公路交通噪声预测及其衰减效果的研究VIP

目 录引 言 .- 1 -第 1 章 绪论 .- 2 -1.1 公路交通噪声特性及其治理 .- 2 -1.1.1 交通噪声现状 .- 2 -1.1.2 交通噪声的来源和影响因素 .- 2 -1.1.3 交通噪声的危害 .- 3 -1.1.4 交通噪声的控制 .- 5 -1.2 公路交通噪声预测概述 .- 6 -1.3 公路绿化带降噪概述 .- 6 -1.4 研究的目的和意义 .- 6 -第 2 章 研究思路和方法 .- 8 -2.1 FHWA 公路交通噪声预测模式内容介绍 .- 8 -2.2 交通部规范预测模式内容介绍 .- 10 -2.3 对预测实例采用模式的选取和预测道路的概况 .- 12 -2.3 交通噪声测量方法和要求 .- 12 -2.4 绿化带对交通噪声衰减效果的试验方案 .- 12 -2.4.1 试验目的 .- 12 -2.4.2 调查样地选择 .- 12 -2.4.3 测量与计算方法 .- 13 -第 3 章 结果与讨论 .- 15 -3.1 FHWA 模式与交通部规范模式的比较与分析 .- 15 -3.3 绿化林带对交通噪声的衰减效果 .- 16 -结论 .- 17 -参考文献 .- 18 -致谢 .- 19 -引 言随着汽车工业的迅速发展和人民生活水平的提高，一方面公路里程不断增加，公路等级不断提高，另一方面汽车保有量日益递增。所以交通流量逐渐上升，使得城市交通噪声剧增，已经严重干扰了人们的日常生活。城市区域环境噪声的主要污染源就是交通噪声。目前，我国城市中心区噪声平均在 80 分贝以上，并呈上升趋势，其中汽车噪声影响最为严重。据全国统计，全国反映噪声污染的来信、来访占环境污染投诉的比例逐年增加，而且一直高居各类环境污染投诉的第一位。而在环境噪声投诉中，道路交通噪声高居榜首。所谓噪声从物理学观点讲，就是各种不同频率和声强的声音无规律的杂乱组合；从生理学观念来看，就是干扰人们休息、学习和工作的声音。而道路交通噪声一般指机动车辆在交通干线上运行时所发出的超过国家标准的声音。噪声采用分贝来表达声学量值，分贝是声压级单位，记为 dB。由于交通噪声对环境的影响愈来愈引起社会各界的重视，噪声污染这一世界性四大环境公害之一，必须得到有效的控制。像美国等发达国家的公路建设，一般先植树再筑路，用于投入环保的资金很大，可见其重视程度。公路绿化无疑是既经济又环保的降噪措施。而我国在公路绿化降噪这方面还有所欠缺。因此在公路建设时，必须采用合适的噪声预测模型对公路交通噪声进行预测，并在预测结果的基础上根据敏感点的性质、位置、规模和当地条件及工程特点确定防治对策和进行降噪工程设计。这已成为公路交通环境保护工作的重点内容，对城市交通、建筑规划和噪声污染防治具有重大意义。本文一方面对几种常用的公路噪声预测模式做了介绍，选择合适的模式能准确快速的预测道路噪声。另一方面通过实测绿化带不同宽度处的噪声衰减值研究了宽度这一因素对绿化带降噪效果的影响。从而对预测模式的选择和绿化带设计提出了一些建议。第 1 章 绪论1.1 公路交通噪声特性及其治理1.1.1 交通噪声现状噪声污染已经成为一个严重的环境问题,特别是在许多发展中国家，噪声污染日趋严重。环境噪声污染的主要来源是交通噪声、工业噪声、施工噪声和生活噪声。交通噪声是城市居住区中危害最大、数量最多的噪声源。欧共体顶测，到 2010 年，欧共体国家的地内交通运输量将增加 100%，空中交通将增加 180%；据调查，德国有 70%的人受交通噪声干扰，其中 22%受到严重干扰，受飞机噪声干扰的占 40%；英国伦敦交通噪声、飞机噪声、铁路噪声、工业及建筑施工噪声干扰的人口分别为36%、 9%、5%、7%，在家中能听到交通噪声的达 91%，日本有 38%的人口暴露在超过标准的交通噪声环境中。