ISO 9613-22024 声学室外传播过程中声音的衰减第2部分室外声压级预测的工程方法标准立项发展报告

声学室外传播过程中声音的衰减第2部分：室外声压级预测的工程方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Acoustics—Attenuationofsoundduringpropagationoutdoors—Part2:Engineeringmethodforthepredictionofsoundpressurelevelsoutdoors摘要随着工业化、城市化进程的持续推进，噪声污染已成为影响人居环境质量与公共健康的重要环境因素。准确预测室外声传播过程中的声压级分布，是开展噪声影响评价、环境规划、声屏障设计与工业厂界达标判定的核心技术基础。ISO9613-2:2024《声学室外传播过程中声音的衰减第2部分：室外声压级预测的工程方法》由国际标准化组织（ISO）发布，替代ISO9613-2:1996，是当前国际上应用最广泛的室外声传播预测工程方法标准之一。本标准规定了适用于工业噪声源、交通噪声源等多种声源类型在室外大气环境中传播时的声压级衰减计算方法，涵盖了几何发散、大气吸收、地面效应、屏障衰减、反射效应及气象因素修正等核心计算模块，并给出了明确的适用范围、输入参数要求和计算精度等级。本报告系统梳理了ISO9613-2:2024的立项背景、标准定位、修订历程、核心技术内容及其与相关标准的协调关系，分析了该标准的技术特征和主要修订要点，并对标准实施应用中的关键技术问题进行了深入探讨。报告指出，ISO9613-2:2024在保持原有工程方法框架的基础上，引入了更为精细的地面效应计算模型、更新了大气吸收系数数据、优化了对气象条件的修正方法，同时扩展了标准的适用范围和计算频率区间，显著提升了预测结果的准确性和适用性。该标准的发布实施对于推动我国声学标准化工作与国际接轨、提升噪声预测技术水平和促进环境噪声管理精细化发展具有重要意义。关键词：ISO9613-2；室外声传播；声压级预测；工程方法；声音衰减；噪声控制；标准化Keywords:ISO9613-2;Outdoorsoundpropagation;Soundpressurelevelprediction;Engineeringmethod;Soundattenuation;Noisecontrol;Standardization一、引言噪声污染被世界卫生组织列为仅次于空气污染的第二大环境健康风险因素。据相关统计，欧盟约有20%的人口长期暴露于超过65dB的夜间噪声环境中，由此引发的睡眠障碍、心血管疾病等健康问题每年造成巨大的社会经济损失。在此背景下，科学、准确地预测和评估室外声环境质量，已成为各国环境政策制定与工程实践中的基础性工作。室外声传播预测涉及声源特性描述、传播路径中的多种物理衰减机制和接收点声压级的合成计算，是一个多因素耦合的复杂过程。为满足工程实践的效率与精度需求，国际标准化组织（ISO）于1996年首次发布了ISO9613-2标准，建立了室外声压级预测的工程方法框架。经过近三十年的工程应用和技术发展，2024年1月，ISO正式发布了修订后的ISO9613-2:2024版本，标志着室外声传播预测技术标准化进入了一个新的发展阶段。本报告旨在系统阐述ISO9613-2:2024标准的立项背景、发展历程、修订内容和技术特征，分析其在声学标准化体系中的地位及应用前景，为相关领域的标准编制、技术研发和工程应用提供参考。二、标准立项背景2.1行业需求与技术发展ISO9613-2:1996自发布以来，在全球范围内被广泛采用，成为环境影响评价、噪声地图编制、工业噪声预测等领域的主导性预测方法。然而，随着计算声学技术的迅速发展和社会对噪声预测精度要求的不断提高，该标准在工程应用中也暴露出一些亟待改进的技术问题。首先，原标准中的地面效应计算模型较为简化，采用纯经验的方法描述地面反射和吸收特性，在复杂地形和多样化地表条件下预测精度不足。其次，大气吸收系数所依据的物理数据服役已久，未充分反映最新研究成果。再次，原有标准在气象条件修正方面相对简化，对风速梯度和温度梯度对声传播的影响描述不够准确，在长距离预测场景下误差较大。此外，1996年版标准在低频段的适用性明显不足，限制了其在现代工业噪声源（如大型风机、压缩机等低频噪声占优的声源）预测中的应用。2.2国际标准化形势在国际标准化组织ISO/TC43（声学）和SC1（噪声）技术委员会的框架下，声学领域的标准化工作一直在持续推演和更新。欧盟《环境噪声指令》（2002/49/EC）的实施推动了各成员国战略噪声地图的编制，这需要一套更加精确且具有良好一致性的预测方法作为技术支撑。同时，世界卫生组织（WHO）于2018年发布的《社区噪声指南》对噪声暴露评估方法提出了更高的精度要求。