樊慶鋅，徐 涵，石 磊

(哈爾濱工業(yè)大學市政環(huán)境工程學院環(huán)境科學與工程系，哈爾濱150090)

隨著社會經(jīng)濟、道路交通業(yè)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境噪聲污染日益嚴重.噪聲污染已成為我國城市“四大公害”之一[1]，是城市中“無形的暴力”，是21世紀環(huán)境污染控制的主要對象[2].所以控制噪聲污染是我國目前亟待解決的環(huán)境問題[3].而在各類噪聲污染中，道路交通噪聲輻射最強、影響面最廣[4]，是城市噪聲的主要來源，本文通過對哈爾濱市道路交通噪聲的調(diào)查，對道路交通噪聲的現(xiàn)狀進行分析并對其變化趨勢進行預測，為政府及有關(guān)部門在城市建設(shè)發(fā)展方面的政策制定提供參考.

1 分析指標的選取

國內(nèi)學者在噪聲分析指標上也有一定的研究，包括統(tǒng)計噪聲級、晝夜等效聲級等[5-6].為了較好的描述交通噪聲的物理特性和公眾的主觀反映，本文選取等效連續(xù)聲級(Leq)、噪聲標準指數(shù)(NPI)作為評價指標.Leq是基于A計權(quán)聲級計算和統(tǒng)計的結(jié)果，Leq預計有害噪聲反映隨能量級增加的變化情況，這種評價指標與許多常見聲音的相對響度和人耳對中等聲級的反映靈敏度有良好的相關(guān)性.為了了解道路噪聲污染本身的能量水平和達標狀況，選取了噪聲標準指數(shù)NPI.

1.1 等效聲級Leq

當噪聲的A聲級隨時間起伏變化時，需要按能量法則算出的平均A聲級來評價該噪聲，稱為等效連續(xù)A聲級，簡稱等效聲級，記為LAeq或Leq，單位為dB.等效聲級等效于一個連續(xù)穩(wěn)定的噪聲作用在測量周期內(nèi)，此穩(wěn)定噪聲和實際起伏噪聲具有相同的A計權(quán)能量.

在交通噪聲評價中，Leq是一個非常重要的評價量，國家進行道路交通聲環(huán)境質(zhì)量評價時，就是以等效聲級作為劃分等級依據(jù).表1為《聲環(huán)境質(zhì)量評價方法技術(shù)規(guī)定》關(guān)于道路交通噪聲質(zhì)量等級劃分的規(guī)定標準.

表1 道路交通噪聲質(zhì)量等級劃分(dB(A))

根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標準(GB3096-2008)》中規(guī)定，按區(qū)域的使用功能特點和環(huán)境質(zhì)量要求，聲環(huán)境功能區(qū)分為五種類型，本文所討論的道路交通噪聲值應(yīng)該屬于4類聲環(huán)境功能區(qū)中的4a類，其晝間限值70 dB，夜間限值55 dB.

1.2 噪聲標準指數(shù)NPI

此評價指標以道路干線兩側(cè)適用區(qū)域的國家標準為依據(jù)，描述道路噪聲本身的能量水平和達標狀況，算式為:

其中:Leq為交通噪聲等效A聲級實測值;L為國家標準限值，根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標準(GB3096-2008)》，晝間Ls為70 dB.

2 哈爾濱市道路交通噪聲現(xiàn)狀分析

2.1 噪聲指標分析

本文選取2001～2009年哈爾濱市道路交通噪聲進行分析，其變化情況見表2[7]所示.表2中哈爾濱市交通噪聲的監(jiān)測范圍涵蓋了哈爾濱市主要交通干線，監(jiān)測道路共66條，路段總長120.2 km，設(shè)置監(jiān)測點位158個.表2中達標率的計算公式為:

表2 2001～2009年哈爾濱市道路交通噪聲變化情況

根據(jù)表2所列NPI和達標率兩項指標，以時間為橫坐標，兩項指標為縱坐標，分別繪制趨勢圖.2001～2009年哈爾濱市整體道路交通噪聲標準指數(shù)見圖1，達標率見圖2.

從圖1中可以看出，總體上，2001～2009年哈爾濱市道路交通噪聲處于平穩(wěn)下降的趨勢，2001～2005年Leq值為范圍為68.2～68.4 dB(A)，為較好水平，并呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，2006～2009年Leq值為范圍為67.8～68.0 dB(A)，為好的水平.哈爾濱市道路交通噪聲整體達標，處于較好與好的水平，交通噪聲污染程度較輕，交通噪聲值年際變化不大.

從圖2中可以看出，2001～2009年哈爾濱市道路交通噪聲達標率，從最低值2001年的77.3%到最高值2009年的93.9%，處于平穩(wěn)上升趨勢，達標率較高.

2.2 道路相關(guān)影響因素分析

2001～2008年哈爾濱市整體道路與車輛變化情況見圖3～6所示，各圖是根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)[7]，分別以汽車保有量、道路總數(shù)量、道路總長、道路總面積為縱坐標，時間為橫坐標作圖.

可以看出，汽車保有量、道路總數(shù)量、道路總長、道路總面積均呈現(xiàn)逐年上升的趨勢.哈爾濱市民用汽車保有量逐年增加，并且增長迅速，從2001年的20.8萬輛到2008年的52.6萬輛，增長了1.5倍.道路數(shù)量從2001年的1 689條增長到2008年的1 862條，增長了10.2%，道路長度從2001年的957 km到2008年的1 378 km，增加了44.0%，道路總面積值從2001年的1 199.9萬m2到2008年的2 826.0萬m2，增加了1.4倍.