由文献可知，在我国影响城市环境的各类噪声来源中，社会生活噪声占 47%，工业噪声占 8%-10%，建筑施工噪声占 5%左右，交通噪声占 30%。我国重点城市道路交通噪声总体水平近十年来居高不下，已有 3/4 以上的城市交通干线两侧噪声平均值超过70 分贝；低于 70 分贝的城市比例不到 20%。全国每年因道路交通噪声污染导致的经济损失约合人民币 216 亿元。又根据国家监测总站的资料表明交通干线两侧环境噪声超过国家标准为 7.5%-75%。1.1.2 交通噪声的来源和影响因素机动车辆是一个综合噪声源，有些噪声源和发动机的转速有关，有些和车辆行驶的速度有关。按照噪声产生的过程，可将机动车噪声源大致分为两类：一是与内燃机运转有关的噪声，另一类是与机动车行驶有关的噪声。与内燃机运转有关的噪声主要包括内燃机运转时所带动的各种附件（如压气机、发动机等）发出的噪声。与机动车行驶有关的噪声主要包括：传动机构（变速器、传动轴、差速器等）的机械噪声、轮胎发出的噪声、车身（架）振动及和空气作用所产生的噪声。就机动车辆噪声来说，发动机是主要的噪声源，传动系统是次要声源。所以，交通噪声主要与下列因素有关：(1) 车辆构成种类。大功率机动车、柴油发动机的噪声及车身振动噪声最大。(2) 行车速度。车辆行驶速度越快，噪声越大，当车速超过 80km/h 时，轮胎噪声就成为交通噪声的主要组成部分。(3) 路而结构。路表而的空袭率和车辆轮胎花纹的小同，其相互作用产生小同的噪声。(4) 路堤高度。在填方路段，周围越空旷，车辆噪声传播的距离越远。(5) 道路交通流量。道路上来回行走的人流、车流所引起的车辆的突然减速、提速，其相互作用产生的噪声。(6) 车辆鸣笛。车辆过多使用喇叭，如使用高音喇叭，可使噪声声级升高 7-10dB。交通噪声还与公路的线形、坡度等有关。1.1.3 交通噪声的危害首先，噪声对人体的影响主要表现在心理和生理两个方面。(1) 噪声性耳聋。长期工作和生活在高噪声环境下（如交通干线两侧噪声严重超标的居民区）的人们，由于持续不断的受到噪声的刺激，听力会暂时减退（疲劳） ，听觉敏感度降低。日积月累，内耳器官不断受到噪声刺激，就可能发生器质性病变，即噪声性耳聋。噪声性耳聋是不能治愈的，它对人造成的伤害非常严重。据临床医学统计，若在 80 分贝以上噪音环境中生活，造成耳聋者可达 50。医学专家研究认为，家庭噪音是造成儿童聋哑的病因之一。(2) 损害心血管。噪声是心血管疾病的危险因子，噪声会加速心脏衰老，增加心肌梗塞发病率。医学专家经人体和动物实验证明，长期接触噪声可使体内肾上腺分泌增加，从而使血压上升，在平均 70 分贝的噪声中长期生活的人，可使其心肌梗塞发病率增加 30左右，特别是夜间噪音会使发病率更高。调查发现，生活在高速公路旁的居民，心肌梗塞率增加了 30左右。调查 1101 名纺织女工，高血压发病率为 7.2，其中接触强度达 100 分贝噪声者，高血压发病率达 15.2。(3) 紊乱神经系统功能、内分泌失调。高噪声的工作环境，可使人出现头晕、头痛、失眠、多梦、全身乏力、记忆力减退以及恐惧、易怒、自卑甚至精神错乱。在日本，曾有过因为受不了火车噪声的刺激而精神错乱，最后自杀的例子。研究表明，噪声能促发或恶化神经症。对噪声异常敏感的人群，精神病发病率会大大提高。(4) 损害女性生理机能。女性受噪声的威胁，还可以有月经不调、流产及早产等，如导致女性性机能紊乱，月经失调，流产率增加等。专家们曾在哈尔滨、北京和长春等 7 个地区经过为期 3 年的系统调查，结果发现噪声不仅能使女工患噪声聋，且对女工的月经和生育均有不良影响。另外可导致孕妇流产、早产，甚至可致畸胎。国外曾对某个地区的孕妇普遍发生流产和早产作了调查，结果发现她们居住在一个飞机场的周围，祸首正是那飞起降落的飞机所产生的巨大噪声。(5) 危害儿童身心健康。