喬 躍，袁嘉澤，張陽偉，盧振生，王迎輝，羅 毅

(綏化學(xué)院，黑龍江 綏化 152061)

0 引言

道路交通的發(fā)展和汽車數(shù)量的急劇增加導(dǎo)致了道路交通噪聲污染日益嚴重，交通噪聲成為四大污染物之一，是一個嚴重的社會公害問題[1]，嚴重影響了人們的生活和健康。所以為了更有效減少交通噪聲的困擾，研究交通噪聲的分布特性顯得尤為重要。交通噪聲縱向傳播規(guī)律的研究是確定道路交通污染范圍和污染區(qū)域界定的基礎(chǔ)[2]。然而，迄今為止，關(guān)于交通噪聲縱向傳播規(guī)律的研究較少。交通噪聲的垂直分布也嚴重影響城市居民生活狀況，尤其城市對于聲屏障的建立，需要以交通噪聲垂直分布特性為參考依據(jù)進行設(shè)置[3]。本文以齊齊哈爾市內(nèi)交通噪聲污染嚴重路段兩側(cè)建筑物為研究對象，進行距地面垂直高度的交通噪聲數(shù)據(jù)采集，依據(jù)聲能量計算方法，找出此路段噪聲能量占比嚴重的頻段，再運用spss進行數(shù)據(jù)處理，找出交通噪聲垂直分布特性。為高層的每層樓提出具體的防治措施；也可為聲屏障的設(shè)置與設(shè)計提供參考，對于搞好噪聲功能區(qū)規(guī)劃、噪聲污染防治及創(chuàng)造良好的城市環(huán)境具有重要意義。

1 實驗數(shù)據(jù)采集與分析

1.1 試驗條件

實驗儀器：噪聲頻譜測量儀采用HS6288B型。定期進行了性能檢驗。

氣象條件：風向保持不變，測量時風速不超過5 m/s。避免在濕的路面情況下進行測量。

測量時間：工作日車流量較大的高峰時段(07:30～8:30和16:30～18:30)

實驗地點：采集縱向衰減規(guī)律所需要的數(shù)據(jù)時，所選擇的測量地點是齊齊哈爾市車流量較大的新瑪特附近卜奎大街兩側(cè)居民樓，全樓有十六層(每層樓的樓高3.3 m)。此樓符合縱向衰減研究的測量要求。

1.2 實驗數(shù)據(jù)采集方法

數(shù)據(jù)采集方法：測量高層建筑交通噪聲時，將HS6288B型頻譜噪聲儀放置在離任何反射物(即居民樓墻壁)2 m外，在早晚高峰進行測量，相隔10 min測量一次，每次測量15 min。測量時使用風罩。每次測量前后，都使用聲校準器進行了校準。

2 交通噪聲數(shù)據(jù)分析

由于不同道路車道寬度、車流量、行車速度以及汽車鳴笛情況的不同，其交通噪聲的分布也不盡相同，為了探究某一特定道路交通噪聲在垂直方向的分布特性，本文選取齊齊哈爾市車流量較大的卜奎大街新瑪特附近兩側(cè)居民樓為研究對象。測量時，將靠近新瑪特其中一側(cè)的居民樓所有樓層窗戶都打開，把儀器伸出窗外2 m，每層樓中各設(shè)多個測量點，一層接著一層的進行測量，每個測量點測量15 min，多次測量然后取平均值，之后統(tǒng)計15 min內(nèi)交通噪聲的等效聲級(Leq(A))。測量標準按照GB/T14623—1993《城市區(qū)域環(huán)境噪聲測量方法》的交通噪聲測量辦法。數(shù)據(jù)測量并整理結(jié)果見表1。

表1 新瑪特附近居民樓高峰時段不同頻率縱向交通噪聲值

根據(jù)噪聲頻率調(diào)查結(jié)果，依據(jù)ISO226-1987噪聲頻段劃分中的規(guī)定及聲能量計算公式，求出各個頻段的聲能量分布，找到研究路段交通噪聲最主要的影響頻段，計算結(jié)果見表2。

表2 新瑪特附近居民樓各層交通噪聲聲能量分布

聲能量計算公式為

(1)

(2)

(3)

式中ηI——各頻段聲能量占總噪聲能量的比值；

EI——各頻段聲能量/J；

EA——總聲能量/J；

PI——各頻段聲壓/Pa；

PA——總聲壓/Pa；

LI——各頻段聲壓/Pa；

LA——總聲壓/Pa；

LIi——各頻段各倍頻程聲壓級/dB。

由表1和表2可知，新瑪特附近居民樓各樓層噪聲均為中頻能量占比較大，隨著樓層的增加中頻占比更突顯，說明隨著樓層的增加，交通噪聲主要影響頻段在250～1 000 Hz范圍內(nèi)。低頻能量分布在樓層低的時候占比和中頻能量占比相接近，交通噪聲高頻段在每層的占比都較小，影響不顯著。

研究城市道路交通噪聲在空間的垂直分布，其主要目的是研究噪聲對道路兩旁高層住宅的影響。不同的樓層其噪聲值不同，對居民生活的影響程度也是不一樣的。交通噪聲縱向傳播規(guī)律的研究是確定道路交通污染范圍和污染區(qū)域界定的基礎(chǔ)。由上述分析得到新瑪特附近居民樓受交通噪聲中頻段影響較大，所以找到在中頻段(250 Hz、500 Hz、1 000 Hz)高度與交通噪聲存在的對應(yīng)關(guān)系，使城市降噪、創(chuàng)造良好居住環(huán)境更有針對性，能夠可靠有效的降噪，減少其他次要因素干擾。

