（交通运输规划与管理专业论文）机场航空噪声影响评价及控制研究.pdf

中国民航大学硕士学位论文 摘要 随着航班量的快速增长和机场新建、扩建项目的增加，机场航空噪声问题日益突出。 如何合理地评价机场航空噪声影响，采取怎样的控制手段，成为机场管理者和城市规划 人员必须考虑的问题。 首先对机场航空噪声及其特点，国内机场航空噪声污染现状，国内外机场航空噪声 评价研究状况，机场航空噪声对居民影响的研究状况，以及机场航空噪声控制方法等方 面进行了全面介绍。其次在深入分析机场航空噪声评价量及机场航空噪声对居民影响的 基础上，根据民用建筑隔声设计规范( g b j l l 8 8 8 ) 对居民住宅室内噪声标准的规 定，建议对于机场周围一类区域，将室外夜间最大a 声级三m 一= 7 仇培，昼间最大a 声 级l d a , , 斌= 8 0 d b 作为机场航空噪声单个噪声事件的限制标准。然后在综合考虑机场航空 噪声客观评价量和居民主观反应的基础上，运用社会声学理论，建立了机场航空噪声对 居民影响的二级模糊综合评价模型，使定量和定性相结合，较为全面地评价了机场航空 噪声对居民的实际影响；并编制了一个界面友好、可扩充性强、简单适用的机场航空噪 声影响评价系统。最后总结常用的机场航空噪声控制方法；从环境经济学的角度出发， 借鉴交通和环境噪声污染经济损失的估算方法，讨论了机场航空噪声污染的经济损失估 算方法；并在参考国外机场航空噪声收费模式和我国现行环境噪声收费政策的基础上， 引入了一种机场航空噪声收费模式。 关键词：机场航空噪声；模糊综合评价；控制措施；收费模式 a b s t r a c t a 1 0 n gw i t ht h er a p i di n c r e a s e m e n to ff l i g h t sa n dp r o j e c t s o fe x t e n d i n ga n db u i l d i n g a i r p o r t s t h ep r o b l e mo fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s eb e c o m e sm o r ea n dm o r ep r o m i n e n t h o w t o e v a l u a t et h ei m p a c to fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s er e a s o n a b l ya n dh o w t oc o n t r o li t ，b e c o m et h e q u e s t i o nt h a tc i t yp l a n n e r sa n d t h em a s t e r so fa i r p o r t sm u s tc o n s i d e r f i r s to fa l l ，t h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s e ，t h e d o m e s t i cp r e s e n t s i t l l a t i o no fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s ep o l l u t i o n ，t h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c hs i t u a t i o no f e v a l u a t i o no fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s e ，t h er e s e a r c hs i t u a t i o no fi m p a c to nd w e l l e r s ，a n dt h e i n e t l l o d so fc o n l r o u i n ga i r p o r ta v i a t i o nn o i s ea r ei n t r o d u c e dc o m p r e h e n s i v e l y n e x t ，o nt h e b a s i so fa 1 1 a l y z i n gt h ee v a l u a t i o ni n d e x e so fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s ea n d t h ei m p a c to nd w e l l e r s d e e p l y , a c c o r d i n gt o t h ei n d o o rn o i s e l 噙憾f 8 0 d ba r es u g