圖5 道路總長度變化情況

圖6 道路總面積變化情況

從這個變化可以看出，汽車保有量和道路面積的增加比例相近，因此，盡管隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展與進步，汽車量快速增加，但是道路建設(shè)的步伐緊跟交通量的增加而快速發(fā)展，通過新建、擴建、延伸的不同路該工程建設(shè)道路，保證了哈爾濱市的道路交通承載能力，從而，保證了道路交通噪聲值的平穩(wěn)發(fā)展.但是，道路噪聲的下降趨勢是由于多種復雜的路面狀況引起的，主要原因包括:綠化帶的建設(shè)，隔離墻的建設(shè)，路面粗糙度的降低等.當然也包括車流量增大引起的車行緩慢、車輛擁堵等原因，當車行速度降低時，產(chǎn)生的噪聲也會隨之降低.

3 哈爾濱市道路交通噪聲狀況預測與分析

關(guān)于道路交通噪聲的預測，國內(nèi)外學者也有一定的研究，如高架交通噪聲等特殊情況的研究等[8-10]，林志周等人運用灰色系統(tǒng)的理論模型對城市環(huán)境噪聲變化進行綜合預測[11]，引用了統(tǒng)計分析的方法，這類方法以實測數(shù)據(jù)在時間序列上的規(guī)律為基礎(chǔ)，應(yīng)用時不受噪聲的物理機制和周邊環(huán)境條件限制.因此，本文采用灰色理論GM(1，1)預測模型對哈爾濱市道路交通噪聲狀況進行預測分析，利用表2中所列數(shù)據(jù)，預測2010～2015年哈爾濱市道路交通噪聲的變化趨勢，并分析預測結(jié)果.

3.1 灰色理論GM(1，1)預測模型理論

灰色系統(tǒng)理論以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價值的信息，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控.灰色系統(tǒng)(GM(1，1))的建模主要思想是:將原始信息數(shù)列通過一定的數(shù)學方法進行處理，通常采用累加或累減生成方法，轉(zhuǎn)化為微分方程來描述系統(tǒng)的客觀規(guī)律.就是使系統(tǒng)由“灰”變“白”的過程，即灰色系統(tǒng)的白化.GM(1，1)為單序列的一階線性動態(tài)模型，其離散時間響應(yīng)函數(shù)近似呈指數(shù)分布[12].

3.2 哈爾濱市道路交通噪聲整體情況的GM(1，1)模型建立于預測

本文針對表2中2001～2009年的Leq值進行預測，取表2中Leq值作為原始序列建立GM(1，1)模型.對原始序列做1-AGO序列，1-AGO的緊鄰均值序列，結(jié)果見表3所示，并計算出發(fā)展系數(shù)a和灰色作用量b，a=0.000 9，b=68.385 4.

其中:-a≤0.3，GM(1，1)模型成立，并可用于中長期預測.

建立GM(1，1)模型，(其中:t≥1):

基于上述模型計算出模擬值，見表3所示.

表3 模型建立過程

從表3中可以看出，模擬值與原始數(shù)據(jù)沒有很大差別，數(shù)據(jù)接近，并且趨勢接近，模型在排除了干擾其趨勢更加明顯，呈逐年下降形態(tài).

對模型進行檢驗，計算平均相對誤差=0.1565%＜0.01，精度為一級;計算原始序列與模擬序列之間的關(guān)聯(lián)度=9878＞0.90，關(guān)聯(lián)度等級為一級.因此模型等級為一級，可以用來預測.

運用模型對2011～2015年哈爾濱市道路交通噪聲值進行預測，預測結(jié)果見表4所示.

表4 哈爾濱市道路交通噪聲預測結(jié)果

由表4中可以看出，2011～2015年哈爾濱市噪聲值均小于標準值70 dB，處于達標水平，噪聲均值67.6 dB，小于68 dB屬于衡量標注好的水平.同時可以看出，噪聲值將會呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，從2010年的67.7 dB下降到2015年的67.5 dB，噪聲變化趨勢樂觀.

4 結(jié)語

總體上，2001～2009年哈爾濱市道路交通噪聲處于平穩(wěn)下降的趨勢，并且逐年變好.汽車保有量、道路總數(shù)量、道路總長、道路總面積均呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，汽車保有量和道路面積的增加比例相近且最大，從2001～2008年分別增加了1.5倍和1.4倍，因此，盡管哈爾濱市交通量呈逐年上升趨勢，由于國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高等多種因素的影響，汽車保有量逐年增加，隨之而來的交通壓力不斷增大，但是路面的不斷增加分散了不斷增加的交通壓力，因此，噪聲值并沒有發(fā)生急劇變化.而哈爾濱是總體道路交通情況趨于飽和，由于車流量大等原因?qū)е碌能囁倬徛囁傧陆档耐瑫r，汽車輪胎與路面摩擦力變小，從而產(chǎn)生的噪聲變小，因此盡管城市交通不斷發(fā)展，車輛增加，道路交通噪聲仍然能保持平穩(wěn)并處于略微下降的趨勢.

通過GM(1，1)模型的建立，預測出哈爾濱市2011～2015年噪聲的變化總體呈下降趨勢，從2010年的67.7 dB下降到2015年的67.5 dB，這與道路交通噪聲的總體變化情況相吻合，說明在保持現(xiàn)有道路狀況，保證道路面積與汽車保有量同步增加的情況下，將會使哈爾濱市道路交通噪聲繼續(xù)逐年降低.

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