陳 雷，楊善云，張麗微，吳琴琴，黃麗蓉，何紅娟，朱麗清

（廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 柳州市森林資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西柳州 545004）

城市是社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然-環(huán)境的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[1]。公路承擔(dān)了城市補(bǔ)給的重要作用，是人們進(jìn)入城市的第一印象，有一定的宣傳價(jià)值[2]。相較于城市道路，城郊公路兩側(cè)土地的合理利用更有利于提升城市形象，優(yōu)化配置公路兩側(cè)的綠化帶、增強(qiáng)降噪效果十分重要，在城郊公路兩側(cè)進(jìn)行綠化也被認(rèn)為是最環(huán)保和最適當(dāng)?shù)慕翟敕绞絒3-5]。

道路綠化帶的降噪效果一直受到國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的重視，對(duì)其降噪效果進(jìn)行了實(shí)測(cè)[6-10]，目前的研究主要集中于綠化帶降噪效果[11-13]以及不同植物形態(tài)的降噪效果[14]，關(guān)于降噪功能量及經(jīng)濟(jì)價(jià)值量研究較少。生態(tài)價(jià)值量主要的評(píng)估方法有造林成本法、支付意愿法和影子工程法，均未考慮降噪價(jià)值的物理過(guò)程，單純從支付意愿和比較價(jià)值進(jìn)行評(píng)估，主觀性過(guò)強(qiáng)且折算方式趨于理想化，準(zhǔn)確性有待商榷[15]。

本研究從降噪機(jī)理及物理效果入手，選取城郊公路綠化帶的代表性樣地為研究對(duì)象，在監(jiān)測(cè)各樣地降噪能力的基礎(chǔ)上，根據(jù)其高度、寬度、枝下高和疏透度等屬性，對(duì)各種結(jié)構(gòu)形式綠化帶的降噪功能量進(jìn)行計(jì)算，并采用比較價(jià)值估算法，得出公路綠化帶的降噪價(jià)值量，以期更合理地評(píng)價(jià)城郊公路綠化帶的降噪能力，為道路綠化帶生態(tài)功能價(jià)值研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與研究對(duì)象

柳州市（108°50'～109°44'E，23°54'～24°50'N）位于廣西壯族自治區(qū)中部偏北，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。包含城中、柳北、魚(yú)峰和柳南4 個(gè)城區(qū)以及柳江、柳城、鹿寨、融安、融水和三江6 個(gè)縣，總面積18 600 km2，2018年末常住人口為404 萬(wàn)人，屬于我國(guó)老工業(yè)城市的典型代表，與湖南株洲市、山西臨汾市和四川攀枝花市等工業(yè)城市類(lèi)似，正處于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵階段，“生態(tài)柳州”正成為柳州各行各業(yè)的共識(shí)。

城郊公路作為老工業(yè)城市物流的重要通道，在城市發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。本研究中的道路為柳長(zhǎng)路，位于柳州市柳北區(qū)，主要連接柳州市區(qū)與北部生態(tài)新區(qū)及周邊村鎮(zhèn)，雙向4車(chē)道，沿途有柳州鋼鐵集團(tuán)、柳州威奇化工廠等重工業(yè)企業(yè)，是典型的連接城市與郊區(qū)的普通城郊公路，公路車(chē)輛中大中型貨車(chē)占比50%以上，屬于高噪聲道路，是城市噪聲治理的難點(diǎn)。