g e s t e d a st h es t a n d a r d r u l e so fg b j l l 8 8 8 ，t h a t 删脚= 7 d 扭a n d o ft h es i n g l ee v e n tn o i s ei na r e a so ff i r s tc l a s sn e a r a i r p o f t t h e n ，c o n s i d e r i n gt h ee v a l u a t i o ni n d e x e so fa i r p o r ta v i a t i o n n o i s ea n ds u b j e c t i v e r e a c t i o n so fd w e l l e r s ，af u z z ya s s e s s m e n tm o d e lw h i c he v a l u a t e st h ea c t u a li m p a c to fa v i a t i o n n o i s ei se s t a b l i s h e da c c o r d i n gt ot h et h e o r i e so fs o c i a la c o u s t i c s s oc o m b i n a t e dq u a n t i t a t i v e a i l a l v s i sw i t hq u a l i t a t i v ea n a l y s i s ，t h ea c t u a li m p a c to fa i r p o r t a v i a t i o nn o i s el se v a l u a t e d c o m p r e h e n s i v e l y a ni n t e r f a c ef r i e n d l y , e a s i l y e x p a n d e da n de a s i l y - u s e d e v a l u a t i o nc o m p u t e r s y s t e mi sd e v e l o p p e d a tl a s t ，t h ep o p u l a rc o n t r o lm e t h o d so fa i r p o r ta v i a t i o n n o l s ea r e s l l m m 撕s e d a c c o r d i n gt ot h et h e o r yo fe n v i r o n m e n t a le c o n o m i c s ，r e f e r i n gt o m e t h o d st o e v a h l a t ee c o n o m i cc o s t so ft r a f f i ca n de n v i r o n m e n tn o i s ep o l l u t i o n ，m e t h o d s t oe v a l u a t e e c o n o m i cc o s t so fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s ep o l l u t i o na r ed i s c u s s e d r e f e r i n gt o t h ef o r e i g n c h a r g em o d e lo fa i r p o r t a v i a t i o nn o i s ea n dt h ep r e s e n td o m e s t i cc h a r g e m o d e io f e n v i r o 衄e n t ain o i s ep o l l u t i o n ，ac h a r g em o d e lo fa i r p o r ta v i a t i o nn o i s e 1 ss t a t e d k e y w o r d s ：a i r p o r ta v i a t i o nn o i s e ；f u z z ya s s e s s m e n t ；c o n t r o lm e t h o d ；c h a r g em o d e l i i 中国民航大学硕士学位论文 图目录 图l 单个事件暴露声级与唤醒率之间的关系2 0 图2 单个事件暴露声级与扰眠率之间的关系2 l 图3 评价指标体系3 0 图4 系统设计总体框架图3 4 图5 系统总体程序流程图3 6 图6 系统登录界面3 7 图7 居民选择窗口3 7 图8 居民主观反应评价界面3 8 图9 群体适应性调查界面3 9 图l o 密码验证窗口3 9 图1 1 管理员界面4 0 图1 2 参评小区噪声对睡眠的影响情况统计4 1 