劉月紅，程為波，李國(guó)旗

（1.山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南250031；2.山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南250013）

高速公路方便了人們出行，加速了物流，在拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，交通噪聲污染問(wèn)題也相當(dāng)嚴(yán)重。沿線居民深受影響，易出現(xiàn)諸如聽(tīng)力損傷、失眠、情緒暴躁等癥狀。因此，如何防治交通噪聲污染，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。

不少學(xué)者對(duì)交通噪聲強(qiáng)度、特點(diǎn)、傳播規(guī)律等做過(guò)相關(guān)研究[1－4]。除現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)外，也有采用數(shù)學(xué)計(jì)算公式法或計(jì)算機(jī)仿真數(shù)學(xué)模型分析噪聲污染分布特點(diǎn)[5－6]。湖南大學(xué)翟云波[7]等根據(jù)高速公路周邊噪聲敏感點(diǎn)的分布特點(diǎn)，構(gòu)建真實(shí)的模擬場(chǎng)景。李彥[8]等系統(tǒng)地分析了聲屏障設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題，以及跨專業(yè)的綜合應(yīng)用。重慶交通大學(xué)陳永光[9]等針對(duì)不同頂部造型的聲屏障，采用聲學(xué)軟件對(duì)聲屏障的降噪效果進(jìn)行模擬。唐松林[10]以道路噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)利用有限元方法綜合分析了不同高度聲屏障對(duì)不同頻段道路噪聲的抑制作用。徐志勝[11]建立了基于Cadna/A軟件的高速鐵路噪聲預(yù)測(cè)模型。李方園[12]、陳淑燕[13]等分析了交通噪聲的危害及防治措施，李妍[14]論證了聲屏障的降噪效果。

本文針對(duì)某高速公路及其西側(cè)向陽(yáng)村，以道路中心線外200m范圍的居住建筑為研究對(duì)象[15]。首先對(duì)向陽(yáng)村晝間和夜間噪聲背景值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)[16]和分析。然后采用Cadna/A噪聲模擬軟件建立噪聲預(yù)測(cè)模型分析交通噪聲達(dá)標(biāo)距離及傳播衰減規(guī)律。再將環(huán)境噪聲背景值與交通噪聲貢獻(xiàn)值進(jìn)行能量疊加計(jì)算，研究噪聲污染特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。最終確定采用聲屏障來(lái)降低噪聲污染對(duì)居民生活的影響，并計(jì)算確定聲屏障設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)仿真模擬分析結(jié)果，提出應(yīng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)及預(yù)留資金安裝隔聲窗的建議。

1 工程概況

高速公路設(shè)計(jì)車速為120km/h，雙向四車道，路基寬度為28m。對(duì)2014年通行車輛監(jiān)測(cè)，分析了小貨車、中貨車、小客車、大客車等各種車輛所占比例。通過(guò)對(duì)中貨車、大貨車、拖掛車等按重量折算，分別得到2014年和2028年小、中及大型車的交通數(shù)量。根據(jù)觀測(cè)站車流量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，按照晝間16 h與全天24h車流量之比得出晝間系數(shù)。具體數(shù)值如表1所示。

表1 高速公路交通數(shù)量表 單位:輛/h

向陽(yáng)村位于高速公路西側(cè)，沿道路方向延伸側(cè)對(duì)道路，長(zhǎng)度為350m。最前排四戶距離道路中心線約60m，其它位于130m之外。該村地勢(shì)低于高速公路，全年主導(dǎo)風(fēng)向是SSW風(fēng)。該村全部為磚瓦結(jié)構(gòu)的平房。該區(qū)域執(zhí)行《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]（GB3096－2008）中2類標(biāo)準(zhǔn)，即晝間60dB（A），夜間50dB（A）。

向陽(yáng)村與高速公路位置關(guān)系圖如圖1所示，分別為衛(wèi)星地圖和實(shí)測(cè)地形。

圖1 向陽(yáng)村與公路位置關(guān)系地圖

2 聲環(huán)境背景值監(jiān)測(cè)

（1）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目:L10、L50、L90、等效連續(xù) A 聲級(jí)Leq

（2）監(jiān)測(cè)方法:將高速公路中心線兩側(cè)200m以內(nèi)范圍作為研究對(duì)象。測(cè)量方法按《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]（GB3096－2008）及有關(guān)測(cè)量規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。監(jiān)測(cè)時(shí)間分別在晝間（6∶00～18∶00）和夜間（22∶00～次日6∶00）進(jìn)行。測(cè)量期間無(wú)雨雪，風(fēng)力小于5m/s，將傳聲器加戴防風(fēng)罩。為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在等效的情況下，至少在各測(cè)點(diǎn)測(cè)量3次。

（3）評(píng)價(jià)方法:《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]（GB3096－2008）中2類標(biāo)準(zhǔn)噪聲值為晝間60dB（A），夜間50dB（A）。對(duì)晝間和夜間等效連續(xù)A聲級(jí)Leq與標(biāo)準(zhǔn)值作差比較。聲環(huán)境背景監(jiān)測(cè)數(shù)值及評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。正值表示監(jiān)測(cè)值高于標(biāo)準(zhǔn)值；負(fù)值表示監(jiān)測(cè)值低于標(biāo)準(zhǔn)值。

