平原高速公路交通噪聲對兩側敏感區域影響的探討
隨著我國高速公路建設的快速發展,對交通運輸與經濟發展起到了巨大的推動作用。同時對高速公路沿線兩側的環境造成了一定的影響,尤其是在距離路肩 100m 以內敏感區域的聲環境有很大的影響,由過去(高速公路未通行時) 較安靜的環境(晝間噪聲≤55dB (A) 、夜間噪聲≤40dB(A) ) ,變成影響生活、休息的煩躁環境(夜間噪聲≥55dB(A) ) 。而受影響的居民的環保意識與法制觀念[1、2 ] 在不斷增強,高速公路交通噪聲已越來越成為環境噪聲管理與監測中的焦點問題。 LH路段高速公路處在平原地區,是京滬高速公路的重要一段,屬于典型的平原高速公路。目前該高速公路通行的車流量比較大。該公路的環評報告書依據導則[3 ] 推薦的模式,對公路兩側敏感區域的聲環境影響進行了預測。其預測結果與環保驗收監測結果相比,偏差較大。對此,本文以.高速公路交通噪聲對兩側敏感區域影響的實測狀況進行分析研究,其結果對于平原高速公路交通噪聲的管理與治理提供相應的參考。
1 高速公路環評預測的噪聲結果
1.1 LH路段交通量的預測狀況
高速公路交通噪聲對兩側敏感區域影響的程度與范圍,主要是由運行的車輛噪聲與通行車流量的大小等因素決定。.路段近期預測的車流量如表1 所示。
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預測的結果表明,晝間的平均車流量是夜間平均車流量的3165 倍。通行的汽車車種構成比為大型車33 % ,中型車25 % ,小型車42 %。
1.2 公路交通噪聲對兩側不同距離影響的預測結果 LH路段高速公路的路堤高度為0～6m。路兩側敏感區域所對應的路段為路堤,其高度為3～5m ,相應的兩側不同距離的噪聲在2005 年預測的結果為每位置的晝間等效聲級Ld 均高于夜間等效聲級Ln 的516dB (A) 。在距路肩30～100m 范圍內,在路堤高度為3m 的路段,當距路肩的距離加倍,噪聲級降低311～510 dB (A) ;在路堤高度為5m 的路段,當距路肩的距離加倍,噪聲級降低110～218 dB(A) 。在距路肩100～200m 范圍內,在路堤高度為3～5m 的路段,距路肩的距離加倍,噪聲級降低812 dB(A) 。距路肩25m 以外區域的晝間噪聲不高于70 dB (A) ,距路肩120m 以外區域的夜間噪聲不高于55 dB(A) 。
2 高速公路交通噪聲的實際狀況
2.1 LH路段的交通量
高速公路交通噪聲的高低,以及對兩側敏感區域影響的程度與范圍,與在公路上行駛的車流量有很大關系。為此,在進行噪聲監測的同時,對通行的車流量實況進行了記錄。具體結果如表2所示,汽車車種構成比例實況如表3 所示。
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實際記錄的結果表明,.路段通行的車流量為設計流量(折合小客車4～5 萬輛P日) 的40 %～60 % ,實際車流量是環評報告2005 年預測結果的1100～1113 倍。其中,晝間通行的平均每小時的車流量大于夜間通行的平均每小時的車流量,而對路兩側區域噪聲影響大的大型車的流量,夜間卻高于晝間。折合小客車的流量是環評報告2005年預測結果的1113～1130 倍,晝、夜間平均每小時的車流量相近。通行的汽車類型構成比為大型車最大,夜間均高于50 %。
2.2 LH路段交通噪聲隨時間變化的狀況在路堤高度為3m ,距路肩60m 的X 敏感區域與50m 的Y敏感區域,公路交通噪聲直接影響處,各設了一個24 小時連續測量的點位,傳聲器距地面112m ,垂直指向路面,連續測量兩天,其測量結果如圖1 所示。
