周麗君，劉冬駿，馬士陽（安徽建筑大學(xué)　土木學(xué)院，安徽　合肥　230601）

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圍蔽街道噪聲傳播規(guī)律分析

周麗君，劉冬駿，馬士陽
（安徽建筑大學(xué)土木學(xué)院，安徽合肥230601）

摘要：圍蔽街道傳播規(guī)律對改善交通噪聲有重要意義.本文給出了影響圍蔽街道噪聲傳播的因素，包括交通噪聲源、街道幾何形狀和建筑布局，并分析出了噪聲在圍蔽街道長度方向和高度方向的傳播規(guī)律.最后通過分析案例和圍蔽街道噪聲傳播的規(guī)律，提出改善圍蔽街道交通噪聲的措施，為今后施工設(shè)計(jì)提供理論依據(jù).

關(guān)鍵詞:圍蔽街道；噪聲傳播規(guī)律；交通噪聲源；街道幾何形狀；建筑布局

目前，城市交通噪聲影響范圍越來越廣,嚴(yán)重干擾人們的正常工作、學(xué)習(xí)和休息,成為城市居民投訴較多的污染源，目前這個問題已經(jīng)引起城市環(huán)保部門、規(guī)劃管理部門、地產(chǎn)開發(fā)商等的高度重視[1].其中交通噪聲對圍蔽街道的影響尤為明顯，國內(nèi)外對交通噪聲研究主要集中在其對居住小區(qū)的影響[2-4]，圍蔽街道噪聲傳播規(guī)律的研究相對較少，本文的相關(guān)研究彌補(bǔ)了這方面的不足.

1　圍蔽街道噪聲傳播影響因素

影響圍蔽街道噪聲傳播規(guī)律的主要因素有：噪聲源、幾何形狀、建筑物布局.

1.1噪聲源

圍蔽街道行駛單個汽車的噪聲由發(fā)動機(jī)噪聲，進(jìn)、排氣噪聲及輪胎噪聲組成，發(fā)動機(jī)噪聲及進(jìn)、排氣噪聲與汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)；輪胎噪聲同輪胎花紋、路面情況有關(guān)，車速也對輪胎噪聲有影響[5-6].單個汽車噪聲源噪聲大小不由圍蔽街道聲場環(huán)境決定，但圍蔽街道會改變噪聲傳播，從而改變圍蔽街道的聲場分布.車流量也是噪聲大小的決定因素，通常，車流量增大，噪聲值增大，但是，當(dāng)車流量增大到一定限值后，噪聲不再隨車流量增大而增大.

1.2幾何形狀

圍蔽街道寬度和臨界面高度均會對街道聲場分布產(chǎn)生影響.當(dāng)圍蔽街道寬度增加時，交通噪聲沿圍蔽街道長度方向衰減增大.長度方向上，接收點(diǎn)距離聲源較近時，直達(dá)聲對接收點(diǎn)處噪聲聲級影響較大，臨界面反射聲影響較小，增加街道寬度對噪聲衰減影響較弱；接收點(diǎn)與聲源距離增大后，直達(dá)聲隨距離增大衰減，反射聲影響加強(qiáng)，街道寬度增加對接收點(diǎn)噪聲衰減影響加大；當(dāng)接收點(diǎn)與聲源距離足夠大后，由于平均聲程早已很長，反射聲聲級對接收點(diǎn)聲級影響極小，街道寬度增加不再對接收點(diǎn)噪聲產(chǎn)生影響.Kang比較了圍蔽街道高度20m，寬度5m和160m的點(diǎn)聲源聲衰減，聲源與接收點(diǎn)距離200m時聲壓級相差9dB[7-8].圍蔽街道臨界面高度對聲場分布影響與邊界面反射類型相關(guān).邊界面為鏡面反射時，聲源高度低于邊界面高度，邊界面高度增加不會使反射聲向下傳播到達(dá)原來的圍蔽街道聲場范圍內(nèi)，故高度增加不對聲場分布產(chǎn)生影響.邊界面為擴(kuò)散反射時，臨界面高度增加減少反射聲反射出圍蔽街道范圍可能性，故臨界面高度增加使圍蔽街道總體噪聲聲級增大.