表2 噪聲背景值監(jiān)測(cè)數(shù)值及評(píng)價(jià)結(jié)果 單位:dB（A）

從表2可以看出，向陽(yáng)村晝間聲環(huán)境背景值為51dB（A），比標(biāo)準(zhǔn)值低9dB（A）；夜間聲環(huán)境背景值為43.1dB（A），比標(biāo)準(zhǔn)值低6.9dB（A）。可見(jiàn)，向陽(yáng)村晝、夜間聲環(huán)境噪聲均能夠滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]（GB3096－2008）中2類標(biāo)準(zhǔn)，不存在噪聲污染問(wèn)題。

3 交通噪聲仿真模擬

為了更全面掌握向陽(yáng)村交通噪聲污染情況，采用Cadna/A噪聲模擬軟件進(jìn)行環(huán)境噪聲計(jì)算機(jī)仿真模擬。

本文Cadna/A仿真計(jì)算模型采用的參數(shù)為:（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):高速公路，雙向四車道，全路封閉；（2）車流量與車型比:2014年及2028年各種車型交通量見(jiàn)表1所示；（3）設(shè)計(jì)車速:120km/h；（4）道路寬度:路基寬度28m，行車道寬19.5m（含中央分隔帶3.5m）；（5）房屋高度:均為平房，高度取4.5m。仿真模擬成果如圖2～圖5所示，以不同顏色表示不同噪聲水平。顏色越深，噪聲污染越嚴(yán)重。

圖2 2014年晝間噪聲疊加值等值線圖

圖3 2014年夜間噪聲疊加值等值線圖

從圖2～圖5中可以看出，要滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]（GB3096－2008）中2類標(biāo)準(zhǔn)，高速公路空曠地域噪聲達(dá)標(biāo)距離:2014年晝間約為70m，夜間約為260m；2028年晝間約為100m，夜間約為390 m?？梢?jiàn)，夜間噪聲達(dá)標(biāo)距離大于晝間噪聲達(dá)標(biāo)距離，2028年噪聲達(dá)標(biāo)距離大于2014年噪聲達(dá)標(biāo)距離。

圖4 2028年晝間噪聲疊加值等值線圖

圖5 2028年夜間噪聲疊加值等值線圖

在與道路垂直方向，隨著距離增大，噪聲值逐漸衰減。第一排的四戶居民受噪聲污染較重。由于建筑物的遮蔽作用和距離衰減使得位于第一排之后的建筑物噪聲污染減弱。

2014年晝間和夜間交通噪聲貢獻(xiàn)值分別為61.5dB（A）和60.0dB（A）；2028年晝間和夜間交通噪聲貢獻(xiàn)值分別為64.7dB（A）和63.2dB（A）。由此可以預(yù)測(cè)，隨著高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間延續(xù)，交通流量越來(lái)越大，噪聲達(dá)標(biāo)距離會(huì)越來(lái)越大，噪聲污染也會(huì)越發(fā)嚴(yán)重。

4 交通噪聲疊加值計(jì)算

參照《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》[15]（HJ 2.4—2009）提供的公路交通運(yùn)輸噪聲公式計(jì)算方法，將機(jī)動(dòng)車分為大、中、小車，采用公式（1），將其交通噪聲聲壓級(jí)值進(jìn)行疊加計(jì)算。

式中:Leq為聲環(huán)境敏感點(diǎn)接收到的噪聲（dB（A））；Leqb為大型車輛在聲環(huán)境敏感點(diǎn)的交通噪聲（dB（A））；Leqm為中型車輛在聲環(huán)境敏感點(diǎn)的交通噪聲（dB（A））；Leqs為小型車輛在聲環(huán)境敏感點(diǎn)的交通噪聲（dB（A））。

采用公式（1）分別計(jì)算了2014年和2028年向陽(yáng)村晝間、夜間環(huán)境噪聲疊加值。將疊加值與《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]（GB3096－2008）中標(biāo)準(zhǔn)值作差計(jì)算噪聲超標(biāo)值。正值表示噪聲疊加值高于標(biāo)準(zhǔn)值；負(fù)值表示噪聲疊加值低于標(biāo)準(zhǔn)值。噪聲疊加值及評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。

