城市环境噪声与交通噪声课件

城市环境噪声与交通噪声第一节噪声的性质,来源与分类一.噪声的定义和特点噪声是令人心烦、厌恶并有害于身心健康的声音。从物理学观点:噪声是由不同振幅和频率组成的杂乱无章的嘈杂声,但有时有规律的声调或音乐,在影响到人们工途径休息时,也会成为使人讨厌的噪声。从环境学观点:噪声中令人厌恶甚至是有害的声音的总称。它通过人的听觉器官起着干扰和破坏作用,故噪声属于感觉公害。一.噪声的定义和特点噪声的特点:由于噪声源分布的分散性、噪声源发声的暂时性以及噪声影响范围的局限性,又使噪声污染明显地具有分散性、暂时性和局限性的特点。一.噪声的定义和特点1.按来源分:交通噪声、工厂噪声、建筑施工噪声、家庭生活噪声等;按声强随时间的变化特性分:稳定噪声和非稳定噪声;按噪声产生的机理的物理特性分:气态动力噪声机械噪声和电磁噪声二.噪声的来源与分类第二节与噪声的声学基本知识一.声场的类型声场:声波传播的空间称为声场。自由声场:声音在任何方向均可无反射地自由传播的空间。自由声场是一种没有边界面介质均匀而各向同性的无反射声场,或者是一种周围能将声能完全吸收的消声空间。混响声场:声音在任何方向均能无吸收地传播的空间称为混响声场混响:指声源停止发声以后,由于空间边界面交替反射的结果,声波还可持续传播一段时间。全反射声场:混响声场乃是声波多次反射所形成的声场,通常称为全反射声场一.声场的类型半自由声场:如果某一空间仅以地面为反射面、而其余各向均存在符合自由声场的条件,则此空间称为半自由声场。半混响声场:如果某一空间是一个实际房间,它的墙壁、天花板和地面既不完全吸收声波,也不完全反射声波,则此空间称为半混响声场。一.声场的类型二.声压级、声强级、声功率级1.声压级:人耳的听阈:正常人见分晓能听到的微弱声音的声压是称为人耳的听阈。人耳的痛阈:使人耳感觉疼痛的声压为20pa,称为人耳的痛阈。从听阈到痛阈,数值相差100万倍。声压级:声压比的对数来表示声音的强弱,叫声压级。声压级用表示,单位为分贝()式中p-----声压,-----基准声压,为,即听阈。二.声压级、声强级、声功率级2.声强级:声强级的数学表达式为:()式中I------声强,Io-----基准声强,为,即听阈。二.声压级、声强级、声功率级3.声功率级:声功率级的数学表达式为

()式中W-----声功率,W;

Wo----基准声功率,为,即听阈二.声压级、声强级、声功率级听阈的声压级、声强级和声功率级均为0dB,痛阈的声压级、声强级和声功率级均为120dB。声压级、声强级和声功率级及其相应级之间的直观换算关系。。。二.声压级、声强级、声功率级三.噪声级计算1.噪声级的合成与分解两个噪声合成时,不等于它们的分贝数相加,而应该按照对数的加法,即遵循能量(声功率或声压平方)叠加的原则进行运算。设两个噪声的声压级分别为和,可按公式求出合成声压级:()据此,可以列出两个以上噪声的合成声压级计算式

()两个及两个以上噪声的合成声压级也可查表求出。已知;