1.3建筑物布局

建筑物之間間隔可顯著增加噪聲的衰減.建筑物間隔增大，噪聲更易反射出圍蔽街道聲場范圍，因此，噪聲衰減顯著增加.這種衰減在間隔附近衰減更明顯.一些常見的建筑布局方式有連排建筑（均勻間隔）、高層樓群、連片建筑.建筑物立面材料選擇確定臨界面吸聲系數(shù)，也是圍蔽街道噪聲傳播的影響因素.建筑物屋頂類型也會對噪聲傳播產(chǎn)生影響，但是在實(shí)踐中，通常將斜屋頂簡化為平屋頂，以簡化計(jì)算模型和減少計(jì)算時間，簡化后噪聲變化差別非常小，平均約為0.04dB，因此，本文對斜屋頂采用簡化計(jì)算，認(rèn)為建筑布局中屋頂均選擇平屋頂.

2　圍蔽街道寬度對長度方向噪聲分布影響分析

圍蔽街道噪聲長度方向衰減規(guī)律是圍蔽街道聲場分布研究的重要部分，分析長度方向噪聲衰減規(guī)律有助于利用噪聲隨距離增加衰減的性質(zhì)控制圍蔽街道噪聲影響.

建立圍蔽街道的基準(zhǔn)模型，建筑高度20m，街道寬度20m，長度120m，噪聲源為道路，ADT=1600Veh/24h，臨界面反射為擴(kuò)散反射.以寬度方向?yàn)閄軸，長度方向?yàn)閅軸，高度方向?yàn)閆軸，任一臨界面底部邊界點(diǎn)為原點(diǎn)，建立坐標(biāo)軸.根據(jù)兩條沿長度方向直線（0m，0~120m，1m）、（0m，0~120m，18m）布點(diǎn).為考察街道寬度對圍蔽街道長度方向噪聲分布SPL分布如圖1、圖2、圖3、圖4所示：

圖1　圍蔽街道寬度30m無間隔建筑1.5m水平面SPL分布

圖2　圍蔽街道寬度60m無間隔建筑1.5m水平面SPL分布

圖3　圍蔽街道寬度120m無間隔建筑1.5m水平面SPL分布

圖4　圍蔽街道長度與SPL擬合曲線

比較不同寬度圍蔽街道長度方向的SPL分布云圖及圍蔽街道長度與SPL擬合曲線如圖4，增加街道寬度會降低長度方向噪聲SPL.但是，街道寬度從15米增加到30米時，噪聲SPL降低并不明顯.當(dāng)圍蔽街道寬度從30米增加到60米后，圍蔽街道長度方向噪聲SPL在3米高處及9米高處降低約5dB，降噪效果明顯；當(dāng)圍蔽街道寬度從60米增加到120米后，圍蔽街道長度方向噪聲SPL在3米高處及9米高處降低約6dB.考慮到增加街道寬度帶來的用地成本上升，增加街道寬度至120米效果不如將街道寬度設(shè)計(jì)為60米成果顯著.街道寬度為60米時，圍蔽街道長度方向在3米及9米高度噪聲SPL均值介于56dB至58dB之間，若仍未能滿足《聲環(huán)境評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求，可通過綠化降噪、聲屏障、控制噪聲源等方式進(jìn)一步降低噪聲；或者在設(shè)計(jì)階段選擇合適的建筑用途以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn).

3　圍蔽街道寬度對高度方向噪聲分布影響分析

為考察街道寬度對圍蔽街道高度方向噪聲分布影響，改變基準(zhǔn)模型中的圍蔽街道寬度，其他條件與基準(zhǔn)模型相同，設(shè)置寬度分別為15m、30m、60m、120m，從z=1~20，間隔1m，設(shè)置20個測點(diǎn)，得到高度方向噪聲噪聲數(shù)據(jù)如表1.

表1　不同圍蔽街道寬度下高度方向噪聲SPL

增加圍蔽街道寬度和增加建筑間隔均有利于降低圍蔽街道高度方向噪聲SPL.綜合考慮聲環(huán)境要求和城市土地需求因素，針對邊界面幾何反射的完全圍蔽城市街道，在圍蔽街道規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，圍蔽街道寬度控制在60米，可能能夠適度增加土地使用成本，并顯著降低圍蔽街道高度方向的噪聲SPL.若圍蔽街道寬度遠(yuǎn)小于60米，需要花費(fèi)較多成本用于降低圍蔽街道噪聲，不利于對聲環(huán)境要求較高建筑的隔噪、降噪.若圍蔽街道寬度大于60米，對圍蔽街道高度方影響，改變基準(zhǔn)模型中的圍蔽街道寬度，其他條件與基準(zhǔn)模型相同，設(shè)置寬度為30m、60m、120m，得到長度方向噪聲向降噪效果呈遞減趨勢，且不利于合理節(jié)約地使用城市土地資源.

