不同地形條件下道路噪聲污染影響問題探討

付正旭，孫文杰，劉 明，尹 勤，張玉麟

（蘭州大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

不同地形條件下道路噪聲污染影響問題探討

付正旭，孫文杰，劉 明，尹 勤，張玉麟

（蘭州大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

道路建設(shè)工程運(yùn)營期獨(dú)特的線狀、流動(dòng)性噪聲污染，一直是居民、環(huán)保部門以及各類企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。結(jié)合道路所在區(qū)域環(huán)境特征，準(zhǔn)確、有效地對(duì)道路投運(yùn)后機(jī)動(dòng)車輛帶來的噪聲污染進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，為道路的投建、運(yùn)營做好前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、選線、走向進(jìn)行合理性分析，預(yù)測(cè)噪聲污染強(qiáng)度等顯得十分重要。在噪聲污染預(yù)測(cè)計(jì)算過程中，除噪聲源強(qiáng)參數(shù)的合理設(shè)置外，考慮路段沿線地形地貌對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，對(duì)于預(yù)測(cè)值的可靠性、真實(shí)性以及項(xiàng)目投建后實(shí)行的具體措施方案有很大影響。國內(nèi)對(duì)于不同地形條件下噪聲污染強(qiáng)度的差異性探討很少。因此，本次研究選擇某國道建設(shè)項(xiàng)目作為案例，在模式參數(shù)設(shè)置一致的前提下，采用NoiseSystem V2.0.1預(yù)測(cè)軟件分別就不同地形條件下，道路噪聲對(duì)敏感點(diǎn)的影響展開討論。結(jié)果表明：噪聲傳播過程中受復(fù)雜地形的影響，衰減效果十分明顯，各敏感點(diǎn)均達(dá)標(biāo)，而簡單地形條件下，同源強(qiáng)噪聲污染在各敏感點(diǎn)均出現(xiàn)了不同程度的超標(biāo)；通過預(yù)測(cè)值與項(xiàng)目運(yùn)營后實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)復(fù)雜地形下的噪聲污染預(yù)測(cè)結(jié)果更接近道路投運(yùn)后的監(jiān)測(cè)值。

道路噪聲污染；線源；地形數(shù)據(jù)；聲環(huán)境影響預(yù)測(cè)

0 引言

公路項(xiàng)目運(yùn)營期噪聲影響的特殊性，主要體現(xiàn)在流動(dòng)性線狀聲源對(duì)于環(huán)境的影響。對(duì)于區(qū)域跨度范圍較大的道路項(xiàng)目，由于道路設(shè)計(jì)選線會(huì)途經(jīng)不同類型的地形區(qū)域，因此，不同地形對(duì)噪聲傳播的影響，建成運(yùn)營后將直接決定沿線敏感點(diǎn)的噪聲污染超達(dá)標(biāo)情況。

目前在道路噪聲預(yù)測(cè)工作中，往往是做“保守預(yù)測(cè)”，忽略地形數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，默認(rèn)噪聲污染在平坦地形下傳播，僅考慮最危險(xiǎn)情況下，抓最不利影響，預(yù)測(cè)最大源強(qiáng)下對(duì)敏感點(diǎn)的影響來作為評(píng)估噪聲污染強(qiáng)度的參考，進(jìn)而分析超達(dá)標(biāo)情況。忽略地形數(shù)據(jù)，必然會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果的偏大，取得更加保守的參考值。但是，在運(yùn)用軟件預(yù)測(cè)過程中，地形數(shù)據(jù)這一部分的缺少不但會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果的片面、失真，更有可能會(huì)對(duì)一些項(xiàng)目的最終選線、走向合理性審批產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致重新設(shè)計(jì)、選線，浪費(fèi)資源，增加了項(xiàng)目方案的審批時(shí)間、增大了項(xiàng)目建設(shè)的施工量，嚴(yán)重影響項(xiàng)目規(guī)劃進(jìn)度、浪費(fèi)社會(huì)資源。為了更加全面、清晰地反應(yīng)不同地形區(qū)域?qū)υ肼晜鞑サ乃p影響，本次研究以近期完成的某國道建設(shè)項(xiàng)目作為案例，探討地形數(shù)據(jù)在噪聲預(yù)測(cè)中的影響，以期為今后道路噪聲影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)工作提供參考和借鑒。