求;先求出它们的差值再查表,找出相对应的增值然后将此增值加在分贝数较大的即得:三.噪声级计算声压级差012345增值3.02.52.11.81.51.2声压级差678910增值1.00.80.60.50.4分贝和增值表在对两个以上噪声的合成声压级进行分解时,也应按照对数的减法来计算。三.噪声级计算三.噪声级计算2.噪声级平均值求法噪声级平均值求法也不能按算术平均值计算,应按能量平均法求出。式中,n为不同噪声源的个数。四.噪声的频谱与分析1.频程在实用上,常把声频范围找分为若干个频段,这就是人们常说的频带或频程。每个频程各有其中心频率和上、下限频率;而上下限频率之差就是它所包括的频率范围,叫做频带宽度。分频段测量的声压级是在所测频带宽度范围内各噪声的合成声压级,故又称频率声压级。在噪声测量中,最常用的是倍频程和1/3倍频程。倍频程:是频率范围上、下限两个频率之比为2:1的频程,1/3倍频程一个频程再分为得到的更详细的频程。四.噪声的频谱与分析2.频谱分析:以选用的倍频程和1/3倍频程的中心频率为横坐标,以声压级(或声强级声功率级)为纵坐标,做出噪声测量图形(即频谱图),即可了解频带声压级在不同频率范围内的分布情况,并根据此判断出噪声的成分和性质,这就是频谱分析。四.噪声的频谱与分析在测量内燃机向周围大气辐射的总噪声时,应在规定的不同的典型测点上,测定从到的各种倍频程内的噪声频谱。一台MAN公司的12V26.5/30型增压柴油机(24缸V型缸径265mm行程300mm,转速1050r/min)的1/3倍频程的频谱图,还示出单独的柴油机和单独的废气涡轮增压器的估计频谱图四.噪声的频谱与分析柴油机具有中低频特性,增压器具有高频特性。四.噪声的频谱与分析用不同频程的滤波器对同一测点进行测量时,即使中心频率相同,但所得结果是不同的。宽频带声压级一般大于窄频带声压级,若噪声按频率均匀连续分布,则倍频声压级比1/3倍频声压级高4.8dB。对于非均匀分布的噪声,由于不知分布规律,无法进行由宽频带到窄频带的换算,则可按能量叠加原则合成。在对两个以上噪声的频谱图进行比较时,如所用频程不同,应先换成同一频程的频带声压级,然后再进行比较。四.噪声的频谱与分析第三节评价环境噪声的基本方法一.响度级响度级是根据人耳听觉特性而提出的一种评定环境噪声的方法。如果所测声音与基准声—频率为1000Hz的纯音对比,听起来同样的响,则此基准声的声压级(db),就称为该所测声音的响度级,其单位为phon(方)。按此与基准声对比的方法,可以得到整个可听范围的纯音响度级。人耳对高频声敏感,而对低频声不敏感。70phon的响声,对100Hz的声音来说,声压级是76dB,对1000Hz是70dB,对4000Hz是62dB,但它们都是在70phon的曲线上,听起来一样响。一.响度级二.计权声级和A声级计权级一般有三种,计权网络“A”“B”“C”声学测量仪测得的噪声值,记做dB(A)、dB(B)、Db(C)。A计权网络是模拟人耳40phon等响曲线设计的,使接受的声音通过时,对于人耳不敏感的低频声有较大的衰减,中频衰减次之,高频不衰减甚至稍有放大。B网络是按70phon等响曲线设计的,仅在低频段有一定的衰减。C网络是按100phon等响曲线设计的,在整个可听频率范围内几乎无衰减,所以有时又叫总声压级。二.计权声级和A声级在三种计权声区级中,A声级最能反映出人耳听觉特性,它既可以用声压计直接测量,又可以与其他多种评定方法进行换算,目前几乎成为一切噪声评定的基本值。对强度不变随时间变化的稳定噪声,可以直接用A声级评价。二.计权声级和A声级三.统计声级统计声级用Ln表示,单位为Db(A)。用统计方法对非稳定噪声在一定测量时间内的各个基本值(A声级)进行分级评价的一种方法。交通噪声测量与评价常用此法。测量时,在一定时间内以均匀的时间间隔读取若干个A声级值,从小到大依次排列,其中10%时间的声级超过的A声级值叫做峰值噪声级,用表示;50%时间的声级超过A声级值为中值,相当于平均噪声级,用表示;90%时间的声级超过A声级值称为环境本底值噪声级,用表示。三.统计声级四.等式效声级1.等效连续A声级等效连续A声级是用能量平均方法将变化的A声级转化为等效能量稳定声级(或称为平均声级),以对某一固定点的连续起伏的环境噪声进行评价的一种方法。等效连续A声级用表示,单位为dB(A)式中

