徐碧云

（福建省華廈能源設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350003）

0 引言

環(huán)境噪聲是指在工業(yè)生產(chǎn)、建筑施工、交通運(yùn)輸和社會(huì)生活中所產(chǎn)生的干擾周?chē)瞽h(huán)境的聲音。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布的《中國(guó)環(huán)境噪聲污染防治報(bào)告》中調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：2018年，全國(guó)324個(gè)地級(jí)及以上城市開(kāi)展了環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，全國(guó)城市功能區(qū)聲環(huán)境晝間監(jiān)測(cè)總點(diǎn)次達(dá)標(biāo)率為92.6%，夜間監(jiān)測(cè)總點(diǎn)次達(dá)標(biāo)率為73.5%，晝間區(qū)域聲環(huán)境質(zhì)量等效聲級(jí)平均值為54.4 dB，夜間為46.0 dB，晝間道路交通噪聲等效聲級(jí)平均值為67.0 dB，夜間為58.1 dB，在各類(lèi)功能區(qū)中交通干線(xiàn)兩側(cè)區(qū)域的達(dá)標(biāo)率最低［1］。交通噪聲已成為城市噪聲污染的主要原因，尤其對(duì)道路沿線(xiàn)的敏感點(diǎn)影響最為突出。許霄云等通過(guò)對(duì)福州市鼓樓區(qū)主要城市道路的噪聲水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示鼓樓區(qū)的交通噪聲超標(biāo)狀況嚴(yán)重［2］。而臨街建設(shè)的住宅樓較多，對(duì)交通噪聲的防治顯得尤為重要。

本次試驗(yàn)旨在通過(guò)對(duì)測(cè)點(diǎn)噪聲實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的對(duì)比，分析二者之間存在差異的可能原因，為交通噪聲預(yù)測(cè)參數(shù)選取提供參考意見(jiàn)，從而盡量縮小預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的誤差，使得在此基礎(chǔ)上提出的污染治理措施更切實(shí)可行。

1 測(cè)點(diǎn)選擇

1.1 試驗(yàn)道路

選福州市三環(huán)路作為試驗(yàn)道路。三環(huán)路位于福州市城市外環(huán)，屬于城市快速路。本次試驗(yàn)路段位于洪塘大橋至灣邊大橋間，道路包括三環(huán)主路及輔路，道路寬65 m，其中主路寬42 m，雙向六車(chē)道；左側(cè)輔路寬8 m，單向兩車(chē)道；右側(cè)輔路寬15 m，單向兩車(chē)道；主路設(shè)計(jì)車(chē)速80 km/h，輔路車(chē)速40 km/h。

1.2 敏感建筑物

選取三環(huán)路東側(cè)洪塘新村臨路第一排建筑2#、4#樓作為影響點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，建筑物均垂直于三環(huán)路，建筑物對(duì)面為公園綠地。2#樓為地下1層、地上26層的商住樓，其中地上一、二層為商業(yè)店鋪，以上為住宅。4#樓為地下1層、地上32層的商住樓，其中地上一、二層為商業(yè)店鋪，以上為住宅。

2 實(shí)測(cè)方案

2.1 測(cè)量?jī)x器

測(cè)量設(shè)備為杭州愛(ài)華AWA6228聲級(jí)計(jì)，測(cè)量前以AWA6222A型聲級(jí)校準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

建筑物臨路一面多為墻體，本次監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇在建筑側(cè)面離三環(huán)路最近的過(guò)道窗口，每層樓均保持在同一點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)時(shí)窗戶(hù)打開(kāi)，將噪聲儀伸出窗外進(jìn)行測(cè)量。

2#樓測(cè)點(diǎn)與三環(huán)路輔路水平距離約50m，4#樓測(cè)點(diǎn)與三環(huán)路輔路水平距離約46 m。

2.3 監(jiān)測(cè)方法

監(jiān)測(cè)時(shí)間為2020年4月8日—15日期間，天氣晴朗，風(fēng)速小于 2 m/s，監(jiān)測(cè)時(shí)段選取 9∶00～11∶00 和 15∶00～17∶00，盡量避免天氣因素影響。根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096—2008）附錄3中相關(guān)監(jiān)測(cè)要求，每個(gè)測(cè)點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)20 min等效聲級(jí)LeqA［3］。由于條件限制，無(wú)法做到各樓層同時(shí)測(cè)量，本次為各點(diǎn)逐一監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)同時(shí)記錄實(shí)時(shí)車(chē)流情況。

3 預(yù)測(cè)方法

3.1 預(yù)測(cè)模式

目前我國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中道路交通噪聲預(yù)測(cè)主要應(yīng)用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》（HJ2.4—2009）附錄A中規(guī)定的公路（道路）交通運(yùn)輸噪聲預(yù)測(cè)模式［4］。

（1）第i類(lèi)車(chē)等效聲級(jí)的預(yù)測(cè)模式

（2）總車(chē)流等效聲級(jí)

