徐文文，王玉紅，郭曉峰，呂相龍，黃 峰，張 瑋

(1.華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014；2.江蘇省交通運輸環(huán)境保護工程技術研究中心，江蘇 南京 210014)

0 引言

近年來，城市交通的快速發(fā)展在提高城市居民便捷出行以及促進城市發(fā)展的同時，其環(huán)境影響尤其是噪聲影響引起社會的廣泛關注[1]。而城市快速路作為城市交通的重要組成部分，其具有交通量大、設計車速高以及噪聲影響范圍大等特點[2－3]，城市快速路沿線居民的噪聲投訴已成為社會的熱點問題。因此，研究總結城市快速路的噪聲影響特征，從而為降噪措施的實施提供技術支撐。

當前，國內多個省、市開展了城市區(qū)域聲環(huán)境影響研究，在沈陽市2017年城市聲功能區(qū)劃調整的背景下，袁寶成等[4]對沈陽市現(xiàn)有建成區(qū)范圍內各類聲環(huán)境功能區(qū)聲環(huán)境質量狀況進行實際監(jiān)測調查并分析評估。于天舒等[5]基于GIS采用地統(tǒng)計學確定性插值的方法對日照東港區(qū)和紹興越城區(qū)的城市區(qū)域環(huán)境噪聲污染現(xiàn)狀和空間分布特征進行研究，并對兩地聲環(huán)境進行了評價。劉佳[6]針對揚州市江都區(qū)聲環(huán)境現(xiàn)狀開展了監(jiān)測工作并評價。徐江焱[7]根據(jù)黃石市近5 a（2013年～2017年）城市聲環(huán)境質量例行監(jiān)測數(shù)據(jù)，從區(qū)域環(huán)境噪聲、交通噪聲、功能區(qū)噪聲3個方面分析城市環(huán)境噪聲污染現(xiàn)狀及變化趨勢并提出相關建議。許雪記等[8]針對軌道交通以及城市道路的復合噪聲影響開展了噪聲源識別研究。目前，針對城市快速路沿線的聲環(huán)境研究主要集中在聲環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測以及聲功能區(qū)達標情況等方面，上述研究均提出城市區(qū)域中城市道路尤其是城市快速路沿線對于城市聲環(huán)境的影響程度較大，為深入了解城市快速路的噪聲影響特征及分析增設聲屏障降噪效果，以某市東西向城市快速路為例（該快速路沿線建有較多高層小區(qū)以及學校，近年來已有較多的噪聲投訴問題），以沿線敏感點噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測為基礎，基于Cadna/A軟件對沿線所有敏感點開展噪聲預測，分析高架主路以及地面輔道的噪聲影響程度，并針對不同形式的聲屏障降噪效果進行模擬分析，提出兼顧經濟型的城市快速路聲屏障增補建議。

1 材料與方法

1.1 噪聲仿真模擬模型

預測采用德國Datakustik公司的Cadna/A（2022版）環(huán)境噪聲預測模擬軟件，Cadna/A軟件是基于德國RLS90通用計算模型的噪聲模擬預測軟件，該軟件主要計算依據(jù)包括HJ 2.4—2021，RLS90，ISO9613等標準，并采用專業(yè)領域內認可的方法進行修正，現(xiàn)已通過原環(huán)保部環(huán)境工程評估中心評審認證。

某市道路主線為城市快速路，設計車速為80 km/h，輔道為城市主干道，設計車速為50 km/h，匝道設計車速為40 km/h，主線雙向6車道，輔道雙向10車道。通過調取交管部門相關信息獲得主線車流量及車型特征，根據(jù)現(xiàn)場觀測獲取輔道和交叉道路車流量及車型特征信息。

1.2 噪聲模擬驗證

通過噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測為建立仿真模型提供驗證和修正依據(jù)，選擇晝間（07：00～23：00）和夜間（23：00～7：00）時段，選取快速路沿線20處敏感點開展20 min等效連續(xù)A聲級監(jiān)測，晝、夜各1次，連續(xù)監(jiān)測2 d，將噪聲監(jiān)測平均值與該時段的噪聲模擬值利用SPSS軟件進行T檢驗，以驗證該軟件用于城市快速路噪聲預測的可靠性。

2 結果與討論

2.1 模型驗證結果

將噪聲實測值與模擬值進行對比發(fā)現(xiàn)，總體上現(xiàn)狀監(jiān)測值略大于模擬值，推斷原因是由于監(jiān)測過程中受社會噪聲等其他噪聲源的干擾，晝間偏差絕對值平均為1.3 dB（A），夜間偏差絕對值平均為1.6 dB（A），整體誤差較小，低于2 dB（A）。實測值與模擬值的配對樣本T檢驗，當顯著性水平為0.05時，晝間、夜間相伴概率Sig=0.000＜0.05，可認為實測值和模型預測值具有明顯的相關性。由配對樣本T檢驗果可知，實測值、預測值晝、夜配對樣本T檢驗的相伴概率Sig均大于0.05，即晝、夜的預測值與監(jiān)測值無顯著性差異，因此，采用Cadna/A軟件預測城市快速路噪聲貢獻值是可信的。