在此国际环境下，ISO/TC43/SC1/WG24工作组于2016年启动了ISO9613-2的系统性修订工作，经过多轮国际研讨和技术论证，最终形成了2024年版标准。2.3国内需求对接在我国，噪声污染防治法于2022年正式实施，对噪声预测评估提出了更加明确的法律要求。国家标准GB/T17247.2《声学户外声传播衰减第2部分：一般计算方法》等效采用了ISO9613-2:1996，广泛应用于建设项目环境影响评价、声环境功能区划分和噪声治理工程设计。ISO9613-2:2024的发布对我国声学标准化技术体系的更新提出了紧迫的对接需求。三、标准修订历程ISO9613-2的修订历程体现了标准持续演进和不断完善的过程：-1993年：ISO/TC43/SC1启动室外声传播预测方法的国际标准编制工作，基于多国工程实践方法（如欧盟的ISO9613前身草案）开展讨论；-1996年：ISO9613-2:1996正式发布，确立了声压级预测工程方法的总体框架；-2000年代：多个国家在应用过程中反馈了大量技术问题，包括模型在复杂地形中的偏差、低频预测不准确、气象修正不足等；-2011年：ISO/TC43/SC1启动对ISO9613-2的系统性复审程序，征集各成员国对修订的意见和建议；-2016年：正式成立WG24工作组，由德国、荷兰、日本、美国、中国等多国专家组成联合修订团队，着手起草修订草案；-2018年：完成工作组草案（WD）第一稿，经多轮技术讨论和意见征集形成委员会草案（CD）；-2020-2022年：经过国际标准草案（DIS）阶段和最终国际标准草案（FDIS）阶段的严格审查，完成技术内容和编辑性修订；-2024年1月12日：ISO9613-2:2024正式发布，取代了历时28年的1996年版标准。四、标准核心技术内容4.1标准适用范围与总体框架ISO9613-2:2024规定了适用于室外声压级预测的工程方法，适用于以下条件：-声源类型：工业固定声源、道路交通噪声源、铁路噪声源等点声源或面声源组合；-传播距离：一般适用于声源到接收点距离小于5km的传播场景（气象修正条件下可适当扩展）；-频率范围：63Hz至8kHz的倍频带，或50Hz至10kHz的1/3倍频带；-气象条件：适用于风从声源吹向接收点的顺风传播条件，或等效的中等逆温条件下（地面以上3~11m高度处风速2~5m/s）的声传播；-地形条件：适用于近似平坦或缓变地形，对于复杂地形需谨慎使用。标准的基本计算框架采用修正方程：L_AT(DW)=L_W+D_C−A_geo−A_atm−A_gr−A_bar−A_misc其中各符号含义如下：-L_AT(DW)：接收点处的A计权等效连续声压级（dB）；-L_W：声源的A计权声功率级（dB）；-D_C：指向性修正（dB），描述声源辐射指向性引起的声级变化；-A_geo：几何发散衰减（dB），描述声波从点源向外球形扩散引起的能量分散衰减；-A_atm：大气吸收衰减（dB），描述声波在空气中传播时因分子弛豫和黏滞效应引起的能量损耗，主要受频率、温度、湿度和气压影响；-A_gr：地面效应衰减（dB），描述声波传播路径中地面的反射和吸收效应对声压级的影响；-A_bar：屏障衰减（dB），描述声屏障、建筑物、自然地形等障碍物引起的声衍射和透射衰减；-A_misc：其他杂项衰减（dB），包括树叶、工业场地、住宅区等附加衰减。4.2几何发散衰减几何发散衰减是最基本的声衰减机制，反映声波在无障碍物自由场中传播时声能随距离的扩散情况。对于点声源，计算公式为：A_geo=20·lg(d/d₀)+11式中：d为声源到接收点的距离（m）；d₀为参考距离（1m）。该公式适用于自由场半球面传播条件。对于线声源（如公路车流、铁路列车），标准给出了相应的修正方法，采用按声源分段计算再能量叠加的处理策略。4.3大气吸收衰减大气吸收衰减是ISO9613-2:2024重点优化的技术模块之一。声波在大气中传播时，部分声能通过空气分子的振动弛豫过程转化为热能，导致声压级沿传播路径逐渐衰减。大气吸收系数α主要与声波频率、环境温度、相对湿度和大气压有关。2024年版标准采用了ISO9613-1:2024（声学户外声传播衰减第1部分：大气吸收计算）中更新的大气吸收系数数据，该数据基于更精确的分子声学理论和最新的实验室测量结果。修订后的吸收系数在低频段的精度得到显著改善，在中频段的湿度依赖性描述更为准确，整体预测不确定度降低。4.4地面效应地面效应描述了声波传播路径中地面反射和吸收对接收点声压级的影响，是影响室外噪声预测精度的关键因素之一。声波在地面附近传播时，入射波与地面反射波之间会产生干涉效应，使得接收点声压级偏离自由场预测值。ISO9613-2:2024对地面效应模型进行了系统性改进。1996年版标准将地面效应简化为基于声源和接收点高度、传播距离和地面类型（硬地面或软地面）的经验修正。