3 建立交通噪聲垂直分布關(guān)系模型

由表1可知，頻率在250 Hz、500 Hz、1 000 Hz時，在中間樓層出現(xiàn)了噪音最高點，噪聲分布與高度的關(guān)系總體趨勢大致相同，都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。所以可以選擇主要影響特定路段的頻段(250 Hz、500 Hz、1 000 Hz)對應(yīng)的數(shù)據(jù)來推測出交通噪聲與高度是否存在數(shù)學(xué)關(guān)系。交通噪聲值的衰減狀態(tài)與垂直高度的關(guān)系可通過以下方法求得：將數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS數(shù)據(jù)分析軟件中，選中可能形成的曲線模型(線性、二次、三次、指數(shù)方程)，最后得到擬合結(jié)果。

由圖1和表3可知，線性曲線及指數(shù)的顯著值都大于等于0.8，說明兩個模型均不顯著，擬合效果差，線性曲線與指數(shù)曲線均不適合來描述樣本。二次曲線模型與三次曲線模型統(tǒng)計量的顯著值都等于0.000，遠遠小于0.01，說明兩個模型都顯著，并且都具備常數(shù)項,分別為：64.133和61.917。二次曲線模型的擬合度”低于“三次曲線模型擬合度”(0.801<0.811)，所以交通噪聲垂直分布特性更符合一元三次曲線模型。根據(jù)表3曲線估計結(jié)果，得到三次曲線方程為：噪聲值=0.008×樓層數(shù)3-0.43樓層數(shù)2+1.789樓層數(shù)+61.917。

表3 模型匯總和參數(shù)估計值(因變量:頻率250)

圖1 250 Hz時曲線估計擬合圖

由圖2和表4可知，線性曲線及指數(shù)的顯著值分別為0.136和0.128，遠大于0.01，說明兩個模型均不顯著，擬合效果差。二次曲線模型與三次曲線模型統(tǒng)計量的顯著值都等于0.000，遠遠小于0.01，說明兩個模型都顯著，并且都具備常數(shù)項,分別為：73.366和74.866。二次曲線模型的擬合度低于“三次曲線模型擬合度”(0.952<0.960)，所以交通噪聲垂直分布特性更符合三次函數(shù)方程。根據(jù)表4曲線估計結(jié)果，則三次函數(shù)曲線方程為：噪聲值=-0.005×樓層數(shù)3-0.006樓層數(shù)2+0.633樓層數(shù)+74.866。

表4 模型匯總和參數(shù)估計值(因變量:頻率500)

圖2 500 Hz時曲線估計擬合圖

由圖3和表5可知，線性曲線及指數(shù)的顯著值分別為0.728和0.763，遠大于0.01，說明線性曲線與指數(shù)曲線均不適合來描述樣本。二次曲線模型顯著值為0.002>0.01也不顯著，擬合效果差，三次曲線模型統(tǒng)計量的顯著值等于0.000，遠遠小于0.01，說明顯著，具備常數(shù)項：72.604。三次曲線模型擬合度為0.866，所以交通噪聲垂直分布特性更符合一元三次曲線方程。根據(jù)圖3曲線估計結(jié)果，三次曲線方程為：噪聲值=-0.02×樓層數(shù)3+0.43樓層數(shù)2-0.493樓層數(shù)+72.604。

表5 模型匯總和參數(shù)估計值(因變量:頻率1 000)

圖3 1 000 Hz時曲線估計擬合圖

4 結(jié)論

本文選取交通噪聲污染嚴重的路段(齊齊哈爾市新瑪特附近居民樓)為研究對象，采集了距地面不同垂直高度所對應(yīng)的噪聲數(shù)據(jù)，進行整理分析后得到：

(1)所測路段(齊齊哈爾市新瑪特附近居民樓)交通噪聲主要來源為中頻段噪聲。

(2)頻率在250 Hz時，垂直高度與對應(yīng)噪聲值的關(guān)系：噪聲值=0.008×樓層數(shù)3-0.43樓層數(shù)2+1.789樓層數(shù)+61.917。

(3)頻率在500 Hz時，垂直高度與對應(yīng)噪聲值的關(guān)系：噪聲值=-0.005×樓層數(shù)3-0.006樓層數(shù)2+0.633樓層數(shù)+74.866。

(4)頻率在1 000 Hz時，垂直高度與對應(yīng)噪聲值的關(guān)系：噪聲值=-0.02×樓層數(shù)3+0.43樓層數(shù)2-0.493樓層數(shù)+72.604。噪聲值與垂直距離之間呈三次曲線模型分布。

掌握交通噪聲垂直方向上的分布規(guī)律可以來防治道路交通噪聲對高樓居民生活的影響，針對高層樓的每層樓提出具體的防治措施；尤其對于需要設(shè)置聲屏障的路段，可作為聲屏障的設(shè)置與設(shè)計參考依據(jù)，對于搞好噪聲功能區(qū)規(guī)劃、噪聲污染防治及創(chuàng)造良好的城市環(huán)境具有重要意義，為營造城市良好的聲環(huán)境提供理論支撐。