图1 3 适应性调查所需评价量设置界面4 1 图1 4 唤醒率扰眠率曲线界面4 2 图1 5 评价结果显示4 2 图1 6 数据输入及部分中间结果4 3 图1 7 参评小区机场航空噪声影响综合评价结果4 3 图1 8 参评小区噪声对交谈的影响情况统计4 4 图1 9 参评小区噪声对思考的影响情况统计4 4 图2 0 参评小区噪声对烦恼度的影响情况统计4 5 图2 1 机场航空噪声收费的主要考虑因素5 3 v 中国民航大学硕士学位论文 表目录 表1 1 世界部分国家和地区飞机噪声评价量3 表1 2 部分国家机场噪声收费情况6 表1 3 全国民用机场航空噪声影响程度统计7 表2 1n n i 控制标准9 表2 2n e f 控制标准1o 表2 3d n i 控制标准1o 表2 4c n e l 控制标准11 表2 5 虿控制标准。1 1 表2 6a n e f 控制标准1 2 表2 7 总噪声负载b 计算公式中第f 噪声事件出现时间的计权系数1 3 表2 8e d d 控制标准1 3 表2 9 日本l w e c p n 控制标准：1 4 表2 1 0 我国l w e c p n 控制标准1 6 表3 1 世界部分机场的厶。最大允许值2 l 表3 2 噪声对交谈的影响2 2 表4 1 各因素重要性的1 - 9 标度2 7 表4 2 不同维数的随机一致性指标彤值2 8 表4 3 层次总排序2 8 表4 4 公众对噪声反应程度的估计3 0 表4 5u j j 、u 协u j 3 评价标准3l 表4 6 奶、u 2 、u 判断矩阵及其处理3 2 表6 1 环境影响及其价值评估方法选择4 9 v i 中国民航大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：物出塞 e t 中国民航大学学位论文使用授权声明 中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件 和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全 部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权中国民航大学研究生部办理。 研究生签名：车勿i 塑煎导师签名：勉 日期： 中国民航人学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1 机场航空噪声简介 机场航空噪声是指航空器在机场及其附近活动( 包括起飞、降落、滑行、试车) 时 产生的噪声，属于交通运输噪声的范畴，噪声源为航空器【l 】。 航空器噪声是航空器飞行时存在的各种噪声源的声辐射总和【2 】。航空器噪声源主要 有两类，即推进系统噪声和空气动力噪声。推进系统噪声包括螺旋桨噪声、喷流噪声、 风扇压气机噪声、涡轮噪声和燃烧噪声等。空气动力噪声则是由于气流流过机翼、增升 装置( 尾缘襟翼、前缘襟翼) 、尾翼、机身、起落架等引起的气流压力扰动而产生的， 其中气流流过机翼而产生的噪声是主要的，因此也称机体噪声【3 1 ，当然，航空器在高速 飞行时的附面层压力起伏也辐射噪声。 对于不同类型的航空器，各噪声源在航空器总噪声中所占比重也是不相同的。螺旋 桨航空器主要噪声源是螺旋桨，喷气式航空器主要噪声源是喷流，而涡扇航空器的风扇 噪声却是航空器的主要噪声源之一。目前，我国各主要航空公司大都采用喷气发动机航 空器，机场航空噪声也主要是由此类航空器造成的。 机场航空噪声与一般环境噪声不同，它包含着逐次突发的高声级事件，期间又被非 常安静的状态所隔开。综合来说，机场航空噪声有以下几方面的特点【3 1 ： 1 、声压级高。喷气式航空器起飞时，其噪声的声功率级可高达1 5 0 d b 以上，相当 于数十辆客车产生的噪声总和； 2 、低频( 2 5 0 h z ) 噪声大。航空低频噪声比车辆交通低频噪声高5 1 0 d b ，而中 高频噪声平均来讲反而比交通噪声低； 3 、噪声影响范围广。航空器在起飞和降落的过程中，其声辐射范围可达数十平方 公里： 4 、属于非稳态运动噪声源。航空器在不同运行状态下，如起飞、爬升、进场、着 陆、地面滑行时产生的噪声以及噪声随时间的变化特性均具有明显的差异； 5 、噪声影响具有时空的间断性。对于某一架航空器来说，其噪声影响只是在起、 落点( 机场) 附近造成短时的较大噪声影响。通常，人们听到航空器噪声是由远及近， 再远去。没有航空器经过时，环境可能非常安静。航空器从远处飞来时，首先听到的是 隆隆的低频声，随着航空器的接近，声音不断增大，中高频声音也多起来，飞到距离最 近处噪声达到最大。在头顶时，中、高、低频的噪声成分都很多。航空器远去时，先降 低的为中高频噪声，低频噪声再逐渐降低到正常水平。这就是说，机场周边地区每隔一 段时间( 机场航班架次越多，间隔可能就越短) 的安静中会出现一次3 0 6 0 秒的航空器 噪声。