噪聲問題的復(fù)雜性，這也是由于世界各國國情、地理位置、人文環(huán)境以及航空工業(yè)的發(fā)展水平等方面的差異造成的[3]。國內(nèi)外正在使用或使用過的評價(jià)量達(dá)到11種之多。

飛機(jī)噪聲包含逐次突發(fā)的高聲級事件，期間又被非常安靜的狀態(tài)所隔開，因此，我國采用國際民航組織（ICAO）推薦的以噪聲度為基礎(chǔ)的計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級LWECPN，該評價(jià)量采用能量平均的方法，反映飛機(jī)噪聲全天平均每秒鐘對人的作用[4–5]。但是，該評價(jià)指標(biāo)需要大量的實(shí)測數(shù)據(jù)，計(jì)算過程復(fù)雜，不方便實(shí)際操作。因此大多數(shù)國家并未采用（只有中國、日本等國家采用）[6]。而國際上使用較為廣泛的機(jī)場噪聲評價(jià)量是晝夜等效聲級（Ldn），該評價(jià)量基于計(jì)權(quán)A聲級。中國民航大學(xué)交通工程學(xué)院王維教授認(rèn)為LWECPN建立在噪度基礎(chǔ)上，而Ldn建立在響度基礎(chǔ)上，二者之間無法精確換算，但是，給出了兩評價(jià)量的近似數(shù)量關(guān)系[7–9]。

目前，我國環(huán)境噪聲評價(jià)系統(tǒng)中各評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，例如，建筑室內(nèi)噪聲評價(jià)量采用的是等效聲級Leq，與機(jī)場噪聲采用的計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級難以橫向比較，不能直接應(yīng)用LWECPN討論敏感點(diǎn)室內(nèi)的噪聲值水平和方案治理目標(biāo)[4,6,10]，不便于城市規(guī)劃和噪聲治理。因此本文旨在探討計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級與等效聲級之間的關(guān)系，解決機(jī)場噪聲影響區(qū)的噪聲治理適用標(biāo)準(zhǔn)問題。

1 噪聲評價(jià)量

1.1 飛機(jī)噪聲評價(jià)量

《機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（GB 9660-1988）和《機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲測量方法》（GB 9661-1988）中對計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級LWECPN的定義有明確規(guī)定。計(jì)算公式為

式中：N1——07:00－19:00對某預(yù)測點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲影響的飛行架次；

N2——19:00－22:00對某預(yù)測點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲影響的飛行架次；

N3——22:00－07:00對某預(yù)測點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲影響的飛行架次；

?——多次飛行事件的平均有效感覺噪聲級。

式中：LEPNij為j航路第i架次飛機(jī)對某預(yù)測點(diǎn)引起的有效感覺噪聲級，dB。

有效感覺噪聲級用A聲級表示

LWECPN值直接與有關(guān)，而單獨(dú)是通過每個(gè)飛機(jī)噪聲事件的A計(jì)權(quán)最大噪聲級以及持續(xù)時(shí)間決定。因此計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級（LWECPN）與飛機(jī)噪聲的A計(jì)權(quán)最大噪聲級及飛機(jī)通過的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。

晝夜等效聲級Ldn是目前國際上使用較為廣泛的機(jī)場噪聲評價(jià)量。美國采用Ldn的歷史最早可以追溯到1973年[7–8]。在我國，《機(jī)場周圍區(qū)域飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（報(bào)批稿）是對GB 9660-1988、GB 9661-1988兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[11–12]的修訂，該修訂中提出的飛機(jī)噪聲評價(jià)量為晝夜等效聲級LDN。該值考慮人們對飛機(jī)噪聲的晝夜敏感性差異，將夜間飛機(jī)噪聲增加10 dB(A)的補(bǔ)償量后得到的一晝夜等效連續(xù)A聲級[13–15]。其計(jì)算公式如下

式中：LAEi——晝間第i次飛機(jī)噪聲事件的暴露聲級，dB(A)；

LAEj——夜間第j次飛機(jī)噪聲事件的暴露聲級，dB(A)；

Nd——晝間飛行架次；

Nn——夜間飛行架次。

飛機(jī)事件的暴露聲級計(jì)算公式如下

式中：LA——t時(shí)刻的瞬時(shí)A聲級，dB(A)；

T——規(guī)定的測量時(shí)段，s；

T0——1 s。

暴露聲級（LAE）與規(guī)定測量時(shí)段（T）內(nèi)的等效聲級（Leq）有如下關(guān)系

綜上可知，國內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)采用的飛機(jī)噪聲評價(jià)量為計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級（LWECPN），而修訂標(biāo)準(zhǔn)中準(zhǔn)備將該評價(jià)量改為晝夜等效聲級（Ldn），但修訂標(biāo)準(zhǔn)并未真正開始執(zhí)行，所以，目前仍采用計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級為飛機(jī)噪聲評價(jià)量。

