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城市道路噪声预测方法的修正===静尔音隔音门窗 小博士玻璃隔音贴膜

　Vol.25　No.3　1999

环　境　保　护　科　学

总第93期

城市道路噪声预测方法的修正

StudyontheMethodologyoftheTrafficNoisePredictionofUrbanRoadsinShenyang

李秀鸿　张振维　(沈阳环境科学研究所　沈阳110005)

邱明煊　(沈阳市城建项目办公室)　占　美　(沈阳市环境监测中心站)

提要　采用类比分析的方法,对美国联帮公路管理署噪声预测模式(FHWA)进行修正研究,并在沈阳世行贷款交通项目高架路及地面路快速道路噪声预测中予以应用.

关键词　道路噪声　预测模型　类比分析

Abstract　Byanalogicalanalysis,itstudiesonmodificationofUSFHWAModel,andusesthismodifiedmodeltopredeictthetrafficnoiselevelalongtheproposedviaductsandsurfaceroadsintheWorldBankfinanced-ShenyangUrbanTrafficProject.

KeyWords　Trafficnoiseofroad　Predictionmodel　Analogicalanalysis

1　引言

沈阳市拟利用世界银行贷款,对一环路和北一路～联合路进行改造,部分道路修建高架快速道路和地面路拓宽,以缓解沈阳市城市交通紧张状况,满足经济发展的需求.沈阳环科所承担了该项目的环境影响评价工作.

在项目道路噪声预测中,我们对美国联帮公路管理署FHWA模式采用类比分析方法进行修正、检验,并在沈阳市世行贷款交通项目高架路和地面路道路噪声预测中予以应用.

2　道路噪声预测模型

道路噪声预测模型选用美国联邦公路管理署FHWA模型,系等间距排列的不连续线声源模型.其模型如下:

3

+ S-13

式中:Leqi——第i种车辆的交通噪声级,dB;

Li——第i种车辆在距路中心7.5m处的

平均噪声级,dB;

Qi——第i类型车辆的交通量,辆/h;T——第i类型车辆的观测时间,h;Vi——第i类型车的车速,km/h;r——观测点距路中心线距离,m;

a——与地面覆盖物吸收特性有关的衰减

因子;

S——噪声传播途中屏障的减噪声,dB

(与路基结构、地形和房屋建筑等有关);

i=3——取三种类型车(按大、中、小三类

型).

对于上述道路交通噪声预测模型,在美国和日本已被广泛地应用公路交通噪声预测上.

3　美国FHWA模型修正

虽然美国联邦公路管理署的FHWA模型已经广泛用于世界各地公路交通噪声预测,但考虑到我国国情,应用于城市高架道路交通、地

Leq=10lg∑10i=1Leqi=Li+10lg

0.1Leqi

1+a

+10lg()TVir

本文研究过程中,得到了李炳光老师的指导和帮助,深表感谢.

收稿日期　1999-01-12　修回日期　1999-04-20

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理条件和道路条件及管理方面可能与美国有所不同.因此,我们应用此模型前,要对其进行修正非常必要,修正后再应用.

点,声传播衰减多考虑是公路与受声预测点之间的地面(土地、植被)声吸收(a)是必要的.而城市道路(街道)路面是混凝土结构,考虑路面反射就非常必要.

因此,引用FHWA公路噪声预测模式(简称(FHWA模式)预测城市道路噪声影响,要考虑混响声增量、路面反射声增量.特别是对道路两测高层住宅更为重要了.

沈阳交通改造工程,基中有地面道路拓宽和新建高架快速道路两种类型.应用FHWA模式,对这两种类型道路结构噪声影响预测的混响声增量和反射声增量的获得,用理论模式计算并选用适当的声学参量修正FHWA模式是比较复杂的,特别是对高架道路两侧高楼层预测点就更难于计算应用.从本工程实用性出发,采用沈阳市已建成并使用的同类型道路的类比测试方法,获得混响和反射增量.结合用FHWA模式的计算(对靠路面第一层,没有受显著的朝向高层反射增量,只有混响增量)与实际测得结果的偏差,来确定其增量值,是比较简单而且实用.

3.1.2　道路噪声预测类比测试　　为了了解高架路的建设和地面路拓宽变成快速道路后,交通噪声对周围环境的污染程度和影响规律,我们对沈阳市内现有典型的高架路崇山路五三医院——穗港馨都段和地面路南五马路御膳酒楼段进行交通噪声类比测试分析.