这种安静环境中出现的短时持续噪声会让人感到非常不舒适，产生相对于持续道 路交通噪声更高的烦恼度。而在航路飞行时，由于航空器所处位置较高，一般不会对地 中国民航大学硕士学位论文 面造成噪声影响： 6 、噪声影响具有累加性。即尽管一架航空器的噪声影响转瞬即逝或持续时间并不 长，但繁忙机场的多架次航空器同时或不间断或小间隔的运行，均会造成噪声影响的累 积或叠加。 1 1 2 问题的提出 作为一座城市迎接八方宾客的窗口，在城市现代化的进程中担当着重要角色的机 场，在给城市带来便捷和繁荣的同时，也带来了一系列的环境问题，其中最严重的当属 航空噪声污染问题。在航空运输业发展的早期，由于飞机所使用的发动机功率低，航班 量小，航空噪声对居民的影响并不大。二十世纪六十年代以后，随着喷气式飞机的广泛 使用，航班量的增大，机场航空噪声问题越来越突t z l ，引起了世界各国的重视。但机 场航空噪声问题始终没有得到很好解决，严重影响机场的可持续发展和机场与周边环境 的和谐关系。随着城市的发展扩大，机场航空噪声对城市规划的影响也r 趋突出，妨碍 了城市建设的进程，甚至引起严重的社会和环境问题【4 】。 早在二十世纪六十年代，美国民航研究与发展组织通过调查研究发现，机场航空噪 声污染已成为美国民航业发展的主要障碍【2 1 。1 9 4 6 年出现了首例飞机噪声诉讼案，美国 c a u s b y 的一个农夫控诉飞机噪声影响了他的农场收入，联邦最高法院判农夫胜诉【5 1 。美 国洛杉矶机场周围的4 0 0 万居民曾控告该机场噪声令人难以接受，并要求给予7 5 0 万美 元的赔偿判6 】【7 。从1 9 6 9 年起，日本大阪机场噪声多次遭到公众控诉，1 9 7 5 年高级法 院判决该机场停止夜航，并支付原告2 9 亿日元的赔偿费，后来机场当局还给机场附近 的建筑物安装了减噪装置【8 】。伦敦希思罗机场迫于机场周围居民的长期抱怨和环保组织 的反对，对航空器起降实行瞬时噪声强度限额制度，同时实施有选择的宵禁政策，严格 控制夜航，虽然使噪声环境得到一定的改善，但噪声问题并未圆满解决，机场与周边居 民的矛盾仍未缓和【9 j 。 由于我国民航起步较晚，机场航空噪声问题并不突出。但是，近年来随着我国国民 经济的持续快速增长，民航业保持着迅速发展的势头。根据民航总局规划发展财务司的 统计数据【l o 】，2 0 0 6 年，全国各机场共完成旅客吞吐量3 31 9 7 3 万人次，比上年增长1 7 ； 完成货邮吞吐量7 5 3 2 万吨，比上年增长1 9 ；飞机起降架次为3 4 8 6 万架次，比上年 增长1 4 1 。“十五 期间新增机场2 1 个，改扩建了一大批机场，到2 0 0 6 年底，全国 共有民用运输颁证机场1 4 7 个。所有通航机场中，年旅客吞吐量在1 0 0 万人次以上的有 4 4 个，比上年增加2 个，完成旅客吞吐量占全部机场旅客吞吐量的9 5 ；年旅客吞吐 量在1 0 0 0 万人次以上的机场有7 个，完成旅客吞吐量占全部机场旅客吞吐量的5 1 3 。 杭州萧山国际机场是国内重要干线机场，在运营不到一年时间，就发生了附近居民 因难以忍受机场航空噪声而闯入机场阻止航空器起降的事件。经协调，萧山机场一次性 赔付4 0 0 0 万给附近居民。 北京市顺义区枯柳树村等三个村落，与首都机场东西两条跑道相邻，最近处仅数百 米之隔，航空器起落的巨大噪音一直困扰着附近的村民。2 0 0 0 年，国家发改委投资4 9 7 2 中国民航大学硕士学位论文 亿元对受机场噪声污染的三个村进行搬迁改造。到目前为止，改造工程仍未竣工，困扰 村民的噪声问题仍未得到妥善解决。正所谓一波未平，一波又起。2 0 0 6 年6 月，因无法 忍受日益严重的航空器噪声污染，北京朝阳新城小区的居民反映强烈，5 0 0 0 多人举行签 名活动抗议航空器噪声，甚至扬言可能要对民航总局提起诉讼。可以预见，随着这两年 首都机场旅客吞吐量的大幅度攀升( 2 0 0 5 年更是达到了4 1 0 0 万，日均起降航空器1 0 0 0 多架次) ，机场噪声将会成为机场附近居民最为关心的议题，也将是首都机场快速发展 中亟待解决的一道难题。 随着我国民航的蓬勃发展，机场航空噪声问题很可能日益严重。可以说，机场航空 噪声问题已经摆上了机场建设发展的日程，已成为政府进行城市规划，机场管理者制订 机场可持续发展规划中必须面对和解决的问题。因此，如何评估机场航空噪声对居民的 影响程度，采取怎样的控制手段具有重要的研究价值。 1 2 文献综述 1 2 1 国外研究现状 1 机场航空噪声评价量的研究 国际上从5 0 年代后期开始研究适合飞机噪声特点的评价方法，到6 0 年代，各国根 据本国情况提出适应自己国家需要的机场环境噪声评价量，总结出一套相对完整的机场 航空噪声评价体系，并且将评价量、评价方法步骤、评价程序纳入了国家的法律法规当 中，强制实施【1 1 1 。