1.2 研究方法

根據(jù)調(diào)查，我國(guó)城郊公路兩側(cè)土地的造林方式較靈活，易形成區(qū)域型的綠化帶結(jié)構(gòu)，無(wú)論南方還是北方，公路兩側(cè)區(qū)域綠化帶林木均可以選擇本地林木植物，按優(yōu)勢(shì)林木種類(lèi)分為大小喬木、灌木和草本。本研究對(duì)象的綠化帶結(jié)構(gòu)分為全喬型、喬灌型、全灌型及全草型4種類(lèi)型。根據(jù)相關(guān)研究，30 m道路綠化帶有較好的降噪效果[6]，每一類(lèi)別按寬度分為0～10、10 ～20、20 ～30和30 m 以上4個(gè)等級(jí)[16]。綠化帶的降噪效果與綠化帶的長(zhǎng)度、寬度和結(jié)構(gòu)關(guān)系密切[17]。因此在4 個(gè)等級(jí)內(nèi)選擇樣地進(jìn)行生態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)查（高度、寬度、胸徑、枝下高和疏透度等）和噪聲監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析綠化帶的降噪效果，并通過(guò)綜合分析計(jì)算綠化帶降噪的功能量和價(jià)值量。

1.3 樣地選擇及試驗(yàn)時(shí)間

在柳長(zhǎng)路兩側(cè)選取10塊綠化林帶，所有林帶涵蓋全喬型、喬灌型、全灌型和全草型4種典型綠化營(yíng)造模式，各林帶植物主要包括榕樹(shù)（Ficus microcarpa）、木棉（Bombax ceiba）、高山榕（F.altissima）、苦楝（Melia azedarach）和樟樹(shù)（Cinnamomum camphora）等大喬木，洋紫荊（Bauhinia variegata）、蘇鐵（Cycas revoluta）、紫薇（Lagerstroemia indica）、桂花（Osmanthus fragrans）、粉葉決明（Senna sulfurea）、雞冠刺桐（Erythrina crista-galli）和紫葉李（Prunus cerasifera'Pissardii'）等小喬木，黃素梅（Duranta erecta）、紅花檵木（Loropetalum chinensevar.rubrum）、灰莉（Fagraea ceilanica）、基及樹(shù)（Carmona microphylla）和木槿（Hibiscus syriacus）等灌木和蟛蜞菊（Sphagneticola calendulacea）和溝葉結(jié)縷草（Zoysia matrella）等草本。各林帶長(zhǎng)度均大于50 m，離交叉路口50 m 以上且無(wú)紅綠燈影響。試驗(yàn)在2017年8—9月、風(fēng)力小于2 m/s的白天進(jìn)行，并保持各測(cè)次的氣象條件基本一致。

1.4 生態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)查

林帶寬度、林木高度、枝下高和胸徑等采用常規(guī)測(cè)量方法[17]，疏透度采用相片測(cè)定法[18]，即站在距林帶垂直方向約30 m 處，用相機(jī)拍攝同一方位照片，然后用ArcGIS 軟件進(jìn)行處理，測(cè)定照片中透光面積占總面積的比值（表1）。

表1 樣地的基本情況Tab.1 Basic situations of sample plots

續(xù)表1 Continued

1.5 噪聲監(jiān)測(cè)

采用噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀（愛(ài)華AWA6228B+），量程為30 ～142 dB，測(cè)定頻率為31.5 ～8 000 Hz，測(cè)量前采用AWA6223F 聲級(jí)校準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)。本研究監(jiān)測(cè)因子為等效連續(xù)A 聲級(jí)，依據(jù)GB 3096-2008[19]進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)2次取平均值。

為具體研究各等級(jí)降噪值，以公路行車(chē)道外側(cè)0 m，向綠化帶方向垂直延伸，監(jiān)測(cè)0、10、20、30和30米以上綠化帶內(nèi)側(cè)處噪聲值（標(biāo)記為N0、N1、N2、N3和N4）。為分析愈量降噪值的情況，在樣地道路選取路面上等距離點(diǎn)為空白參照點(diǎn)，愈量降噪值為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)噪聲值與空白參照點(diǎn)噪聲值的差值（標(biāo)記為ΔN0、ΔN1、ΔN2、ΔN3和ΔN4），為便于分析，0 m 處噪聲愈量降噪值（ΔN0）設(shè)為0[20]。