1 預(yù)測(cè)模型介紹

NoiseSystem模型是環(huán)安科技公司以《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—聲環(huán)境》（HJ2.4—2009）中推薦的模型為基礎(chǔ)開發(fā)的預(yù)測(cè)軟件，可以計(jì)算點(diǎn)、線、面、室內(nèi)聲源、公路聲源等的傳播，噪聲衰減過程考慮了聲屏障、建筑物、空氣吸收、地面吸收、綠化林帶、反射等的影響，支持離散點(diǎn)、線接受點(diǎn)、垂向線接受點(diǎn)、垂向網(wǎng)格、水平網(wǎng)格結(jié)果計(jì)算，支持AUTOCAD圖形（DWG格式）、常見位圖（jpg、BMP等格式）的導(dǎo)入和定位，支持常見GIS文件的導(dǎo)入[1-2]。模型計(jì)算原理。

第i類車等效聲級(jí)的預(yù)測(cè)模式

式中：Leq（h）i—第i類車的小時(shí)等效聲級(jí)，dB（A）；—第i類車速度為Vi，km/h；水平距離為7.5m處的能量平均A聲級(jí)，dB（A）；

Ni—晝、夜間通過某個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)的第i類車平均小時(shí)車流量，輛/h；

r—從車道中心線到預(yù)測(cè)點(diǎn)的距離，m；適用于r＞7.5m預(yù)測(cè)點(diǎn)的噪聲預(yù)測(cè)。

Vi—第i類車的平均車速，km/h；

T—計(jì)算等效聲級(jí)的時(shí)間，1 h；

ψ1、ψ2—— 預(yù)測(cè)點(diǎn)到有限長路段兩端的張角，弧度，見圖1所示。

圖1 有限路段的修正函數(shù)，A—為路段，P為預(yù)測(cè)點(diǎn)

ΔL—由其他因素引起的修正量，dB（A），按下式計(jì)算：

ΔL＝ΔL1-ΔL2+ΔL3

ΔL1＝ΔL坡度+ΔL路面

ΔL2＝Aatm+Agr+Abar+Amisc

式中：ΔL1—線路因素引起的修正量，dB(A);

ΔL坡度—公路縱坡修正量，dB（A）；

ΔL路面—公路路面材料引起的修正量，dB（A）；

ΔL2—聲波傳播途徑中引起的衰減量，dB（A）；

ΔL3—由反射等引起的修正量，dB（A）。

總車流等效聲級(jí)為：

2 案例分析

本次研究選取某國道建設(shè)項(xiàng)目作為試驗(yàn)案例。該項(xiàng)目為新建道路工程，道路等級(jí)為二級(jí)，全長87.915 km，為雙向2車道，路面類型為瀝青混凝土，設(shè)計(jì)車速為80 km/h。

軟件運(yùn)行過程采用設(shè)計(jì)方案中提供的近期小時(shí)預(yù)測(cè)交通量作為模式輸入數(shù)據(jù)，見表1。根據(jù)建設(shè)技術(shù)指標(biāo)，預(yù)測(cè)模式中各參數(shù)及車型比的確定詳見表2。

表1 遠(yuǎn)期小時(shí)交通量 單位：輛/h

表2 晝夜車型比一覽表

在采用NoiseSystem模型進(jìn)行預(yù)測(cè)過程中，采用srtm.csi.cgiar.org網(wǎng)站提供的全球30m×30m的地形數(shù)據(jù)。

由于本條道路長度較長，跨區(qū)范圍較大，因此選取其中微丘陵地貌段作為研究預(yù)測(cè)對(duì)象，預(yù)測(cè)范圍2.5 km×3.5 km，預(yù)測(cè)接收點(diǎn)網(wǎng)格50 m×50m。

3 結(jié)果對(duì)比與分析

3.1 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，在考慮微丘陵復(fù)雜地形條件下，各敏感點(diǎn)的噪聲預(yù)測(cè)值見表3所示，晝夜間噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線分布見圖2、圖3所示；在不考慮地形數(shù)據(jù)的情況下，各敏感點(diǎn)的噪聲預(yù)測(cè)值見表4所示,晝夜間噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線分布見圖4、圖5；該路段建成運(yùn)營后，各敏感點(diǎn)實(shí)際監(jiān)測(cè)噪聲值見表5所示。

表3 復(fù)雜地形下敏感點(diǎn)噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果 單位：Leq[dB（A）]

表4 簡單地形下敏感點(diǎn)噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果 單位：Leq[dB（A）]

圖2 晝間噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線分布圖（微丘陵地貌）

圖3 夜間噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線分布圖（微丘陵地貌）

圖4 晝間噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線分布圖（簡單地形）

圖5 夜間噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線分布圖（簡單地形）

表5 運(yùn)營期敏感點(diǎn)噪聲實(shí)測(cè)值 單位：Leq[dB（A）]