地面路类比测试点是南五马路御膳酒楼南住宅楼,共15层楼,1～2层是商业网点,3～4层是写字楼,4层以上是住宅楼.

高架路类比测试点是崇山路五三医院和穗港馨都饭店20层楼,1～4层是商业网点和写字楼,4层以上是住宅楼.

(1)地面路交通噪声类比测试.南五马路地面路现状宽27m,御膳酒楼南住宅楼是一个15层楼建筑,距道路红线13m,距路中心33m(现已向南侧拓宽),地面路双向4车道.

在监测各层楼噪声时,同时记录大、中、小型车流量及车速.

噪声监测结果与用美国FHWA模型计算值进行比较情况,见表1和图3.

3.1　道路噪声预测类比分析

3.1.1　引用FHWA模式的修正　　对于城市道路噪声影响预测,引用FHWA公路噪声预测模式,必须考虑几点声学问题. 城市道路由于两侧多为楼群建筑包围,机动车辆噪声的辐射,处在受建筑物阻挡,反复多次反射的声峡谷区内的混响声场中.如图1所示.

而郊区公路

图1　道路两侧有高层建筑形成多次反射的混响声场示意图

的两侧多是比较开阔地带,机动车辆噪声处在自由、半自由声场中.城市道路噪声预测引用FHWA模式计算中,要考虑混响声增量. 城市道路噪声,对两侧高层居民的影响不可忽略,不仅要考虑混响声增量,而且要考虑路面反射声增量.因为建筑物紧靠道路,路面是平整的混凝土结构,有较强的声反射,特别是高层楼不同楼层反射声程不一样,所受反射影响的增量也不一样,如图2所示.

郊区公路的受声预测

图2　反射的镜象声源对临路高层楼不同楼层的反射导括号差别示意图

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表1　噪声类比测试分析

楼　　　　层楼　　高(m)*模型计算值(曲线1)地面路实测值(曲线2)高架路实测值(曲线3)地面路修正后模型(曲线4)

高相对误差(%)地

度面平均误差(%)

修路

正修　正　量高相对误差(%)高

度架平均误差(%)

修路

正修　正　量

11.5067.468.966.968.9002.99

25.1067.469.067.568.90.15

367.369.268.168.80.58

467.269.670.068.71.29

567.170.172.668.62.14

666.871.073.168.33.80

766.772.472.368.25.8

866.570.971.968.04.09

1066.069.771.367.53.15

1564.868.469.966.33.07

68.865.51864.0

36492

5881062

8.7011.5014.3017.1019.9022.7028.3042.3050.70

大

中

dB

　车流量(辆/h)

小16321464

2.41

+0.1+0.4+0.9+1.5+2.7+4.2+2.9+2.2+2.1+2.12.07

1.03

1.86

5.51

6.57

5.67

5.42

5.333.8

5.15

4.80

4.22

-2.0-1.4-0.7+1.3+4.0+4.8+4.1+3.9

+3.6+3.

3

图3　噪声类比分析曲线

由表1和图3可以看出: 南五住宅楼实测的噪声值,由于受地面路的反射,由1楼至7楼是逐渐增大,7楼噪声最大.但1～4类均不超标,低于4类噪声标准70dB,5～7楼超4类标准0.1～2.4dB. 8～15楼噪声逐层降低,除了8楼超标0.8dB外,其它各层均低于标准70dB. 实测曲线从四层至15层楼有凸起,是由于地面对高层的反射和两侧高楼的混响所引起的. 模型计算值由1楼至18楼噪声值是逐渐降低且均不超标,(模型计只考虑了直达声随扩散距离的衰减). 该模型是公路噪声模型,没有考虑城市道路对高层建筑的反射和混响,只考虑高度衰减.

(2)高架路交通噪声类比测试.崇山路五三医院和穗港馨都饭店段是高架路段.地面路双向4车道,已达规划宽度60m.高架路面高度9m,

宽路17m双向4车道.楼距道路红线为3.6m,距路中心33.6m.在测量噪声同时,测量大、中、小型车流量及车速.高架路崇山路五三医院和穗港馨都各楼层噪声监测结果见表1和图3.

