环境噪声评价量SNL、CNL及其应用.doc

环境噪声评价量SNL、CNL及其应用林 丛提 要 本文分析了环境噪声中各个声级指标与人的主观感觉的关系。应用数学、实验心理学的理论，综合研究诸声级元与主观烦恼率的关系。引入环境噪声评价的综合指标SNL、CNL。改变环境噪声评价中用孤立的几个声级指标作为评价量的方法。转入用声对人的心理影响来计量，使评价指标能直接地反映人对声环境在心理上的可接受程度。说明该种声环境下受到噪声影响的人的百分率，并对该评价指标在声环境质量分析、预测和建设项目的规划中的应用以及评价指标的优点作了详细描述。 1、引言在噪声评价中，国际上采用了上百种的评价指标，描述各种不同侧面、不同声功能要求下的声环境状况，以声的物理量来衡量噪声对人的影响。城市区域环境噪声评价一般采用等效声级LAeq作为评价值，用累积百分声L10、L50、L90作为分析依据。在这四个描述环境噪声状况的评价量中，LAeq是T时段内的A声级能量平均值（以下简称Leq），L10、L50、L90分别代表平均峰值、统计平均值和声环境的本底值。但噪声的危害不仅与三个量有关，而与声的起伏状况，甚至声谐波成分等都有关。因此，弧立地用其中某个指标来描述环境就不够全面。这里存在几个问题（1）Leq是否最能反映噪声对人的影响，是否还存在着更合理的指标？有些国家就L50来作评价值的。但这些指标的合理未经证明；（2）Leq不能直接反映人对噪声状况在心理上的可接受程度；（3）Leq还不能完全说明噪声的污染状况，特别是受影响的范围。因此，我们建立声的物理量与烦恼度的关系。从而引出噪声评价量感觉噪声级SNL（Sense Noise Level），综合噪声级CNL（Compound Noise Level）。2 影响环境噪声质量的几个参数及理想值由于噪声是一种感觉影响，所以分析噪声影响一般从人的主观感觉入手，用声级大小和人的主观感觉量进行回归分析，以建立人的主观感觉和声级之间的关系模式。根据心理学中绝对阈限的定义，求出声环境的理想状态。我们根据福州市103个环境噪声测点的测试结果，和在这些测点上进行的主观调查结果，统计对应测点上人的烦恼度，包括人对该声环境感到有时有些吵闹，经常有些吵闹，十分吵闹和不可容忍的人占调查人数的百分率。删掉无效表格和样品数太少的测点，取其中八百余张调查表，共81个测点烦恼度，即样品容量为81。用主观烦恼度与各点声级直接进行回归分析（而不采用声级组中值。自变量声级减少了2.5dB的误差）。采用心理物理分析中常用的线性回归，指数和对数曲线回归，分析结果发现L10、L50、L90对人主观感觉P的线性回归相关系数最高，分别为：0.456、0.414、0.480，因此可认为它们更接近线性关系，回归方程为：PL10= -27.304+1.588L10 (1) PL50= -21.618+1.663L50 (2) PLeq= -32.642+1.740Leq (3) 由此得出人对L10、L50、Leq的烦恼度阈限值分别为48.69、43.06、47.49（如图1）图1 L10、L50、Leq与烦恼度关系同时得出L1、L5、L90与人的主观烦恼度 P更接近对数关系，相关系数最高，分别为：0.530、0.514、0.424，见图2。回归议程为： PL1= -435.936+119.786Ln(11) (4) PL5= -442.196+123.138Ln(15) (5) PL90= -318.042+99.062Ln(190) (6)图2 L1、L5、L90与烦恼度关系另外，以声级的标准偏差n-1来代表声级的起伏状况与主观烦恼度回归得：Pn-1= 21.078+38.7481(n-1) （7）表1 根据回归分析计算的结果 L1L5L10L50L90Leqn-1相关系数r阈 限 值P的导数 0.530 57.780119.78/L1 0.514 54.40123.14/L5 0.45648.690 1.588 0.41445.060 1.633 0.42441.07099.06/L90 0.48047.490 1.740 0.395 2.11038.75/n-1从分析结果来看，相关性都很好，作为测量时段内声级最大值和峰值的L1、L5相关系数最高，这说明有人认为这两个量对环境影响较大也有一定道理，从决定阈限大小的烦恼度P的导数来看也各不相同。因此就存在那一个或几个声级变量对人的影响较大，即那几个因子的“权”重问题了。3 环境噪声评价量SNL、CNL的引出由于主观量烦恼率与声级的关系是多元的，元之间也有相互联系，如果能选择其中重要的元，找出它们适当的关系式，综合考虑几个变量对人的影响，那就能根据现有的环境噪声测试结果，对环境质量作出最精确的判断。因此 ，我们采用烦恼率P与L1、L5、L10、L90、Leq、n-1进行逐步回归分析的方法，根据各声级变量方差贡献的显著性检验结果，建立起主观烦恼率与各显著变量声级之间的回归方程。