建筑高度對圍蔽街道噪聲分布的影響主要體現(xiàn)在建筑高層.現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中，圍蔽街道兩旁建筑高度不同時，則在建筑高層未形成圍蔽，噪聲隨高度增高下降速度快于圍蔽街道噪聲SPL隨高度下降速度.因此，應(yīng)將對聲環(huán)境要求高的建筑功能布置在建筑高層.

4　案例分析

合肥市第四十八中學(xué)位于安徽省合肥市濱湖新區(qū)金斗路東側(cè)，嘉陵江路北側(cè)，湖南路西側(cè).項(xiàng)目基地西側(cè)為金斗公園，東側(cè)和北側(cè)為保利樓盤，南側(cè)是萬達(dá)文旅城.環(huán)境噪聲是四十八中綠色建筑評價(jià)的重點(diǎn)之一，根據(jù)不同類別的居住區(qū)，要求對場地周邊的噪聲現(xiàn)狀進(jìn)行檢查，并對規(guī)劃實(shí)施后的環(huán)境噪聲進(jìn)行預(yù)測，使之符合國家標(biāo)準(zhǔn)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3096-2008中對于不同類別住宅區(qū)環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定.項(xiàng)目屬于聲環(huán)境1類功能區(qū)，要求晝間噪聲SPL小于55dB，夜間小于45dB.

運(yùn)用噪聲模擬軟件SoundPLAN進(jìn)行分析，建立模型如圖1.為了讓區(qū)域的模擬接近實(shí)際情況，嚴(yán)格按照規(guī)劃平面總圖的尺寸建立模型，項(xiàng)目北側(cè)為保利五月花小區(qū).南側(cè)為嘉陵江路，西側(cè)為金斗路，東側(cè)為湖南路.各道路平均日交通量按照《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3096-2008附錄A執(zhí)行，道路數(shù)據(jù)如表1.模擬得出晝間噪聲分布如圖2.

圖1　SoundPLAN中的模型3D效果圖

圖2　人員活動高度1.5米處晝間環(huán)境噪聲等聲線云圖

表1　道路信息

項(xiàng)目晝間1.5m高度處環(huán)境噪聲值基本分布在40dB~ 54dB之間，其中湖南路另一側(cè)存在高層建筑（圖中紅框標(biāo)示區(qū)域），與校區(qū)教學(xué)樓形成圍蔽街道，噪聲等級明顯高于嘉陵江路和金斗路兩側(cè)噪聲等級.應(yīng)用本文論述圍蔽街道噪聲分布規(guī)律，湖南路兩側(cè)建筑間隔較大，建筑有較遠(yuǎn)的建筑后退，使圍蔽街道保持一定寬度.因此，能夠控制噪聲SPL在規(guī)范要求以內(nèi).圖中上部藍(lán)框標(biāo)示區(qū)域，建筑距離較近，且建筑間隔小，若規(guī)劃設(shè)計(jì)道路則會形成較封閉的圍蔽街道，不利于噪聲的控制.因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，確保區(qū)域內(nèi)不出現(xiàn)新的交通噪聲源后，才能采用圖中街道布局形式.

5　結(jié)語

本文分析了對圍蔽街道噪聲分布產(chǎn)生影響的多種因素，可在圍蔽街道的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段控制這些因素，以降低噪聲對圍蔽街道兩側(cè)建筑的影響.本文首先定性分析這些因素，包括噪聲源、幾何形狀和建筑物布局.然后，通過案例分析了這些影響因素的實(shí)際效果，提出利于在圍蔽街道設(shè)計(jì)規(guī)劃階段降低噪聲的措施，這些措施能以更低成本減少噪聲影響，并利于城市土地的合理規(guī)劃利用.

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基金項(xiàng)目：“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題（2011BAJ03B04）

收稿日期：2015年11月1日

中圖分類號：TU-023

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0160-03