由表1和图3可以看出:

实测值1～3楼噪声低于4类区昼间标准70dB,但随楼层逐渐升高噪声增大,4楼刚好达标70dB,5～6楼噪声最高,72～73dB,超过标准2～3dB,7～14楼噪声也超标,但是随楼层升高逐渐降低,超标2-1dB,15楼以上噪声低于标准70dB,也随着楼层升高噪声逐渐降低. 1、2层楼噪声衰减很显著,原因是高架路的屏障起作用. 引用屏障修正,不能简单地用于高架路面,因不同车道而异.(重型). 客、货车重型比例适用不同车道(上、下路面). 5～6楼噪声最高,原因是:高架路面高9m多,相当于3层楼高度,地面路和高架路上的车流量很大,交通噪声对5～6楼的辐射,除了地面路噪声辐射外,还有高架路面反射的噪声.因此,高架路两侧,5～6楼即14m至17m高度处噪声最高.

3.2　噪声类比分析结果

由图3可以看出,噪声类比分析的结果如下:

(1)模型曲线1地面1楼噪声小于地面路实测曲线2的1楼噪声,相差大约1.5dB.它是地面道路由两侧建筑构成的声峡谷产生的混响声增量,为了使FHWA模式计算方便,将模型曲线1做了实测混响声增量(1.5dB)的修正,将曲线1修正后绘出了“地面路修正后模型曲线4”.

(2)模型曲线1除一楼噪声大于高架路实

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测曲线3以外,其余不同高度噪声均小于地面路实测曲线2和高架路实测曲线3,是因为曲线1模型只按坐标考虑高度,只计算直达声而没考虑反射声,所以模型曲线1没有凸起.另外,从预测点距离变化低层到高层把交通噪声源近似看成不连续的线声源——点声源这一系列变化过程.因此,要对实测地面路和高架路曲线作如下高度修正: 地面路高度修正.从南五马路类比分析曲线2看,高度修正为:1～3楼,修正0～0.5dB;4～10层,修正1～3dB;10层以上修正2dB; 高架路高度修正.从五三医院～穗港馨都类比分析曲线3看,高度修正为:1～3楼,修正-2～-1dB;4～10层,修正1～4dB,10层以上修正4～3dB.

以上只是对使用FHWA模式计算作近似修正,其使用条件为:

A　道路两侧建筑物距离中心线30±5m;

重型车B　高架路车流量:轻型车≈4

并且已经用于沈阳市城市快速道路噪声预测,目前项目业已通过世行评估和认可.对于城市环保部门的环境管理,模型的精度也是足够的,它可以应用于城市道路建设中环境评价和环境规划与环境管理.

6　结论

(1)地面路和高架路实际测量数据可信,两条曲线噪声高度衰减规律符合实际;

(2)高架路一、二层衰减很明显,是高架路面的屏障起作用;

(3)模型只按坐标考虑高度,只计算直达声,没考虑反射声,所以曲线没有凸起;

(4)FHWA公路噪声预测模式适合于开阔的郊外公路预测,不适合应用城市区域道路预测.若用于城市道路,必须对模型进行修正;

(5)城市道路两侧高层建筑物,有明显的混响声而公路模式没有考虑;

(6)高层测量中,出现5、6层比1、2层噪声高,是因为路面反射声不同声程的影响,公路模式里没有考虑.

(7)鉴于上述原因,使用公路模式来预测城市交通噪声时,要进行混响修正,1～1.5dB;同时要作高度变化的不同反射声增量的修正,高架路上的应按着实测值进行修正,一般1～3层修正-2～-1dB,4～10层,修正1～4dB,10层以上修正4～3dB.地面路也应按实测值进行修正,一般修正量1～3楼为0～0.5dB,4～10层修正1～3dB;10层以上修正2dB.

(8)预测一层楼和平房时,就直截用模型计算;

(9)对地面道模型修正,考虑了混响,所以模型平移了;

(10)预测地面道的高层建筑时,用地面路实测曲线;

(11)预测高架路的高层建筑时,用高架路实测曲线,并注意使用条件;

(12)对于道路两侧不同距离的建筑物的不同高度,由于地面噪声反射随着水平距离的增加,对各楼层的反射很小.因此,不作水平距离的高度修正.

(下转第48)

4　道路噪声预测模型验证

4.1　地面路噪声预测模式的验证

从表1和图3可见,地面路实测噪声与地面路修正后模型计算值的平均误差为2.41%,可以认为模型计算值和地面路实际测量值是比较可靠的.