当置信概率接近100%时，回归得复相关系数为：0.47828。回归方程为：P=-33.070+1.744Leq回归结果与（3）式一致（其误差是计量机精度引起的）。因此，证明了当只用一个声级量来评价环境时，Leq的值最适合。当临界值F取1.6时，回归平方和为14106.63，残差平方和为32325.55，复相关系数为0.5511910，剩余标准差为20.624。回归方程为：P= -29.193-4.154X4+3.819X5+1.778X6+7.475X7把烦恼率P定义为SNL得到：SNL= -29.193-4.154L50+3.819L90+1.778Leq+7.475n-1 (8)由（8）式可以看出SNL随着本底声级L90、声级能量平均值Leq和反映声级起伏状况的n-1的增大而提高，但是（8）式中第二项前面系数为负值，形成L50值越大SNL越小的情况，这是由于测量时段内声能固定，等效声级Leq恒定，这时： L50=Leq （9）（当声级为正态分布时，=d260；d=L10L90；n-1=1/2L161/2L84；L50Leq42n-160）因此（8）式中后三项确定后，L50的值越大，值越小，n-1也越小，整个测量时段内声级的起伏和峰值也越小，因此，SNL的值也应该越低。由此说明采用L50的值来衡量环境噪声质量是不合适的，同时也可以看出：不仅等效声级对人产生影响，本底噪声级，特别是声级的起伏状况也极大地影响到烦恼率，影响感觉噪声级SNL的值，这是以往进行噪声评价所忽视的。因此SNL更能全面地反映人对声环境状况的接受程度。根据绝对阈限的定义，当SNL小于50时噪声对环境没有影响，当SNL大于100时，对处在该声环境下的百分之百的人产生影响，而SNL介于50到100之间受噪声影响的人是多少呢？假设烦恼率为P（50P100），这时，人主观上对声环境影响没有引起感觉的人数比例K+=100P，与此对应一定还存在着另一半能引起感觉的人K- 对这种声环境的刺激强度可以接受。因此，真正感到不满足的人应为：1002K。所以当不考虑声级过低的影响的话，则：受影响人的百分率=这时，把受影响人数百分率用CNL来表示。那么CNLi=2Pi100，（CNLi、Pi分别代表第i个测点上的CNL值和P值）也对L1、L5、L10、L50、L90、Leq、n-1进行逐步回归分析，（事实上，CNL=2SNL100）得方程：CNL=158.3878.309L50+7.639L90+3.555Leq+14.951n-1 (10)其中：回归平方和为56426.58；残差平方和为129302.1；复相关系数为0.551，剩余标准差为41.247。CNL反映了该种声环境下受噪声影响的人数百分率。当CNL0时，表示该环境下百分之百的人没有受到噪声影响，当CNL100时，表示百分之百的人受到影响。4 SNL、CNL的应用及噪声的优化控制SNL、CNL的导出，使我们解决了以往在评价中只能给出一个分贝数而转入和人的感觉联系起来。解决了影响程度和范围的问题。既可以对现有的各个噪声功能区声环境质量进行分析；也可以对以往的环保工作做检验，对未来的声环境质量预测，优化环境噪声控制都十分有意义。如：根据2003年福州市环境噪声统计结果，按（8）式、（10）式计算出SNL、CNL（见表2）。表2 2003年福州市各功能区SNL、CNL值 区域指 标居民文教区居住商业工业混合区工业集中区交通干线两侧区全 市SNLCNL61.1922.3365.0930.1269.10838.1675.5551.0365.7331.40由表可知福州市目前的SNL=65.73、CNL=31.40。也可以说整个福州噪声烦恼率达到65.73%，在这种情况下有31.40%的人受到噪声不同程度的影响。相对于1985年福州市SNL=68.92、CNL=37.83有了明显的改善。从噪声源分析，交通、工业、施工、生活和其它噪声源产生的CNL值分别为41.3、27.3、37.5、30.0和25.5。表明交通噪声影响占主要地位，同时也验证了1985年预测结论：福州和日本东京这类的国际性大都市一样，生活噪声将提高到非常重要的地位。工业噪声不是福州市环境噪声治理的重点。5、SNL、CNL与NII的关系及优点联系烦恼率来评价环境：也有采用噪声冲击指数NII： NII=TwiPi/Ai (12)式中 TwiAi=wiAi 总的计权人数： Wi 某一干扰噪声级计权因子； Pi 暴露在某一干扰噪声级的人数； Ai 该区城市总人数。其中计权因子的确定就是以Ldn值（考虑了昼夜不同权重的平均Leq值）和所对应的烦恼率来确定的，用不同的声级分贝数所对应的烦恼率除以75dB的烦恼率来确定Wi的值，这样得到的NII值是反映了人的烦恼状况，但是比较SNL还有几方面不足，SNL能更直观地反映对人的影响程度（事实上就是烦恼率）并综合考虑了声本底值，声能平均值，声起伏状况的几个指标，其结果较NII更精确全面；另外计算NII需要的Ldn值测量工作量