2.2 道路噪聲預測以及特征分析

2.2.1 主線快速路噪聲貢獻預測及特征

對主線高架的噪聲貢獻值進行預測分析，4a類區(qū)域晝間均達標，夜間超標范圍為0.1～8.7 dB（A），敏感點超標率為100%；2類區(qū)晝間超標范圍為0.2～3.4 dB（A），敏感點超標率為44.4%，夜間超標范圍為0.3～9.3 dB（A），敏感點超標率為100%；1類區(qū)晝間超標范圍為0.1～6.6 dB（A），敏感點超標率為87.5%，夜間超標范圍為2.6～12.5 dB（A），敏感點超標率為100%。

對噪聲預測值特征分析結果如下：

（1）對于平行于道路分布的敏感點，在不考慮其余互通高架影響的情況下，首排對于第2排的噪聲遮擋效果穩(wěn)定在7 dB（A）左右，甚至可達到10 dB（A）。

（2）由于聲影區(qū)的存在，主線高架對于低樓層（≤3層）的噪聲貢獻值較低。

（3）首排噪聲垂直分布峰值并非出現(xiàn)在與道路水平的樓層，峰值往往出現(xiàn)在相對較高的樓層，其具體高度與首排距離道路邊界線距離呈正相關，高架段臨街首排噪聲峰值出現(xiàn)在12層左右。

（4）臨路首排隨著樓層升高達到一定高度，噪聲值在1～2 dB（A）波動趨于穩(wěn)定，沒有明顯衰減。由于噪聲繞射現(xiàn)象，第2和第3排噪聲垂直分布，峰值均出現(xiàn)在頂層。

2.2.2 地面輔道噪聲貢獻預測及特征

Paraffin-embedded tumor sections were stained with PCNA antibody (1 : 400). Detection was carried out by using GTVisinTM immunohistochemical analysis KIT (Gene Tech Co., Ltd., Shanghai, China). The images were observed under a microscope (IX73; Olympus, Japan).

對輔道的噪聲貢獻值進行預測分析，4a類區(qū)域晝間均達標，夜間超標范圍為0.6～1.2 dB（A），敏感點超標率為23.1%；2類區(qū)域晝、夜均達標；1類區(qū)域晝間均達標，夜間超標范圍為0.3～3.6 dB（A），超標率為62.5%。整體上，地面道路對于敏感點的噪聲貢獻值較小，超標的敏感點均位于交叉路口處，沿線交叉地面道路對于敏感點具有一定的噪聲貢獻。

對噪聲預測值特征分析結果如下：

（1）整體上，地面道路對于敏感點的噪聲貢獻值低于高架貢獻值5～10 dB（A）。

（2）地面段臨街首排噪聲峰值出現(xiàn)在5～7層。

（3）地面道路一般不存在聲影區(qū)，低樓層（≤3層）的噪聲貢獻值也未出現(xiàn)明顯降低。

2.3 不同形式聲屏障降噪效果模擬與分析

預測不同聲屏障高度、聲屏障延伸長度、橋梁高度、敏感點距離以及特殊形式聲屏障等情形下的聲屏障措施降噪效果，具體預測情景見表1。

表1 聲屏障降噪效果預測情景

2.3.1 不同高度及類型聲屏障

不同高度聲屏障降噪效果對比見圖1。由圖1可以看出，3 m高聲屏障對8層及以下樓層降噪效果較好，對8層以上樓層降噪效果較差；4 m高聲屏障對9層及以下樓層降噪效果較好，對9層以上樓層降噪效果較差；5 m高聲屏障對10層及以下樓層降噪效果較好，對10層以上樓層降噪效果較差。有降噪效果的樓層降噪量可達4～7 dB（A），3層及以下樓層聲屏障降噪效果較低，這是由于該處敏感點受高架聲影區(qū)噪聲衰減的影響，噪聲預測值偏小，設置聲屏障后影響不大。對比“5 m側分帶+4 m中分帶”與僅5 m側分帶的降噪效果發(fā)現(xiàn)，增設中分帶聲屏障后，對于10層以下敏感點的降噪效果并無顯著提升，但有效降噪樓層數(shù)從10層增至15層；對比5 m側分帶和全封閉聲屏障的降噪效果發(fā)現(xiàn)，全封閉聲屏障相比普通聲屏障的有效降噪樓層增加較多，基本可覆蓋全部樓層，降噪效果最低可至4 dB（A）以上，對于快速路沿線敏感點具有較好的降噪效果。