3.2 預(yù)測(cè)參數(shù)確定

3.2.1 線(xiàn)路因素引起的修正量（ΔL1）

（1）縱坡修正量（ΔL坡度）。 β 為公路縱坡坡度（%），試驗(yàn)路段三環(huán)主路坡度為0，修正量為0；三環(huán)輔路坡度為0.5%，以下式計(jì)算其縱坡修正量：大型車(chē)：ΔL坡度=98×β（dB）；中型車(chē)：ΔL坡度=73×β（dB）；小型車(chē)：ΔL坡度=50×β（dB）。

（2）路面修正量（ΔL路面）。 三環(huán)路為瀝青路面，ΔL 路面取值為0。

3.2.2 聲波傳播途徑中引起的衰減量（ΔL2）

本次選取的測(cè)點(diǎn)與道路之間不存在聲屏障，也不屬于聲影區(qū)，聲波傳播途徑中引起的衰減量主要考慮空氣吸收及地面效應(yīng)引起的衰減。

（1）空氣吸收引起的衰減（Aatm）

式中：a為溫度、濕度和聲波頻率的函數(shù)，監(jiān)測(cè)時(shí)期平均氣溫約20～25℃，相對(duì)濕度75%～78%，預(yù)測(cè)時(shí)采用氣溫20℃、相對(duì)濕度70%、倍頻帶中心頻率500 Hz的大氣吸收衰減系數(shù)α為2.8 dB/km。

（2）地面效應(yīng)衰減（Agr）。敏感建筑與路面之間設(shè)有約30 m綠化帶，地面類(lèi)型屬于大部分為疏松地面的混合地面，地面效應(yīng)引起的倍頻帶衰減可用下式計(jì)算：

若Agr計(jì)算出負(fù)值，則Agr可用“0”代替。

3.2.3 由反射等引起的修正量（ΔL3）

本選取的預(yù)測(cè)點(diǎn)對(duì)面不存在其他反射物體，因此不考慮由反射等引起的修正量。

4 實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)值對(duì)比

由于車(chē)速和車(chē)流量都與噪聲值之間存在顯著相關(guān)［5］，為避免因車(chē)流量波動(dòng)產(chǎn)生的誤差，每個(gè)預(yù)測(cè)值均以該點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)段實(shí)時(shí)車(chē)流量觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)值對(duì)比情況見(jiàn)表1、表2，二者差異對(duì)比圖見(jiàn)圖1。根據(jù)對(duì)比結(jié)果，各樓層噪聲預(yù)測(cè)值均大于實(shí)測(cè)值，誤差值在2.9～9.5 dB，而且低樓層的相對(duì)于高樓層的來(lái)說(shuō)誤差值更大。

5 存在差異分析

交通噪聲垂向分布受影響因素較多，包括建筑立面對(duì)噪聲的反射及散射、車(chē)輛狀況、路面材質(zhì)、綠化帶植被對(duì)噪聲的吸收、其他物體遮擋等多方面影響。在本次預(yù)測(cè)過(guò)程中已考慮了路面材質(zhì)、坡度等修正量，還考慮了地面效應(yīng)以及空氣吸收引起的衰減。根據(jù)測(cè)點(diǎn)周邊實(shí)際情況調(diào)查，測(cè)點(diǎn)周邊100 m范圍內(nèi)無(wú)交叉路口，不考慮交叉路口的噪聲修正；三環(huán)路對(duì)面無(wú)其他建筑物，不存在因建筑物反射形成聲谷地形的混響聲場(chǎng)；預(yù)測(cè)點(diǎn)與路面距離約50 m，距離較遠(yuǎn)，路面反射聲影響較小。由于車(chē)輛狀況較不穩(wěn)定，無(wú)法采取參數(shù)計(jì)算進(jìn)行修正，預(yù)測(cè)中與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)間存在差異的可能性原因考慮綠化帶植被對(duì)噪聲的吸收及其他物體遮擋的影響。試驗(yàn)嘗試參照經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正，對(duì)修正后的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值再次進(jìn)行對(duì)比。

表1 2＃樓各樓層實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況

表2 4＃樓各樓層實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況

5.1 綠化林帶噪聲衰減作用

三環(huán)路道路中心線(xiàn)、路緣兩側(cè)以及道路與敏感建筑之間均設(shè)有綠化帶，綠化植被可通過(guò)吸聲、反射等作用起到隔聲降噪的效果（示意圖見(jiàn)圖2）。

有研究表明綠化帶隔聲效果與植被的厚度和葉片的密度等密切相關(guān)［6］，根據(jù)許霄云等對(duì)福州市城市道路及植物群落的降噪特性研究的研究結(jié)果，福州市現(xiàn)有城市道路綠化帶多為喬灌結(jié)合方式，植被三維綠量的總量與噪聲的衰減量無(wú)明顯關(guān)系，但是路緣綠化帶三維綠量與噪聲衰減量顯著相關(guān)［7］。因此，本次綠化帶降噪修正僅考慮主路路緣及敏感目標(biāo)前的綠化帶引起的噪聲衰減量。綠化帶均為喬灌木結(jié)合，灌木叢高度約0.8 m，喬木多為5～8 m。根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》（HJ2.4—2009）中綠化林帶噪聲衰減計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