1.2 室內(nèi)噪聲評價(jià)量

對于室內(nèi)聲環(huán)境的控制一般采用《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50096-2010）和《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50118-2010）兩個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)[16～17]，標(biāo)準(zhǔn)中采用的噪聲評價(jià)量為等效聲級Leq。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了等效聲級的測量方法，即在一定時(shí)間內(nèi)的等效連續(xù)A計(jì)權(quán)聲級，對于屬于間歇性非穩(wěn)態(tài)噪聲的飛機(jī)噪聲，需測量噪聲源密集發(fā)聲時(shí)20分鐘的等效連續(xù)A計(jì)權(quán)聲級。此外，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了因噪聲特性不同而對噪聲測量值進(jìn)行修正，對于飛機(jī)噪聲，測量結(jié)果需修正+3 dB。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的飛機(jī)噪聲評價(jià)量LWECPN與等效聲級Leq不是同一種評價(jià)量[18]，是無法混用的，不應(yīng)直接應(yīng)用LWECPN討論敏感點(diǎn)室內(nèi)的噪聲值水平和方案治理目標(biāo)；此外，LWECPN是通過對噪聲級的計(jì)算得到，頻率信息早已丟失，而在噪聲治理方案設(shè)計(jì)中，頻率信息必不可少?？梢?，在機(jī)場噪聲影響區(qū)噪聲治理方案設(shè)計(jì)研究中，直接采用LWECPN是不能滿足要求的。基于此，需進(jìn)一步分析LWECPN和Leq之間的關(guān)系。

2 噪聲評價(jià)量轉(zhuǎn)換

在滿足一定假設(shè)條件下（忽略純音修正，LPN?LA+13），LEPN=LAE+3 ，因此

式中：N1、N2、N3分別為白天、傍晚和夜間的飛行架次。

可見，LWECPN與Ldn的差值取決于時(shí)間段的劃分以及各時(shí)間段內(nèi)的飛行架次，總體處于13 dB～14 dB之間。例如，假設(shè)白天、傍晚、夜間的飛行架次比例為85%、10%、5%，則LWECPN-Ldn=13.56 dB。

從換算嚴(yán)格角度而言，本研究取Ldn=LWECPN-13的換算關(guān)系。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

本文應(yīng)用實(shí)際測試數(shù)據(jù)對飛機(jī)噪聲評價(jià)量LWECPN與Ldn和Leq的換算關(guān)系進(jìn)行研究，選擇數(shù)據(jù)為北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所噪檢中心于2014年在北京首都國際機(jī)場周邊測試的飛機(jī)噪聲數(shù)據(jù)。

測試地點(diǎn)為北京首都國際機(jī)場周邊10個(gè)村莊，監(jiān)測點(diǎn)位的確定原則為：均位于村莊或居住小區(qū)等敏感點(diǎn)；均勻分布在首都機(jī)場3號跑道對應(yīng)的理論起降航跡兩側(cè)，能夠反映3號跑道飛機(jī)起降的噪聲影響；在LWECPN65 dB～85 dB范圍內(nèi)均有分布。測試次數(shù)累計(jì)100次，一次測試的具體情況是：測試頻率為1次/秒或者2次/秒，測量值為A計(jì)權(quán)聲級，連續(xù)記錄24小時(shí)。

在歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，首先計(jì)算了計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級（LWECPN）、晝夜等效聲級（Ldn）和測點(diǎn)20分鐘的等效聲級（Leq），并在此基礎(chǔ)上研究了個(gè)評價(jià)量之間的關(guān)系。

3.1 LWECPN與Ldn關(guān)系驗(yàn)證

根據(jù)以往研究，一般認(rèn)為LWECPN與Ldn之間在數(shù)值上存在13 dB的差距，通過實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證并分析了該結(jié)論，如圖1所示。

線性回歸方程LWECPN=Ldn+13的確定性系數(shù)R2=0.822，其中LWECPN在70 dB～80 dB之間，兩者之間的關(guān)系最為確定，該分析證明LWECPN和Ldn相差13 dB的關(guān)系得到了驗(yàn)證。