表3 環(huán)境噪聲疊加值與評(píng)價(jià)結(jié)果 單位:dB（A）

從表3可以看出，2014年晝、夜間及2028年晝、夜間交通噪聲聲壓級(jí)值分別為61.9dB（A）、60.1dB（A）和64.9dB（A）、63.2dB（A）；噪聲超標(biāo)值分別為1.9dB（A）、10.1dB（A）和4.9dB（A）、13.2 dB（A）。向陽(yáng)村聲環(huán)境已經(jīng)不滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]（GB3096－2008）中2類標(biāo)準(zhǔn)要求，出現(xiàn)噪聲污染問(wèn)題。2014年夜間交通噪聲超標(biāo)值比晝間交通噪聲超標(biāo)值高8.2dB（A）；2028年夜間交通噪聲超標(biāo)值比晝間交通噪聲超標(biāo)值高8.3dB（A），可見(jiàn)夜間噪聲污染重于晝間。2028年比2014年的晝間及夜間的超標(biāo)值分別增長(zhǎng)3dB（A）和3.1dB（A）。隨著交通量增大，噪聲超標(biāo)值呈上漲趨勢(shì)，噪聲污染呈嚴(yán)重趨勢(shì)。因此，需要采取措施降噪措施。

5 聲屏障的設(shè)置

聲屏障是設(shè)置于噪聲污染源和聲環(huán)境敏感點(diǎn)之間的聲學(xué)障板，利用其后的影區(qū)達(dá)到降噪的目的。聲屏障的材質(zhì)、高度、長(zhǎng)度、設(shè)置位置直接決定降噪效果。聲屏障的降噪效果用插入損失ΔL表示，可用公式（2）計(jì)算。聲屏障設(shè)置長(zhǎng)度采用公式（3）計(jì)算。）式中:ΔL為插入損失（dB（A））；LP1為安裝聲屏障前受聲點(diǎn)的聲壓級(jí)（dB（A））；LP2為安裝聲屏障后受聲點(diǎn)的聲壓級(jí)（dB（A））。

式中:L為聲屏障的總長(zhǎng)度（m）；L1為聲屏障的端部長(zhǎng)度（m）；L2為聲環(huán)境敏感保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度（m）；H為接收點(diǎn)至聲屏障的垂直距離（m）。

由計(jì)算及仿真模擬結(jié)果可知，若要滿足噪聲污染防治需求，插入損失ΔL至少為13dB（A），向陽(yáng)村沿高速公路方式長(zhǎng)度為350m，通行車輛至聲屏障距離約為5m，采用公式（3）可計(jì)算得到向陽(yáng)村應(yīng)設(shè)置的聲屏障長(zhǎng)度為490m。

聲屏障采用3.2m高弧形結(jié)構(gòu)，地面以上1.7 m至頂端采用百葉窗式吸聲屏以增強(qiáng)降噪效果。聲屏障的降噪結(jié)構(gòu)及立柱采用除銹防腐措施，以防止酸雨等對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞，延長(zhǎng)使用壽命。聲屏障設(shè)計(jì)圖如圖6所示。

國(guó)家環(huán)保部[2010]7號(hào)文《地面交通噪聲污染防治技術(shù)政策》指出:“地面交通設(shè)施的建設(shè)或運(yùn)行造成噪聲敏感建筑物室外環(huán)境超標(biāo)，如采取室外達(dá)標(biāo)技術(shù)手段不可行，應(yīng)考慮對(duì)噪聲敏感建筑物采取被動(dòng)防護(hù)措施（如隔聲門窗、通風(fēng)消聲窗等），對(duì)室內(nèi)聲環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行合理保護(hù)。”通過(guò)以上分析可知，2028年夜間噪聲超標(biāo)值已經(jīng)達(dá)到13.2dB（A）。因此，需要對(duì)交通噪聲跟蹤監(jiān)測(cè)，噪聲超標(biāo)值超過(guò)聲屏障的降噪能力時(shí)，需要為居民安裝隔聲門窗。

6 結(jié) 論

（1）高速公路空曠地域噪聲達(dá)標(biāo)距離，2014年晝間約為70m，夜間約為260m；2028年晝間約為100m，夜間約為390m。夜間噪聲達(dá)標(biāo)距離大于晝間噪聲達(dá)標(biāo)距離；2028年噪聲達(dá)標(biāo)距離大于2014年噪聲達(dá)標(biāo)距離。

（2）夜間噪聲污染更為嚴(yán)重。2014年，夜間交通噪聲超標(biāo)值比晝間交通噪聲超標(biāo)值高8.2dB（A），2028年，夜間交通噪聲超標(biāo)值比晝間交通噪聲超標(biāo)值高8.3dB（A），夜間比晝間噪聲污染更為嚴(yán)重。

圖6 聲屏障設(shè)計(jì)圖

（3）隨著高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間延續(xù)，交通量增大，噪聲污染會(huì)越發(fā)嚴(yán)重。2014年晝間超標(biāo)值為1.9 dB（A），夜間超標(biāo)值為10.1dB（A）。2028年晝間超標(biāo)值為4.9dB（A），夜間超標(biāo)值為13.2dB（A）。

（4）采用高3.2m，長(zhǎng)490m的隔聲吸聲一體化聲屏障，可以滿足向陽(yáng)村2028年之前的噪聲污染防治要求。

（5）應(yīng)該對(duì)交通噪聲進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，并預(yù)留部分資金，以備在噪聲超標(biāo)值超過(guò)聲屏障的降噪能力時(shí)，為居民安裝隔聲門窗。

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