模型值与实测值有偏差,需作高度修正.具体修正量,见表1.

4.2　高架路噪声预测模式的验证

从表1和图4可见,高架路实测噪声与地面修正后模型计算值的平均误差为4.22%,可以认为模型计算值和高架路实测数值也是比较可靠的.

模型计算值与实测值有偏差,需作高度修正.具体修正量,见表1.

5　道路噪声预测模型的应用

采用美国联邦公路管理署FHWA模型的修正式作为城市交通改造项目噪声预测模式,从模型验证来看,此模型计算简单,比较可靠,

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为先导,推动整个产业的社会化、市场化、专业化和企业化.

2.3.3　实行环保设施专业化管理需成立专业化的污染治理公司　　成立污染治理公司,最好是以污染设施原设计施工单位为龙头,这样可避免设备生产、设施建设和运行管理相互脱节.污染治理公司建成后,需重点做好下几方面的工作:

(1)与排污企业签订承包托管合同.承包托管合同需明确双方责、权、利,其中重点是治理费用问题,而确定费用需考虑几方面的因素:污染处理设施目前运行费用;污染物量、质;设施维护、检修费;设施折旧率;水质检测、分析及管理费等.

(2)与环保部门签订责任合同

(3)实施专业化管理

2.3.4　环保设施专业化管理形式　　环保设施专业化管理其实质是治污观念的转变,把治污设施的运行推向市场,走一条产业化道路.实际操作中要根据不同情况和治理要求,采取多种方式提供污染治理服务,满足污染治理市场的不同需求.

根据管理模式可划分为技术承包和全包,所谓技术承包即设施运行、人员管理等由业主负责,运营公司提供技术服务,如出现技术问题,运营公司拿出处理意见,业主按运营公司的处理方案处理;所谓全包就是业主将治理设施运行管理全部交给运营公司,由运营公司派人对设施进行管理.从实际操作来看,前者问题较多,如责任不清等,特别是对大型污水站,还是采用全包的形式为好.

根据污染物的量也可分为几种形式,对排

污量小、比较分散、处理不复杂的污染源,污染治理公司可提供车载可移动式处理设施上门服务,或将污染物集中,然后统一处理;对排污量大、比较集中的污染源,污染治理公司可按区域规划集中建设污染处理设施;对新建居民生活小区,可将污染治理设施建设列入基础建设,其运行列入小区物业管理,实行有偿服务.2.4　实施环保设施专业化管理面临的问题

(1)排污收费标准问题,目前,接受环保设施专业化管理的企业多数为“三资”企业,主要集中在大中城市的经济技术开发区,这是因为“三资”企业运营管理的方式更接近他们惯用的国际经营管理模式.相比之下,污染治理公司对国内投资的企业则不太满意,他们要求政府制定合理的排污收费标准,使排污费高于污染治理的费用,以经济手段激励企业治污.

(2)对排污企业环保设施监管问题,污染治理公司要求加强对排污设施的监管工作,以行政手段迫使企业治污,真正为治污设施专业化管理提供一个良好的外部发展环境.

(3)环保设施运行管理的风险问题,因为环保设施的运行管理是一个难度相当大、技术要求高的产业,稍有不慎,便会引发事故,一旦发生重大污染事故,其后果远非污染治理公司自身所能承担.因此,急需建立保险制度,保障环保设施专业化管理健康发展.

(4)对污染治理公司税收政策问题,污染治理公司在治污同时,可凭借技术优势进行污染物的资源化开发利用,对此,国家缺乏相关的税收政策扶持.污染治理公司希望税收不要成为环保设施专业化管理的障碍.

(上接第45页)

参　考　文　献

1.刘天齐等.环境保护概论.人民教育出版社,1983.2.王文奇等.噪声控制技术.化学工业出版社,1987.

3.郑长聚等.环境噪声控制工程.高等教育出版社,1988.

4.施国强等.噪声与振动控制.1991.(1～4):

5.史宝忠.建设项目环境影响评价.中国环境科学出版社,1993.

6.刘天齐等.环保通论,中国环境科学出版社,1997.

7.公路建设项目环境影响评价规范(试行).中华人民共和国交通部发布,1997.1..

8.环境影响评价技术导则声环境.国家保护局.1996.7.