圖1 LWECPN和Ldn+13的關(guān)系

3.2 LWECPN與Leq關(guān)系研究

進(jìn)一步分析LWECPN與晝間和夜間的室外等效聲級Leq之間的關(guān)系。圖2和圖3為不同LWECPN范圍內(nèi)的晝間和夜間等效聲級Leq結(jié)果，其中，Leq考慮了測試飛機(jī)噪聲的+3 dB的修正，且是在選取飛機(jī)最為密集的20分鐘進(jìn)行計(jì)算得到，為測試時(shí)間范圍內(nèi)的Leq最高值。

數(shù)據(jù)顯示，Leq數(shù)據(jù)相對于LWECPN離散性很大，兩者之間無法建立簡單的線性關(guān)系，只能從數(shù)值范圍上進(jìn)行討論。如圖2所示，晝間等效聲級數(shù)據(jù)顯示，LWECPN70 dB～75 dB范圍內(nèi)大部分值小于65 dB，75 dB～80 dB范圍內(nèi)大部分差值小于70 dB；如圖3所示，夜間等效聲級數(shù)據(jù)顯示，LWECPN70 dB～75 dB范圍內(nèi)大部分值小于62 dB，75 dB～80 dB范圍內(nèi)大部分差值小于65 dB。

圖2 晝間Leq在不同的LWECPN范圍內(nèi)的變化

圖3 夜間Leq在不同的LWECPN范圍內(nèi)的變化

由此，給出LWECPN與相應(yīng)的晝間和夜間等效聲級Leq上限值的對映關(guān)系，如表1所示。

表1 LWECPN與室外等效聲級Leq上限的轉(zhuǎn)換/dB(A)

上述分析所用數(shù)據(jù)取自首都機(jī)場附近村莊的飛機(jī)噪聲測試數(shù)據(jù)，是在原始數(shù)據(jù)中選取飛機(jī)最為密集的20分鐘進(jìn)行計(jì)算得到Leq，該值為測試時(shí)間范圍內(nèi)的最高值，此外，上述結(jié)論是考慮了Leq上限值得到的，綜合來看，上述分析得到的Leq上限值較為保守，以此為基礎(chǔ)討論敏感點(diǎn)的超標(biāo)情況較為可靠。

3.3 背景噪聲影響

按照《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50118-2010）中規(guī)定的等效聲級的測量方法[17]，背景噪聲對飛機(jī)噪聲等效聲級Leq的影響較為明顯，而背景噪聲對LWECPN的影響較小，因此，在相同的LWECPN值下，背景噪聲較高時(shí)等效聲級也會(huì)相應(yīng)明顯提高。

對背景噪聲相對較高的測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將直接利用原始數(shù)據(jù)計(jì)算的Leq結(jié)果與利用修正背景噪聲（村莊背景噪聲一般在45 dB(A)以下，將背景噪聲修正為45 dB(A)）后的數(shù)據(jù)計(jì)算的Leq結(jié)果對比，對比如表2所示。

表2 部分村莊噪聲數(shù)據(jù)/dB(A)

通過表中數(shù)據(jù)對比可知，背景噪聲高時(shí)，得到的Leq值明顯偏高，而將背景噪聲調(diào)低后，Leq值大幅降低。

可見，在討論飛機(jī)噪聲造成的村莊Leq時(shí)需對背景噪聲做一定調(diào)查，一般村莊的背景噪聲在45 dB(A)以下，過高的背景噪聲導(dǎo)致的高Leq值說明主要貢獻(xiàn)不是飛機(jī)噪聲。

因此，在本研究中，對村莊內(nèi)飛機(jī)引起的噪聲評價(jià)時(shí)只考慮背景噪聲為一般村莊背景噪聲水平下的情況，即飛機(jī)噪聲為主要噪聲源。

4 結(jié)語

完成噪聲評價(jià)量的分析及轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定機(jī)場的噪聲治理適用標(biāo)準(zhǔn)。

（1）通過實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了LWECPN與Ldn之間在數(shù)值上存在13 dB差距的結(jié)論。

（2）根據(jù)理論及實(shí)測數(shù)據(jù)分析，給出LWECPN與相應(yīng)的晝間和夜間等效聲級Leq上限值的對映關(guān)系，LWECPN位于70 dB～75 dB內(nèi)，晝間Leq上限為65 dB，夜間Leq上限為62 dB；LWECPN位于75 dB～80 dB內(nèi)，晝間Leq上限為70 dB，夜間Leq上限為65 dB。

（3）背景噪聲對飛機(jī)噪聲等效聲級Leq的影響較為明顯，而背景噪聲對LWECPN的影響較小。在討論飛機(jī)噪聲造成的村莊Leq時(shí)需對背景噪聲做一定調(diào)查，只考慮背景噪聲為一般村莊背景噪聲水平下的情況，即飛機(jī)噪聲為主要噪聲源。

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