例如：1 9 6 1 年英国提出噪声和次数指数( 朋订) 概念，1 9 6 4 年澳大利 亚提出噪声暴露预报( a n e f ) ，同年德国提出干扰指数( 虿) ，美国提出复合噪声评价 ( c 凇) ，法国于1 9 6 5 年提出等干扰指数( ) 。1 9 6 9 年1 1 月，国际民航组织对有关飞 机噪声问题达成国际协议，协调成员国对飞机噪声暴露所使用的评价量，但并不限制各 国结合自己实际情况所惯用的评价量和评价方法。表1 1 列出了世界部分国家和地区采 用的评价指标【2 】。 表1 1 世界部分国家和地区飞机噪声评价量 中国民航大学硕士学位论文 1 9 7 8 年以后，美国在总结机场航空噪声评价经验的基础上，相继颁布了联邦航空条 例第1 5 0 部( f a rp a r t1 5 0 ) 【1 2 j 和s a e ( s o c i e t yo f a u t o m o t i v ee n g i n e e r s ，美国汽车工程 师协会) a i r1 8 4 5 【l 引，详细规定了对新建机场以及原有机场的改扩建进行噪声评价的程 序，噪声等值线的绘制方法，正式采用l d n 作为机场航空噪声评价量，提出了综合噪声 模型i n m ( i n t e g r a t e dn o i s em o d e l ) ，在许多机场的噪声评价中得到了较为广泛的应用【l 4 1 。 1 9 8 6 年，e c a c ( e u r o p e a nc i v i la v i a t i o nc o n f e r e n c e ，欧洲民用航空会议) 针对机场航 空噪声影响评价体系中最重要的机场航空噪声等值线图的绘制计算环节，出版了 e c a c c e a cd o c 2 9 民用机场周围噪声等值线图标准计算方法研究报告，并于1 9 9 7 年发布了第二版修订版【l 副，确定了基于a 计权声级的d e n l ( d a y e v e n i n g - n i g h tl e v e l ) 作为评价指标，在计算方法上更多的是参照了s a ea i r18 4 5 和i c a o ( i n t e r n a t i o n a lc i v i l a v i a t i o no r g a n i z a t i o n ，国际民航组织) 所推荐的方法。 国外学者在机场航空噪声的计算过程中，进一步研究了发动机推力、航空器的校准 空速、平均爬升角度等航空器性能数据，以及机场标高、风速、温度、飞行程序、机型 比等一系列机场信息对噪声的影响，提出了一些计算修正方法【1 6 】 1 7 】，【18 1 ，使机场航空 噪声等值线的绘制更加精确。美国a t a c 公司在此基础上开发了功能强大的i n m 软件 4 中国民航火学硕士学位论文 【1 7 】，该软件可以输出机场航空噪声等值线、单跑道噪声影响和指定点噪声影响，从1 9 7 8 年以来一直是f a a 权威标准工具，并受到不同国家的机场用户和研究人员的好评【1 9 1 。 类似软件还有德国的c a d n a l a 及s o u n d p l a n 等。 2 机场航空噪声对居民影响的研究 长期处在噪声作用下会导致中枢神经功能性障碍，表现为植物神经衰弱症候群，如 头痛、头晕、失眠、多汗、乏力、恶心、心悸、注意力不集中、记忆减退、惊慌、反应 迟钝等；强噪声作用于中枢神经，往往引起消化不良及食欲不振，从而导致肠胃病；噪 声会使交感神经紧张，引起心跳过速、心律不齐、血压升高等症状。机场航空噪声对居 民造成相关疾病和的严重损伤听力的可能性不大，其对居民生理和心理的影响主要是唤 醒睡眠、妨碍交谈、打断思路、使人烦恼等【2 0 1 ，表现为居民对机场航空噪声的社会反应。 居民对噪声的社会反应表现为社会群体对特定噪声源的长期反应，是制定合理的噪 声政策、进行有效的噪声控制提供科学的依据，它最为直观的结果是构建一个噪声暴露 剂量一反应关系曲线( d o s e r e s p o n s er e l a t i o n s h i pc u r v e ) 。在这个领域中，对交通噪声 社会反应的研究一直占据着主导位置，它与交通噪声是影响居民生活最主要噪声源的现 实情况是相对应的【2 l 】【2 2 】 2 3 】。 居民对噪声社会反应的研究起源于上世纪五十年代初的美国：随着喷气式飞机的大 量使用，美国军事基地周围居民开始抱怨飞机噪声带来的心理和生理伤害以及噪声对日 常生活的干扰。于是关于机场航空噪声暴露量和居民主观反应之间的关系科学研究应运 而生刚 2 5 1 。1 9 7 8 年，具有里程碑意义的s c h u l t z 曲线产生【2 6 】，该曲线涵盖了飞机噪声 暴露剂量和反应关系的社会调查数据，从此居民对噪声社会反应的研究走向了科学量化 的阶段，同时也开始了研究方法标准化和国际化的探讨。 1 9 9 0 年前后，f i d e l l ，b a r b e r 和s c h u l t z 对最初的s c h u l t z 曲线进行了修订。