3.2 結(jié)果對(duì)比與分析

對(duì)兩種地形條件下的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、計(jì)算得出不同地形條件下的預(yù)測(cè)結(jié)果偏差量及超達(dá)標(biāo)情況，見表6所示，分析可知：

（1）在考慮為簡單地形條件下，位于噪聲2類標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的敏感點(diǎn)1、2，晝、夜間噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果均超出2類標(biāo)準(zhǔn)值，最大超標(biāo)量分別為：10.02 dB和8.81 dB；位于4a類標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的敏感點(diǎn)3，晝、夜間噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果也均超出標(biāo)準(zhǔn)值。其中，各敏感點(diǎn)晝間、夜間的超標(biāo)量有所不同，主要是晝、夜間交通量的差別所致。

（2）在考慮微丘陵地形影響情況下，敏感點(diǎn)1、2，晝、夜間噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果均未超出2類標(biāo)準(zhǔn)值；敏感點(diǎn)3，晝、夜間噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果也均未超出4a類標(biāo)準(zhǔn)值。該結(jié)果在考慮項(xiàng)目所在區(qū)域?yàn)閺?fù)雜地形（考慮微丘陵地貌影響），模式參數(shù)設(shè)置與簡單地形條件下設(shè)置一致的前提下，計(jì)算結(jié)果偏小。并且，由于該路段地處微丘陵地貌區(qū)域，道路兩側(cè)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)均為丘陵地貌，地形起伏變化較大，受丘陵屏障的影響，噪聲在向兩側(cè)傳播過程中隨著距離的遞增，不斷衰減。

（3）從表3和表4的預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，在復(fù)雜地形條件下，噪聲污染強(qiáng)度隨著敏感點(diǎn)距離道路中心線距離的增加，衰減效果較簡單地形更快。

（4）從表6可以看出，較簡單地形的影響，考慮復(fù)雜地形影響后的噪聲預(yù)測(cè)值與道路建成后各敏感點(diǎn)的實(shí)際監(jiān)測(cè)值有更好的接近。最大偏差為2.31 dB，小于3 dB。

表6 預(yù)測(cè)結(jié)果偏差量及超達(dá)標(biāo)情況

4 結(jié)論

（1）本論述分別考慮復(fù)雜地形、簡單地形對(duì)道路噪聲污染傳播的影響，分別確定了某國道建設(shè)項(xiàng)目微丘陵段在不同地形條件下對(duì)沿線敏感點(diǎn)的影響以及超達(dá)標(biāo)情況。其中，簡單地形條件下得出的各敏感點(diǎn)噪聲預(yù)測(cè)值均超出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)雜地形條件下的各敏感點(diǎn)均達(dá)標(biāo)。

（2）結(jié)合研究路段所在區(qū)域的地形特點(diǎn)，通過對(duì)比分析采用NoiseSystemV2.0.1預(yù)測(cè)軟件計(jì)算公路噪聲在復(fù)雜地形條件下和簡單地形條件下對(duì)沿線敏感點(diǎn)的影響，可以看出，噪聲在傳播過程中受復(fù)雜地形的影響，衰減效果十分明顯。

（3）通過預(yù)測(cè)值與項(xiàng)目運(yùn)營后實(shí)測(cè)值的對(duì)比，可以看出，考慮復(fù)雜地形后的預(yù)測(cè)值與項(xiàng)目運(yùn)行后所產(chǎn)生的噪聲污染值有很好的符合性。

5 結(jié)束語

在公路建設(shè)項(xiàng)目中，預(yù)測(cè)機(jī)動(dòng)車噪聲污染很重要，而在預(yù)測(cè)計(jì)算過程中，除噪聲源強(qiáng)參數(shù)之外，考慮路段沿線地形地貌對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響很重要，這不僅關(guān)系到最終的噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確與否，而且還會(huì)對(duì)道路選線及沿線敏感點(diǎn)是否搬遷等一系列問題產(chǎn)生決定性的影響。因此，在具體道路建設(shè)項(xiàng)目機(jī)動(dòng)車噪聲預(yù)測(cè)的過程中，建議務(wù)必在預(yù)測(cè)過程中添加地形數(shù)據(jù)，考慮地形對(duì)噪聲污染傳播的影響，從而為環(huán)境噪聲影響評(píng)價(jià)工作提供更為合理、貼近實(shí)際的評(píng)價(jià)依據(jù)。

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X593

A

DOI 10.3969/j.issn.1672-6375.2016.12.001

2016-9-9

付正旭（1990-），男，土族，甘肅永靖人，大學(xué)本科，主要研究方向：環(huán)境影響評(píng)價(jià)。