---间隔时间t(如每隔5s)读取的一个A声区级值;n---为一定时间内读取A声区级值的总个数。2.昼夜等效声级昼夜等效声级用表示,单位为dB(A),它是美国环保局考虑到同样的噪声夜间比白天干扰更大而提出的一种评价环境噪声的方法,在计算24h等效声级时,夜间的噪声要加10dB。式中d---白天(6:00~22:00时)的等效声级;n---夜间(22:00~6:00时)的等效声级。四.等式效声级五.交通噪声指数交通噪声指数用TNI表示,单位为dB(A),它是考虑机动车噪声起伏(即与之差)对人的干扰而引入的评价量。式中第四节噪声的危害与控制标准一.噪声的危害1.对心理的影响使人烦躁、激动、发怒甚至失去理智,是噪声对人的心理影响的几个主要表现。50%的人诉说情绪受害的噪声级,白天在室外的大致范围:住宅区为50dB(A),商业区为55~59dB(A),学校为50~54dB(A),医院为45~49dB(A)。30%的人诉说的受害噪声级,白天在室外为50dB(A),夜间在室外为35dB(A)。此外,高音调多的噪声和强度、频率结构不断发生变化的场合,更易使人产生不愉快感。一.噪声的危害2.对工作的影响噪声容易使人疲劳,影响人的思维活动和精力集中,对工作有严重妨碍,有人认为噪声级超过90dB(A),工作谬误率显著增加;噪声对正常谈话和通讯质量也有明显的影响;此外,噪声的掩蔽应,常常使人不易发觉一些危险信号,容易造成工伤事故。一.噪声的危害3.对睡眠的影响20~25dB(A)为无声场合;30dB(A)时对人的睡眠尚无影响;35dB(A)的连续噪声,使人入睡时间延长20%左右,醒来时间要提前10%;40dB(A)的连续噪声可使10%的人夜间多梦,熟睡时间大大缩短;。一.噪声的危害70dB(A)的连续噪声,干扰睡眠的影响范围扩大到50%。突然的噪声对睡眠的影响更明显,40dB(A)时可使10%的人惊醒;60dB(A)时可使70%的人惊醒。一.噪声的危害4.对人体生理的影响大量心脏病和溃疡病的发展和恶化与噪声有密切的联系。70dB(A)的噪声会引起交感神经的紧张反应和内分泌系统的失调,因而导致心律加快、血压升高和消化系统机能变坏。一.噪声的危害此外,噪声还会引起失眠疲劳头晕头痛恶心呕吐记忆力减退等症状。严重影响着少年儿童身心健康和智力发展,甚至对胎儿也会造成发育不良和早产等有害影响。当噪声超过140dB(A)时,还会引起视觉模糊、血压波动、全身血管收缩、说话能力失常等严重疾病。一.噪声的危害5.对听力的影响噪声会造成重听和耳聋，这是众所周知的事实。根据国际标准化组织ISO的标准，500Hz、1000Hz和2000Hz三个频率的平均听力损失超过25dB（A）的称为噪声性耳聋。此时进行正常交谈，句子的可懂度下降13%，句子加单音词的混合可懂度降低38%。一.噪声的危害耳聋发病率随噪声级的增加而上升，在80dB（A）以下，能保证长期工作不致耳聋；在85dB（A）环境下工作40年，有10%的人听力受损；在90dB（A）环境下工作，有21%的人可能产生噪声性耳聋。在90dB（A）环境下工作，耳聋病人高达41%。一.噪声的危害6、对环境的影响噪声对自然界的生物也有影响，如强噪声会使鸟类羽毛脱落，不产卵，甚至内出血和死亡。150dB以上的高能量的脉冲声波对物质结构有较大的破坏力，它可使建筑物因出现裂缝而损坏，使金属及发声体本身出现疲劳破坏，甚至由噪声造成的飞机导弹失事现象也有发生。一.噪声的危害二、环境噪声容许标准环境噪声容许标准以保护人的听力睡眠休息和交谈思考为依据，并参照不同时间不同地点和人的行为制定的。噪声标准通常是把噪声规定为“可接受的程度”而无损伤的程度。ISO制定的环境噪声标准适用范围标准Db（A）寝室20~50生活室30~60办公室25~60工厂70~75我国保证健康安宁的环境噪声标准适用范围理想值Db（A）极限值Db（A）睡眠3550交谈思想5070听力保护7590我国城市区域环境噪声标准适用区域白天6：00~22：00夜间22：00~6：001特别安静区（医院、疗养院、高级宾馆）45dB(A)35dB(A)2安静区(机关、学校、居民区)50dB(A)40dB(A)3一类混合区(小商店、手工作坊与居民混合)55dB(A)45dB(A)4商业中心区二类混合区(少量交通、街道工厂与居民混合区)60dB(A)50dB(A)5工业集中区65dB(A)55dB(A)6交通干线两侧(相当于交通噪声标准)70dB(A)55dB(A)第五节城市环境噪声与交通噪声一.我国城市环境噪声水平我国城市噪声的等效声级大都超过60dB(A),不仅超过日本环境噪声标准,而且也超过了我国城市区域噪声标准对一般环境规定的限值。上海的噪声污染居全国首位,比日本东京的噪声还要高出4dB(A);首都必须北京的平均噪声级与东京相同;杭州的本底噪声并不高,且等效声级不超出50dB(A),等声级也不高[48~51dB(A)],但沿湖峰噪声因受交通噪声的影响已达56dB(A)。二.交通噪声1.交通噪声的性质、数值与比例。交通噪声是一种非稳态的、起伏很大的随机噪声。它可从夜间最安静时刻的20dB(A)G到白天交通量最大时的100dB(A),即使在白天,也会有30~40dB(A)的变化。部分交通噪声原的噪声级和频率特性噪声测量场所噪声级dB(A)频率特性在轿车车厢内64~70中频在电车车厢内85~90中、高频在轮船客舱内65~85中频在火车车厢内70~75低频在飞机客舱内97~101低频二.交通噪声交通噪声在各个城市的环境噪声中所占的比例变化较大。日本东京为80%、英国伦敦为46%、我国大城市为30~50%、中等城市为20~40%。交通噪声的大小不仅与时间、车型、车辆流量、行驶速度和鸣笛有关,也与街道宽度、路面条件、两旁建筑物高度有关。二.交通噪声2.我国交通噪声水平我国城市交通噪声所占比例比国外低,城市汽车数量比国外