这次修 订在原有的1 6 1 个数据点的基础上增加了2 9 2 个数据点，将数据库容量扩充至三倍1 2 7 j 【2 引。1 9 9 4 年，f i n e g o l d ，h a r r i s 和y o ng i e r k e 等人利用后分析方法( m e t a a n a l y s i s ) 对 f i d e l l 等人所做的数据进行重新分析，他们在分析中提出了一个筛选调查数据的新标准， 即在一个研究中噪声的声压级与所涉及人群的主观评价之间是否有显著的相关性眇j 。随 着社会调查数据的积累和噪声源的不断涌现，研究者发现不同的噪声源在同样声压级下 引起人们的主观反应是不同的。居民对机场航空噪声的主观反应受到社会心理、机场所 在地经济、文化等多方面的影响p 。 3 机场航空噪声控制的研究 1 9 5 2 年，d o o l i t t l e 专门调查委员会向美国总统杜鲁门提交的报告机场和机场邻居 ( t h ea i r p o r ta n di t sn e i g h b o u r s ) 中第一次记载了机场航空噪声与土地规划的矛盾。美 国空军于1 9 6 2 年开始研究噪声问题，并开发了机场设施与周围用地相容性( a i c u z ) 程序。随后f a r l 5 0 中对机场噪声相容性规划作出了规定。美国约有2 6 个州和1 9 0 0 个 城市制定了地方噪声控制法令，有的还是专门针对民用机场及其周围土地的【5 j 。 日本大阪机场自1 9 6 9 年以来采取了使用低噪声飞机、限制航班数量、禁止夜航、 中国民航人学硕士学位论文 实行减噪声程序以及增加隔声装置等措施，改善了机场周围噪声状况。这也是机场航空 噪声控制常用的方法，在国际上得到了较为广泛的应用【8 j 。 相对于直接管制手段，例如：标准、许可证、区划等，许多经济学家开始呼吁采用 经济手段控制机场航空噪声，例如：收费、补贴等。1 9 7 2 年，o e c d ( 经济合作与发展 组织) 将p p p ( 污染者付费原则) 作为环境政策的基本经济原则，即污染者必须承担能 够把环境改变到权威机构所认定的“可接受状态 中所需要的污染削减措施的成本【3 1 1 。 基于这种考虑，不少国家在规定机场噪声限值之外，还实行了考虑噪声因素的机场收费 制度。例如：美国的机场收费同时考虑了飞机的降落质量和飞机声性能的完善度；法国 首都的奥利和戴高乐机场采取征税的收费制度；荷兰拟定了考虑飞机噪声适应i c a o 标 准第二章程度的收费制；英国曼彻斯特机场从1 9 7 5 年起对满足某指定条件的低噪声航 空器减少2 0 的降落收费以资鼓励【3 到。表1 2 列出了o e c d 在1 9 9 4 年调查的部分国家 机场航空噪声收费情况f 3 l 】，许多收费都是为了增加收入用以削减噪声。 表1 2 部分国家机场噪声收费隋况 1 2 2 国内研究现状 我国对机场航空噪声的研究起步较晚，于1 9 8 3 年开始着手制定有关机场航空噪声 标准。1 9 8 4 年，由国家环保局资助，北京环境监测中心站、河北省环保所、中国科学院 声学研究所等单位联合对首都机场、广州白云机场、石家庄机场等地的机场航空噪声进 行了大量的测量，认为l w e c p n 是一种客观反映机场航空噪声级高低的评价量【3 引。 1 9 8 8 年，国标机场周围飞机噪声环境标准和机场周围飞机噪声测量方法开 始实施【3 4 j 【3 引。 国标实施以后，我国学者陆续对广州白云机场1 3 6 、青岛流亭机场【3 7 1 、杭州萧山机场 【3 8 】等地的噪声环境进行了研究。在对l w e c p n 的应用研究过程中，东南大学交通学院博 士生沈颖认为我国机场航空噪声评价量存在一定不足，例如：机场航空噪声评价标准与 6 中国民航大学硕士学位论文 整个环境系统噪声评价标准不统一，未考虑单个噪声事件的影响，并提出了一些改进方 谢二【3 9 】| 删 1 二、o 2 0 0 3 年，中国民航大学交通工程学院对我国1 2 1 个民用通航机场的噪声状况进行了 调查，并分析了噪声影响加剧的原因【4 l 】。机场航空噪声影响程度如表1 3 所示。 表1 3 全国民用机场航空噪声影响程度统计 为了准确快捷地绘制噪声等值线，2 0 世纪9 0 年代有学者针对某些具体机场编制噪 声等值线绘制的计算机程序【4 2 】。2 0 0 3 年，浙江大学环境污染控制技术研究所的过春燕、 张邦俊用v i s u a lc + + 编程，在程序中只需输入飞机机型、航班量、飞行航迹等参数，程 序即能直接调用通用的等值线绘制工具s u r f u r ，取得了较高的精度【4 3 】。中国民航大学交 通工程学院引进了f a a 开发的i n m 软件，对机场航空噪声进行研究，取得了较好的效 果【9 】， 1 9 】。 在研究居民对机场航空噪声影响的主观反应方面，国内学者做了一定的研究【4 4 1 。