1.6 相對(duì)降噪能力計(jì)算

4個(gè)寬度等級(jí)各林帶噪聲總衰減值為各相鄰等級(jí)林帶噪聲愈量降噪值的差值，即ΔNi-ΔNi-1，然后計(jì)算各寬度等級(jí)相對(duì)降噪能力αi（%），計(jì)算公式如下：

1.7 降噪功能量計(jì)算

監(jiān)測(cè)結(jié)果反映了各類(lèi)別各等級(jí)噪聲的降低程度及效果，為綜合整條道路的降噪功能量，參考已有研究成果[15]，引入綠化帶長(zhǎng)度和道路噪聲值來(lái)計(jì)算道路綠化帶降噪總功能量（W，dB/a），計(jì)算公式如下：

式中，N為道路年平均噪聲值（dB（A）/a），取71.79 dB（A）；Lj為不同綠化帶結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度（m）；i為林帶不同寬度等級(jí)；j為不同類(lèi)別綠化林帶。

1.8 降噪價(jià)值量計(jì)算

采用影子工程法計(jì)算，即以公路旁邊建設(shè)的降噪屏障成本進(jìn)行替代計(jì)算。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，降噪屏障可降低約80%的噪聲，柳長(zhǎng)路噪聲源強(qiáng)平均值為71.79 dB（A），降噪能力為57.43 dB（A）/m。一般4 m高的降噪屏障建造成本為400 元/m[21]，柳長(zhǎng)路降低噪聲成本（P）為6.97 元/dB（A）。

式中，S 為道路綠地降噪價(jià)值（元/a）；W 為道路綠化帶噪聲降低總分貝數(shù)（dB（A）/a）。

2 結(jié)果與分析

2.1 柳長(zhǎng)路交通噪聲現(xiàn)狀分析

柳長(zhǎng)路平均噪聲值為71.79 dB（A），超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值70 dB（A）要求，說(shuō)明柳長(zhǎng)路目前交通噪聲污染較嚴(yán)重。在采取綠化降噪措施后，各交通噪聲值明顯下降。根據(jù)各林帶內(nèi)側(cè)噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果，聲環(huán)境達(dá)標(biāo)率為100%，說(shuō)明柳長(zhǎng)路綠化帶降噪效果明顯（表2）。

表2 各林帶愈量降噪值Tab.2 Excess noise attenuation of different greenbelts

2.2 柳長(zhǎng)路綠化帶降噪能力分析

全喬型、喬灌型、全灌型和全草型各類(lèi)型10 m寬愈量降噪值分別為0.41、1.12、0.95和0.15 dB（A），20 m 寬為1.11、3.02、1.77 和0.33 dB（A），30 m 寬為1.84、4.91、3.19 和0.4 dB（A）（表3）。降噪能力為喬灌型＞全灌型＞全喬型＞全草型，與大部分研究學(xué)者的結(jié)論一致[12,16,22]，說(shuō)明典型的喬灌結(jié)合型營(yíng)造模式是道路兩側(cè)綠化降噪效果最好的營(yíng)造模式。喬灌型營(yíng)造模式的綠化帶面積占總綠化面積的55.41%，基本能達(dá)到綠化帶降噪效果，但針對(duì)柳長(zhǎng)路大型車(chē)輛較多的特點(diǎn)，仍要加大喬灌型綠化帶的營(yíng)造，不斷完善綠化帶的結(jié)構(gòu)形式，尤其是對(duì)部分無(wú)綠化林帶或稀松草地進(jìn)行營(yíng)造，充分發(fā)揮道路綠化帶對(duì)交通噪聲的降噪能力，提升綠化帶的生態(tài)效應(yīng)。

喬灌型綠化帶降噪效果在不同綠化帶寬度中均為最佳。全喬型和全灌型綠化帶在20 ～30 m 處發(fā)揮最大的降噪能力，喬灌型和全草型綠化帶在10 ～20 m 處發(fā)揮最大降噪能力，綠化帶結(jié)構(gòu)在10 ～30 m處降噪效果最好，這與30 m 綠化帶能起到很好的降噪效果的結(jié)論[6,8,12,20]一致。除全草型綠化帶外，其他類(lèi)型綠化帶30 m 以上降噪效果均為最差，因此，綠化帶越寬，降噪效果不一定越好。全草型綠化帶因結(jié)構(gòu)單一且高度較低，最大的降噪能力僅0.25%，遠(yuǎn)小于其他類(lèi)型綠化帶，因此，道路綠化應(yīng)盡量減少全草型綠化帶的營(yíng)造面積。