圖1 不同高度聲屏障降噪效果對比

2.3.2 不同延伸長度的聲屏障

不同延伸長度聲屏障降噪效果見圖2。由圖2可以看出，①聲屏障對于敏感點降噪效果隨著延伸距離的增加而增大，但對聲屏障的有效降噪樓層數(shù)并未顯著改善；②降噪效果的增大效應隨著距離增加逐步降低（如從30 m增至70 m，同一樓層降噪效果可增加3 dB（A），但從70 m增至110 m，同一樓層降噪效果則增加1.5～2 dB（A））。

圖2 不同延伸長度聲屏障降噪效果對比

2.3.3 敏感點距道路不同距離

敏感點距道路不同距離時聲屏障降噪效果對比見圖3。由圖3可以看出，隨著敏感點距道路不同距離的增加，聲屏障對敏感點的降噪效果逐漸降低，但對聲屏障的有效降噪樓層數(shù)逐漸增加，原因是由于隨著敏感點距道路不同距離增加，聲屏障聲影區(qū)范圍逐漸變高，但遮蔽角逐漸降低導致的。建議對距離高架中心線距離較遠的敏感點，為保證降噪效果，建議兩側延伸長度應隨之加長。

圖3 不同敏感距離聲屏障對于高架噪聲遮擋效果對比

2.3.4 不同橋梁高度

不同橋梁高度聲屏障降噪效果對比見圖4。由圖4可以看出，隨著橋梁高度的增加，聲屏障的有效降噪樓層數(shù)逐漸增加（如橋梁高度為20 m時，5 m高聲屏障有效降噪樓層可達14層），原因是由于隨著橋梁高度增加，聲屏障聲影區(qū)范圍逐漸變大。

圖4 不同橋梁高度聲屏障對高架噪聲遮擋效果對比

2.4 建議

根據(jù)上述分析結論，綜合視覺美觀、敏感點訴求以及經濟型等因素，對增設城市快速路聲屏障提出如下建議：

（1）聲屏障高度。建議對快速路沿線多層（樓層≤6層）敏感點護欄上設置高3 m聲屏障；對中高層以及高層敏感點設置高4 m或5 m聲屏障。增設聲屏障時應開展結構強度等可行性分析，同時考慮到行車安全以及美觀等因素，設置中分帶聲屏障應開展充分的可行性論證。

（2）聲屏障延伸距離。綜合降噪效果以及經濟因素，聲屏障兩側延伸長度宜在70 m；對距離快速路100 m以外的敏感點，因此處聲屏障降噪效果較低，原則上不建議設置聲屏障。

（3）為保證聲屏障美觀及社會影響，對快速路沿線聚集敏感點，建議設置聲屏障高度應保持一致。

（4）由于上、下匝道和互通匝道處的交通量及設計車速較低，故噪聲影響貢獻整體不大，考慮經濟因素以及行車感受，建議設置不高于4 m聲屏障；同時，為提高降噪效果，匝道處增設聲屏障時，建議在其主線上也應設置屏障。

（5）考慮全封閉式聲屏障自重大且風、雪載重也大，對高架橋的安全運行和壽命周期且造價昂貴，建議采取全封閉或半封閉聲屏障應開展充分的可行性論證。

（6）設置聲屏障整體上對沿線高層敏感點可起到一定的降噪效果，但對高樓層無法全覆蓋，故無法達到滿意的降噪效果，建議結合隔聲窗、限速等綜合措施以達到最佳降噪效果。

3 結論

（1）通過應用Cadna/A（2022）軟件開展城市快速路噪聲預測，將預測值與實測值進行統(tǒng)計學分析，可知預測值和監(jiān)測值無顯著性差異，表明采用該軟件預測城市快速路噪聲具有科學性及可信性。

（2）通過現(xiàn)狀模擬發(fā)現(xiàn)，整體上地面輔道對于敏感點的噪聲貢獻值較小，一般低于高架貢獻值5～10 dB（A），主線高架對于低樓層（≤3層）的噪聲貢獻值較低，高架段臨街首排噪聲峰值出現(xiàn)在12層左右，地面段臨街首排噪聲峰值出現(xiàn)在5～7層。

（3）普通直立型聲屏障對城市高架快速路敏感點的有效降噪樓層一般低于10層；聲屏障降噪效果隨著聲屏障延伸長度的增加而增加，但是增加幅度逐步降低；且隨著敏感點距離道路中心線的增加而降低，但聲屏障的有效降噪樓層逐漸增加；全封閉聲屏障有效降噪樓層以及降噪效果相比于普通直立型聲屏障顯著增加；“側分帶+中分帶”聲屏障對于降噪效果的提升有限，但是相比側分帶聲屏障可增加3～4層有效降噪樓層。

（4）增設城市快速路聲屏障時，建議以降低噪聲為前提，綜合視覺美觀、敏感點訴求以及經濟型等因素，進行聲屏障增補；此外，對于聲屏障無法有效覆蓋的高樓層，建議結合隔聲窗、限速等綜合措施以達到降噪效果。