中 国民航大学交通工程学院王维教授推导了l w e c p 和三删的关系，得出了机场周围社区人 群受机场航空噪声强烈干扰的人数比例与l w e c e v 的关系式【4 5 1 ，并进一步研究得到了 三f f 贸p 厂p 总4 关系式和关系曲线【1 4 】。 国内对机场航空噪声控制的研究很少，主要沿用了国际上常用的控制方法【4 6 1 。但也 有学者就机场航空噪声收费问题进行了研究。1 9 9 7 年，冯少英用c v 法( 意愿型调查评 估法) 研究了广州白云机场飞机噪声对居民舒适性影响的经济损失【4 7 】。沈颖通过环境管 理中的直接管制手段和经济手段的分析，建议在我国机场噪声环境管理中采用两者相结 合的混合手段，提出了一套机场噪声收费模式【4 8 】。 1 3 本文的主要内容 1 3 1 存在的问题 本文结合相关文献资料，在深入研究的基础上，认为在机场航空噪声评价及控制研 7 中国民航大学硕士学位论文 究方面存在的问题主要有： ( 1 ) 我国现行的机场航空噪声评价量存在一定缺陷，有待改进。 ( 2 ) 现有的机场航空噪声评价方法主要是通过计算噪声评价量值或者绘制噪声等 值线，判断机场周围区域的噪声状况是否符合国家标准。这种评价方法主要考虑机场航 空噪声对环境的客观影响程度，未全面考虑到机场航空噪声对居民生活质量和工作效率 的实际影响，也未考虑不同人群对机场航空噪声的反应，在应用中存在一定的不足。这 种影响程度是人们受机场航空噪声影响后精神状态发生不良反应和不良变化程度，是一 种模糊概念，比较难以有效的描述。目前还难以提出一种既简单又可行的理想评价量。 ( 3 ) 国内缺乏用经济手段控制机场航空噪声方面的研究，主要包括对机场航空噪 声污染引起的经济损失的估算和机场航空噪声收费模式的引入。 1 3 2 研究内容 本文围绕机场航空噪声的评价及控制展开研究，着重进行了以下五方面工作： ( 1 ) 介绍世界部分国家的机场航空噪声评价量，分析它们的共性，并分析我国现 行机场航空噪声评价量l w e c p n 的缺陷； ( 2 ) 分析机场航空噪声对人的影响，主要是对睡h 民、交谈、思考和主观烦恼度的 影响； ( 3 ) 运用社会声学理论，综合考虑各方面因素，建立机场航空噪声对居民影响的 二级模糊综合评价模型； ( 4 ) 编制一个界面友好、可扩充性强、简单适用的机场航空噪声影响综合评价系 统； ( 5 ) 总结常用的机场航空噪声控制方法，从环境经济学的角度出发，借鉴交通和 环境噪声污染经济损失的估算方法，讨论机场航空噪声污染经济损失的估算方法，并在 参考国外机场航空噪声收费模式和我国现行环境噪声收费政策的基础上，引入一种机场 航空噪声收费模式。 1 3 3 本文特色和创新之处 本文的特色和创新之处主要有以下两点： ( 1 ) 运用社会声学理论，综合考虑机场航空噪声客观评价量和居民主观反应，建 立了机场航空噪声对居民影响的二级模糊综合评价模型，并编制了相关软件，提高了评 价效率； ( 2 ) 从环境经济学的角度出发，借鉴交通和环境噪声污染经济损失的估算方法， 讨论了机场航空噪声污染的经济损失估算方法，并在参考国外机场航空噪声收费模式和 我国现行环境噪声收费政策的基础上，引入了一种机场航空噪声收费模式。 8 中国民航大学硕士学位论文 第二章机场航空噪声评价量分析 本章首先介绍了世界部分国家和地区使用的机场航空噪声评价量的计算方法及控 制标准；然后分析了机场航空噪声评价量的共性和差异；最后介绍了我国使用的评价量， 并分析了它的缺点。 2 1 世界部分国家和地区机场航空噪声评价量介绍 在航空运输日益发达的今天，世界各国普遍存在着不同程度的机场航空噪声问题。 下面对部分国家、地区和组织使用的机场航空噪声评价量做一简单介绍【9 1 。 ( 1 ) 噪声事件数指数n n i n n i ( n o i s ea n dn u m b e ri n d e x ) 使用国家或地区：英国。 该评价量用感觉噪声级计算单个噪声事件影响，通过不同时段噪声加权求出规定时 间总的声能，再求出每架飞机的平均噪声级。 计算公式： r n 、 n n i = 1 0 1 9 t - - 导2 1 0 删1 0 + 1 5 1 9 n 一8 0 ( 2 1 ) li 式中：n 规定时间( 一昼夜或一个夜间) 内航空器架次数； p n l 每架航空器飞越时出现的感觉噪声级峰值； 8 0 计权因子，旨在使不感觉吵闹时n n i = 0 。 控制标准如表2 1 所示。 表2 1n n i 控制标准 标准值d b规定 2 0 3 0 4 0 5 0 8 0 有干扰 引起烦恼 很烦恼 不能容忍 不过，该指数对晚间或夜间出现的航空器噪声没有规定明确的加权，只是规定夜间 容许一个较低的n n i 值。 ( 2 ) 噪声暴露预报n e f n e f ( n o i s e e x p o s u r ef o r e c a s t ) 使用国家和地区：美国部分地区，加拿大。 