因儿童发育尚未成熟，各组织器官十分娇嫩和脆弱，不论是体内的胎儿还是刚出世的孩子，噪声均可损伤听觉器官，使听力减退或丧失。据统计，当今世界上有 7000 多万耳聋者，其中相当部分是由噪声所致。专家研究已经证明，家庭室内噪音是造成儿童聋哑的主要原因，若在 85 分贝以上噪声中生活，耳聋者可达 5。(6) 损害视力。人们只知道噪声影响听力，其实噪声还影响视力。试验表明：当噪声强度达到 90 分贝时，人的视觉细胞敏感性下降，识别弱光反应时间延长；噪声达到95 分贝时，有 40的人瞳孔放大，视模糊；而噪声达到 115 分贝时，多数人的眼球对光亮度的适应都有不同程度的减弱。所以长时间处于噪声环境中的人很容易发生眼疲劳、眼痛、眼花和视物流泪等眼损伤现象。同时，噪声还会使色觉、视野发生异常。调查发现噪声对红、蓝、白三色视野缩小 80。所以驾驶员应避免立体场音响的噪声干扰，不然易造成行车事故。(7) 影响休息和睡眠。休息和睡眠是人们消除疲劳、恢复体力和维持健康的必要条件。但噪声使人不得安宁，难以休息和入睡。当人辗转不能入睡时，便会心态紧张，呼吸急促，脉搏跳动加剧，大脑兴奋不止，第二天就会感到疲倦，或四肢无力。从而影响到工作和学习，久而久之，就会得神经衰弱症，表现为失眠、耳鸣、疲劳。如果连续 40dB 噪声可使 10%的人受到影响，70dB 时有 50%的人受到影响，而 40dB 的突然噪声会使 10%的睡眠者惊醒，60dB 突发噪声会使 70%的人惊醒。(8) 影响工作和学习的质量和效率。研究发现，噪声超过 85 分贝，会使人感到心烦意乱，人们会感觉到吵闹，当人受到一次突然而至的噪声干扰，就要丧失 4 秒钟的思想集中。据统计，噪声会使劳动生产率降低 10%-50%差错率上升。噪声分散人的注意力，导致反应迟钝，容易疲劳，工作效率下降。噪声还会掩住安全信号，以至造成事故。(9) 影响交谈与通信。通常谈话声不大于 70dB，大声可达 80dB，当噪声级与谈话声级相接近时，正常交谈会受到干扰:噪声级比谈话声级高 10dB 以上时，谈话声完全被掩蔽。一般66dB 噪声就会一扰普通谈话，必须提高嗓门或靠近距离才能交谈。如果噪声级超过 90dB，大喊大叫也听不清。表 1-1 噪声对人体影响程度噪声 dB(A) 主观反映 正常谈话距离（m） 通讯质量35 很安静 1.0 非常好45 安静 1.0 很好55 稍吵 3.5 好65 吵 1.2 较困难75 很吵 0.3 困难85 非常吵 0.1 非常困难其次，交通噪声还会影响到公路沿线的经济发展。例如，交通噪声影响严重的房地产，工厂，商厦等的经济效益和生产效益都不同程度的下降，噪声还直接影响到公路周围的土地价值。有资料表明：交通噪声每升高 1 分贝，土地的价格就会下降 0.08%-1.26%，平均 0.9%左右。反过来说，将交通噪声降低 1 分贝，则相当于沿线土地增值0.9%，对土地批租来说，这是一个可观的数值。1.1.4 交通噪声的控制公路交通噪声控制的主要方法有控制声源法、控制传播途径法、进行合理的城市规划以及加强噪声管理等方法。(1) 降低声源噪声的辐射。道路交通较大的噪声主要来自载重汽车及公共汽车等重型车辆，它们的噪声比一般小型车高出 4-7 分贝，因此，重型车按低噪声车辆设计是一个减低噪声强度的较好途径。设计低噪声车包括采用高效率排气消声器和发动机隔声器，对齿轮箱、传动轴、冷却风扇和轮胎噪声都要进行控制，使整车加速噪声降低到 80 分贝以下。不同材料其频率的吸声系数是不同的，应根据发动机频率选择最佳的材料密度以达到最佳的隔吸音效果。汽车的降噪除了降低发动机本身的噪声外，车身及底盘仍应采取吸音、减振、封闭、阻尼等多种措施进行降噪处理。按噪声振动控制途径多方面加以控制，则能达到较好的效果。还可通过车辆动力机械设计降低汽车的动力噪声；通过轮胎的形式和降噪路而改善和降低轮胎与路面的接触噪声。