交通噪聲倍頻帶中心頻率取500 Hz，根據(jù)位置關(guān)系，受綠化帶影響的高度為18.2 m以下范圍，其中2 m以下主要受灌木叢影響。根據(jù)樣地實(shí)際情況，灌木叢生長(zhǎng)茂密，密葉系數(shù)取1.0；喬木較為稀疏，且多為近一兩年新種喬木，枝葉不甚繁盛，因此喬木帶密葉系數(shù)取0.6。受綠化帶影響的各樓層衰減量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 修正后2＃樓各樓層實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況

5.2 相鄰建筑物的遮擋作用

小區(qū)內(nèi)相鄰建筑物之間存在相互遮擋，可對(duì)交通噪聲產(chǎn)生一定的衰減作用，本次試驗(yàn)小區(qū)臨街共有4棟高層建筑，其中2#樓測(cè)點(diǎn)南側(cè)為自身建筑遮擋，北側(cè)則被3#樓遮擋，3#樓樓高與2#樓相當(dāng)，可參照《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》（HJ2.4—2009）中有限長(zhǎng)道路進(jìn)行修正，詳見(jiàn)圖3。而4#樓北側(cè)則為約5 m高的高地，上方有2～3層的建筑，4#樓北側(cè)的遮擋作用參照有限長(zhǎng)聲屏障進(jìn)行修正，詳見(jiàn)圖4。

有限長(zhǎng)聲屏障修正量首先計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)聲屏障修正量后，再根據(jù)遮蔽角進(jìn)行修正。無(wú)限長(zhǎng)聲屏障的衰減計(jì)算公式如下：

式中：Abar為無(wú)限長(zhǎng)聲屏障衰減量，dB；f為聲波頻率，取500 Hz；δ為聲程差，m；c為聲速，20℃時(shí)聲在空氣中的傳播速度取346 m/s。

經(jīng)計(jì)算出無(wú)限長(zhǎng)聲屏障噪聲衰減量后，對(duì)照修正圖查出有限長(zhǎng)聲屏障的修正值。遮蔽角百分率約60%，經(jīng)查，4#樓受低矮建筑物影響的各樓層衰減量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。其中1～6F計(jì)算結(jié)果超出有限長(zhǎng)聲屏障修正圖范圍，以上述有限長(zhǎng)道路進(jìn)行修正。

表4 修正后4＃樓各樓層實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比情況

5.3 修正后預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比分析

經(jīng)以上綠化帶隔聲修正及建筑物遮擋修正后，實(shí)測(cè)結(jié)果與預(yù)測(cè)值對(duì)比情況見(jiàn)表3、表4，二者差異對(duì)比圖見(jiàn)圖5。根據(jù)對(duì)比情況，在考慮綠化、建筑遮擋的因素修正后，各樓層噪聲預(yù)測(cè)值仍略大于實(shí)測(cè)值，但其誤差值可縮小至0.1～2.4 dB，而且低樓層與高樓層之間無(wú)明顯差異。

6 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)福州市三環(huán)快速路旁洪塘新村臨路第一排建筑各樓層噪聲實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的對(duì)比分析，得出如下結(jié)論：

（1）交通噪聲預(yù)測(cè)公式考慮較理想化狀態(tài)，預(yù)測(cè)值普遍比實(shí)測(cè)值高，誤差值在2.9～9.5 dB，而且低樓層的相對(duì)于高樓層的來(lái)說(shuō)誤差值更大。經(jīng)分析，低樓層受路緣綠化帶隔聲作用較為明顯，喬灌木結(jié)合結(jié)合的綠化帶高度約8m，垂向噪聲受影響高度范圍在18 m左右。

（2）洪塘新村臨路第一排建筑與三環(huán)路垂直，測(cè)點(diǎn)位于建筑側(cè)面，受同側(cè)建筑遮擋作用顯著，當(dāng)遮擋建筑物與敏感建筑物高度相當(dāng)時(shí)，各樓層的噪聲衰減量幾乎相同，約4.5 dB。當(dāng)遮擋建筑物高度遠(yuǎn)低于敏感建筑時(shí)，則遮擋效果與聲程差相關(guān)。

（3）預(yù)測(cè)時(shí)綜合考慮路面、綠化帶、建筑遮擋等各種相關(guān)因素，通過(guò)修正后的預(yù)測(cè)值可以很好的模擬交通噪聲的垂向分布規(guī)律，與實(shí)測(cè)值之間的誤差可控制在2.5 dB內(nèi)，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值較為符合，可為隔聲措施建議提供較為可靠的數(shù)據(jù)支撐。

（4）修正后預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間仍有誤差存在，主要是因?yàn)閷?shí)際影響噪聲的因素有很多，車(chē)輛噪聲主要來(lái)源有發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、輪胎噪音和空氣動(dòng)力噪音［8］，這就代表影響交通噪聲的因素還包括風(fēng)速、車(chē)輛狀況、駕駛習(xí)慣等，這些因素都存在著不確定性，暫時(shí)無(wú)法通過(guò)數(shù)學(xué)模式進(jìn)行模擬計(jì)算，在后續(xù)課題中有必要進(jìn)行更深入的研究。