该评价量用有效感觉噪声级计算单个噪声事件影响，通过不同时段噪声加权求出规 定时间总的声能，再求出对每秒的平均噪声影响。 计算公式： n e f ：1 0 l g y y l o 慨仃o ( 2 2 ) 一_ j j i j 其中： 9 中国民航大学硕士学位论文 n e f o = e p n l ，+ 1 0 1 9 ( n d ( ，) + 1 7 n j ( ，) ) 一c 式中：e p n l ，有效感觉噪声级； ( 2 3 ) n o ( 价昼间( 0 7 ：0 0 2 2 ：0 0 时) 的飞行架次数； n ( 功夜间( 2 2 ：0 0 - 0 7 ：0 0 时) 的飞行架次数； f ，航空器类型和飞行路线； c 常数，一般选c = 8 8 ，目的是使n e f 的值在2 0 至4 0 之间。 控制标准如表2 2 所示。 表2 2m 矿控制标准 n e f ( d b ) 公众反应 4 0 无抱怨 基本上没有投诉，噪声可能干扰社区活动 可能投诉，住宅、学校、教室等房屋的建筑设计要进行彻底的噪声分析 抱怨强烈，没有彻底的噪声分析，不得进行任何种类房屋建筑设计 n e f 评价指标计算很复杂，需要掌握各种机型的航空器噪声特性数据。 ( 3 ) 昼夜等效声级d n l d n l ( d a y n i g h t a v e r a g es o u n dl e v e l ) 使用国家和地区：美国。 该评价量用等效声级计算单个噪声事件影响，通过不同时段噪声加权求出规定时间 总的声能，再求对全天每秒的平均等效噪声级。 计算公式： 砒- 1 o l g b ( 1 5 1 0 l d l o + 9 x1 0 ( l + i o ) i 。) l ( 2 4 ) 式中：l d 昼间( 0 7 ：0 0 2 2 ：0 0 时) 的等效声级； 厶夜间( 2 2 ：0 0 0 7 ：0 0 时) 的等效声级。 由于晚上航空器噪声对人的干扰强于白天，所以在计算全天的等效声级时，对夜间 噪声级加上l o d b 的惩罚。 控制标准如表2 3 所示。 表2 3d n i 控制标准 d n l 标准值d b规定 7 5 不准新开发 ( 4 ) 社区噪声等效级c n e l c n e l ( c o m m u n i t yn o i s ee q u i v a l e n tl e v e l ) 使用国家和地区：美国加利福尼亚， 丹麦。 该评价量用a 声级计算单个噪声事件影响，通过不同时段噪声加权求出规定时间总 的声能，再求对全天每秒的平均噪声级。 计算公式： c n e l = s e n e l + 1 0 l g ( n a + 3 札+ 1 0 人i ) 一4 9 4 ( 2 5 ) 式中：s e n e l 各单架航空器飞越的起伏声级( a 声级) 的能量平均值； 以白天( 0 7 ：0 0 1 9 ：0 0 时) 的飞行架次数； 。傍晚( 1 9 ：0 0 2 2 ：0 0 时) 的飞行架次数； 虬夜间( 2 2 ：0 0 0 7 ：0 0 时) 的飞行架次数。 控制标准如表2 4 所示。 表2 4c n e l 控制标准 c n e l 标准值d b 规定 7 2 抱怨较少发生，可用于居住 属于临界状态，所有建筑都应作隔声处理 完全无法接受，不允许在该区域内建设住宅 ( 5 ) 平均烦恼声级q 虿( m e a n a n n o y a n c el e v e l ，o 一) 的使用国家或地区：德国。 该评价量用感觉噪声级峰值计算单个噪声事件影响，通过不同时段噪声加权求出规 定时间总的声能，再求出每架飞机的平均噪声级，并制定了较详细的控制标准。 计算公式： 虿= 1 3 3 1 9 ( 1 0 p ”c l 一儿3 。3 ) + 1 3 3 1 9 n - 4 7 ( 2 6 ) 式中：州己一感觉噪声级峰值平均； 飞行架次数。 控制标准如表2 5 所示。 表2 5o 控制标准 q 标准值d b 规定 中国民航大学硕士学位论文 8 2 不作限制( 边界处不建医院、疗养院、养老院、学校，以及科研机关) 建议不作居民区，如建，要有噪声控制措施 仅供机场急用的居住建筑( 须带有噪声控制措施) 无居民区 ( 6 ) 澳洲噪声暴露预报a n e f a n e f ( a u s t r a l i a nn o i s ee x p o s u r ef o r e c a s t ) 使用国家和地区：澳大利亚。 该评价量用有效感觉噪声级计算单个噪声事件影响，通过不同时段噪声加权求出规 定时间总的声能，再求出对每秒的平均噪声影响，与n e f 的原理相同，只是参数选取 不同。 计算公式： a n e f = e p n l + 1 0 1 9 ( n d + 4 n , + 4 n 。) 一8 8 0 ( 2 7 ) 式中：e p n l 有效感觉噪声级； 虬白天( 0 7 ：0 0 1 9 ：0 0 时) 的飞行架次数； 札傍晚( 1 9 ：0 0 2 2 ：0 0 时) 的