(2) 控制噪声传播途径。控制噪声传播途径是目前降低道路交通噪声的主要方式。噪声传播途中遇到屏障时，声波因反射、吸收和绕射而产生附加衰减。利用林带降低噪声效果好，又经济环保。道路路线布设应尽量利用原有林带的保护作用。道路通过居民区时也可采用设置声屏障的方法，效果也很好。另外，将道路建筑成路堑式是一种简单而有效的措施。(3) 合理的城市规划。控制路线距学校、医院、村庄及城镇居民区等环境敏感点的距离，这是最有效也是最经济的噪声防治措施。在城市总体规划中，工业区应远离居住区；居住区道路网规划设计中，应对道路的功能与性质进行明确的分类、分级，分清交通性干道和生活性道路。(4) 加强噪声管理。包括控制交通噪声的标准和实行控制噪声的法规。比如加强车辆的管理是一个很好的方法。可采取在某一路段、一定时间内禁止车辆或重型车辆通行，减少车辆起停次数，不准鸣笛等交通管制措施。管理部门对上路行驶的车辆经常进行噪声检查，视其噪声超标情况，决定能否上路行驶。1.2 公路交通噪声预测概述交通噪声影响评价是交通建设项目中环境影响评价的重要组成部分。在新建一条道路之前，需要预测建成通车后交通噪声对沿线居民和环境的影响，使自己的设计符合法定的噪声要求，从而作为是否采取降噪措施的依据。根据道路交通噪声评价预测提供的基础数据，从环保角度论证建设项目在选线和布局方而的合理性，加强其建成使用后的声环境管理，制定消除或缓解小利影响的措施和建议，使公路建设真正达到经济效益、社会效益和环保效益的有机统一。道路交通噪声预测模型分为图表模型、物理缩尺模型、理论模型 3 类。图表模型要求手工从各类图表上查找噪声计算中间值，计算过程十分繁琐而且精度有限，物理缩尺模型造价昂贵，而且不可重复利用，因此，现在最为常用的就是理论计算模型。1.3 公路绿化带降噪概述公路绿化在我国公路建设中已非常普遍，因为它不仅美化公路景观、使旅客舒适，又能起到防尘、防污染、防止风沙和水土流失对公路的侵蚀，稳定路基边坡，起到加固路堤和路堑的作用，改善公路沿线环境。在降噪目标量不大的情况下，发展绿化带来减少周围环境大气和噪声污染是公认最经济实惠的方法。公路绿化之所以能够降低噪声，是因为当声波碰到林带时，部分声能被吸收，部分声能被反射，其具体方式主要有三条途径。第一条途径：当声波入射到树叶和树干表面时，一部分声能在低频范围内变为树叶和树枝的固有振动频率，另一部分声能被树叶和树皮吸收；第二条途径：由于地面或草皮的反射和吸声引起的声衰减；第三条途径：由于树林形成的垂直温度梯度引起的声衍射。1.4 研究的目的和意义综上所述，随着我国公路建设的迅猛发展，公路在对社会经济发挥巨大作用的同时，也不可避免地带来噪声污染问题，故研究对交通噪声准确的预测，对城市交通、建筑规划和噪声污染防治具有重大意义。在对噪声的防护中，虽然公路绿化的使用相当普遍，但对公路绿化减噪效果的研究相对较少。在实际的道路建设中，绿化林带的种植方式与噪声的防护效果具有很强的相关性。根据道路建设的情况优化设置绿化林带，能够有效降低噪声污染，为人们的生活提供保障。本文关于绿化林带对噪声的影响的研究主要考虑了宽度这一因素，通过对比实验得出了不同宽度下绿化衰减的值，对绿化带的设计起到一定借鉴的作用。第 2 章 研究思路和方法2.1 FHWA 公路交通噪声预测模式内容介绍按照 HJ/T 2.4-1995 环境评价技术导则-声环境和有关文献的表述总结如下：将公路上汽车按照车种分类（如大、中、小型车） ，先求出某一类车辆的小时等效声级： )12(3010lg1010lgh 21aa0ii0ieq SDLGTSNLE ， 第 i 类车的小时等效声级，dB(A)；()i 第 i 类车的参考能量平均辐射声级，dB(A) ；0EiL 在指定时间 T（1h）内通过某预测点的第 i 类