2024年版则引入了更为精细的等效地面阻抗模型，综合考虑了多孔地面（草地、农田、雪地）、硬质地面（混凝土、沥青、水面）以及混合地面路径等不同情况。此外，新标准显著提升了低频段（63Hz~250Hz）地面效应的预测精度，采用改进的球面波反射模型替代了原有的平面波近似，有效解决了原模型在低频和掠射角较大时预测偏差较大的问题。4.5屏障衰减屏障衰减描述了声波在遇到声屏障、建筑物外墙、地形隆起等障碍物时，因衍射效应而产生的声衰减量。该模块延续了经典的菲涅耳数方法，将屏障衰减量表示为菲涅耳数N的函数：A_bar=10·lg(3+20N)（适用于单屏障）新标准对多屏障情形给出了更加明确的处理流程，包括双屏障的串行计算方法、屏障顶端形状（尖锐边缘、圆弧边缘、T形顶端）对绕射的修正，以及有限长度屏障的侧向绕射修正。针对屏障自身的声学性能（如吸声系数），新标准引入了对反射声的多次反射修正，使得在屏障与建筑物共存的复杂场景下预测更为准确。4.6气象条件修正气象条件对室外声传播的影响是长距离预测准确性的核心制约因素。风场和温度场的不均匀性会导致声线弯曲，进而改变接收点处的声压级。1996年版标准采用简化的方式在适用范围中描述了有利传播条件（顺风或中等逆温），未对气象因素进行定量修正。2024年版标准首次引入了定量化的气象修正方法，通过定义有效声速梯度的概念，引入声线弯曲因子对几何衰减和地面效应进行修正。这一改进使得计算模型能够更真实地反映不同气象条件下的声传播特征，对于5km以内的预测具有显著意义。需要注意的是，该气象修正方法属于标准中的“可选模块”，使用者需要根据实际气象数据条件决定是否采用。当不掌握详细气象数据时，标准推荐采用保守的“不利条件下的有利估计”策略。4.7其他衰减项除上述主要衰减机制外，ISO9613-2:2024还规定了以下附加衰减的计算方法：-树叶衰减（A_foliage）：适用于声波穿过树林或绿化带的情形，与树叶密度、传播距离和频率相关；-工业场地附加衰减（A_site）：适用于声波在工业厂区内各类构筑物间多次反射和散射引起的附加衰减；-住宅区附加衰减（A_housing）：适用于声波在居住区内建筑物间传播时由房屋引起的附加散射衰减。五、主要修订内容与技术进步5.1地面效应计算模型的升级这是本次修订中技术变化最大的部分。1996年版采用的经验性修正方法（基于声源和接收器高度的简化公式）被替换为基于等效地面阻抗的物理模型。新模型对不同地表类型的声学特性参数给出了更系统的规范值，并提供了混合地面路径的平均方法。经验证，新模型在草地上方的预测精度较旧版提高了约2~3dB（在63-250Hz频段），对硬地面上的预测偏差也显著减小。5.2大气吸收数据的更新新标准统一引用了ISO9613-1:2024中最新计算得到的大气吸收系数，涵盖了更为宽泛的温度（-20℃~+50℃）、相对湿度（10%~100%）和频率（50Hz~10kHz）范围。数据的可追溯性和精度声明更加明确，有助于降低计算结果的输入不确定性。5.3低频段预测能力的扩展1996年版标准的主要适用频率范围为63Hz至8kHz，而2024年版将有效适用频率扩展至50Hz（对于1/3倍频程计算），并且改进了125Hz以下频段内各衰减项的计算精度。这对当前风力发电、大型压缩机、工业冷却塔等低频噪声源的预测评估尤为重要。5.4气象修正的定量化引入新增加的气象修正模块为工程实践提供了更加科学的气象影响评估手段。这一变化回应了近年学术界关于气象条件对声传播影响重要性的共识，使得标准在长距离预测和环境噪声地图编制中的适用性大幅提升。5.5不确定度评估框架2024年版标准首次引入了预测不确定度评估的原则性框架。标准在附录中提供了各衰减项在典型条件下的不确定度量级估算方法，指导使用者根据输入数据的完整性和质量判断预测结果的置信水平。这一变化体现了国际标准化工作从“提供算法”向“提供决策工具”的理念转变。六、与相关标准的协调关系ISO9613-2:2024在ISO声学标准体系中处于核心的中层位置，与多个相关标准存在紧密联系：|标准编号|标准名称|与本标准的关系||---------|---------|--------------||ISO9613-1:2024|声学室外声传播衰减第1部分：大气吸收计算|为本标准提供大气吸收系数的计算依据||ISO1996-1,ISO1996-2|声学环境噪声的描述、测量与评估|为现场噪声测量和评估方法提供框架，本标准计算的预测值可与测量值进行比对||ISO3740系列|声学声压法测定声源声功率级|为声源声功率级的确定提供测量方法，是执行的必要输入参数||ISO8297|声学大型工业厂区声功率级测定|提供大型工业厂区等效声功率级测定方法||ISO13474|声学户外脉冲声传播的框架计算模型|补充了脉冲声源的远距离传播计算||ISO17534系列|声学室外声传播计算软件|规定了计算软件的实现要求和质量测试方法|其中，ISO9613-1:2024的同步更新保证了大气