表3 不同類(lèi)型綠化帶的降噪能力Tab.3 Noise reduction effect of different greenbelt types

2.3 柳長(zhǎng)路綠化帶降噪功能量分析

柳長(zhǎng)路全線(xiàn)道路綠化帶降噪量為77 914.65 dB/a（表4）。全喬型、喬灌型、全灌型和全草型的降噪量分別為5 507.18、52 787.06、19 032.50和587.91 dB/a，分別占總降噪量的7.07%、67.75%、24.43%和0.75%。從單位面積降噪量來(lái)看，柳長(zhǎng)路道路綠化帶單位面積噪聲降低了0.305 dB·a-1·m-2，其中喬灌型最高（0.132 dB·a-1·m-2），全草型最低（0.017 dB·a-1·m-2）。

表4 綠化帶降噪服務(wù)功能量及價(jià)值量Tab.4 Service function and value of greenbelt noise reduction

2.4 柳長(zhǎng)路綠化帶降噪價(jià)值量分析

柳長(zhǎng)路綠化帶總降噪價(jià)值量為543 065.10 元/a，單位面積降噪價(jià)值量為2.129 元/a·m2，可以看出柳長(zhǎng)路綠化帶降噪的環(huán)境效益和生態(tài)效益較大，對(duì)提升城市形象效果顯著（表4）。喬灌型面積占總綠化面積的55.41%，降噪價(jià)值量占總量的67.75%，即占地面積小但降噪效果明顯，喬灌型綠化帶單位面積降噪價(jià)值量為0.919 元/a·m2，在所有綠化營(yíng)造模式中最大；全草型面積占比為4.72%，降噪價(jià)值量?jī)H為總量的0.75%（圖1）。道路綠化帶結(jié)構(gòu)形式應(yīng)以喬灌型為主，可配合全喬型和全灌型結(jié)構(gòu)進(jìn)行美化設(shè)計(jì)，盡量減少全草型的結(jié)構(gòu)形式。

圖1 不同類(lèi)型綠化帶面積及降噪價(jià)值量比例Fig.1 Percentage of area and noise reduction value of different greenbelt types

3 結(jié)論與討論

本研究表明，老工業(yè)城市的城郊公路交通噪聲污染較重，綠化帶對(duì)噪聲有一定的消減作用，其中喬灌型的綠化營(yíng)造模式能起到最大的降噪效果，其次為全灌型和全喬型，全草型的降噪效果最差;從各結(jié)構(gòu)綠化帶不同寬度等級(jí)的降噪能力看，全喬型和全灌型綠化帶在20 ～30 m 處、喬灌型和全草型綠化帶在10 ～20 m處發(fā)揮最大降噪能力。

柳長(zhǎng)路道路綠化帶共降噪77 914.65 dB/a，降噪總價(jià)值量為543 065.10元/a；喬灌型營(yíng)造模式降噪價(jià)值量占總量的67.75%，降噪價(jià)值較大，因此喬灌型營(yíng)造模式是公路綠化帶的最佳方式；全草型價(jià)值量?jī)H為總量的0.75%，降噪效果幾乎為0。

本研究從功能量和價(jià)值量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)城郊公路的綠化帶植物降噪效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合考慮綠化帶高度、寬度、枝下高和疏透度等屬性，通過(guò)貨幣化定量計(jì)算其降噪作用，彌補(bǔ)了以前研究主觀性強(qiáng)、定量偏少的不足，可為評(píng)估公路綠化帶降噪功能提供科學(xué)依據(jù)。