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交通噪聲的24 小時連續測量結果表明,同一點位每一天的小時等效聲級噪聲晝間變化幅度多在5～6 dB(A) ,每天12 :00～15 :00 時段的噪聲是一天中的低噪聲,晝間任意時段每小時的等效聲級LAeq與晝間等效聲級Ld 相比,有80 %以上的差值≤3dB (A) 。每一天的小時等效聲級噪聲夜間變化幅度多在2～3 dB (A) ,夜間任意時段每小時的等效聲級LAeq與夜間等效聲級Ln 相比,有85 %以上的差值≤2dB (A) 。在一定的時期內,有70 %以上時間的噪聲狀況為Ld - Ln < 0 ,變化幅度多在215 dB(A) 之內。相近幾天的Ld 的變化幅度小于2 dB(A) ,Ln 的變化幅度小于1 dB(A) 。
2.3 LH路段交通噪聲的頻譜分布狀況在距路肩25m 的某路邊處,用2 臺噪聲測量儀器進行了擬同步交通噪聲的頻譜測量,參照儀器在5～90min 的時間內,其測量結果在6310～6315 dB(A) 擺動,即在測量的時間內,交通噪聲的源強變化情況較小,其頻譜分布情況如表4 所示。
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表4 中各倍頻帶聲壓級計算的A 聲級與總聲壓級結果分別為6313 dB(A) 與8116dB ,這與測量的A 聲級6312 dB (A) 與總聲壓級( F) 8115dB 相比,僅差011dB ,說明測量的準確度是很高的。該交通噪聲的頻譜分布表明,對“A”聲級貢獻大的倍頻帶為125Hz、250Hz、500Hz、1kHz 與2kHz 的聲級,其合成的A 聲級為6219 dB (A) ,這與總A 聲級6312 dB(A) 相比,差值只有013 dB(A) 。
3 路段交通噪聲對兩側影響的程度和范圍
3 .1 不同路堤高度交通噪聲衰減的計算.公路兩側敏感區域所對應的路段為路堤,其高度為3～5m ,路基寬度為26m ,橫截面示意圖如圖2 所示。
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其中H 是將運行車輛視為點聲源時地面的高度。D 是點聲源到路肩的水平距離,可視為各車道中心線到路肩的距離。X為受聲點R 離路肩的水平距離,測點R 離地面的高度為h1 ,路堤高度為h ,由此可得路肩到路邊聲照區的水平臨界距離X0 :X0 = D( h - h1 )PH (1)
當X < X0 時,屬于聲源直達聲不能直達的聲影區;當X > X0 時,屬于聲源直達聲能直達的聲照區。對于該公路的具體情況,各參數選取如下:
車輛噪聲是由發動機、排氣、風扇、輪胎及車體振動等噪聲組成,可近似地將其等效為一個位于發動機附近的點聲源。綜合考慮汽車各種噪聲,H 取016m 較為合適;根據.高速公路設計技術指標,來往車道等效中心線距路邊的距離分別取D1 為710m ,D2 為1910m;h1 為112m。對于高度為3～5m 的路堤,利用以上各參數的取值,求出D1 為710m 的聲影區和聲照區的分界值X0 為21～44m。D2 為1910m 的X0 為57～120m。
圖3 是路面結構橫截面示意圖,在聲源S 和受聲點R 之間相當于存在一個高度為AB 的聲屏障。該聲屏障的長度可看作無限長,該噪聲源可看作擬無限長的線聲源。此狀況引起附加聲衰減衍射理論的菲涅爾半波常數N 為:
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式中, C 是空氣中的聲速,取值為340mPs ; f是車輛輻射噪聲的平均頻率,根據測量結果取1000Hz。當N < 0 時,表示測點不在聲影區。
根據無限長線聲源和無限長聲屏障的聲衰減量ΔL 與菲涅爾半波常數N 的關系,以及大氣的吸聲、地面草皮等吸聲的因素求出:在距路肩距離25～100m 范圍內,在路堤高度為3m 的路段,距路肩的距離加倍,噪聲級降低210～410 dB(A) ;在路堤高度為5m 的路段,距路肩的距離加,噪聲級降低115～310 dB(A) 。在距路肩距離100～200m 范圍內,在路堤高度為3～5m 的路段,距路肩的距離加倍,噪聲級降低410～810 dB(A) 。
3.2 實際監測的衰減結果
經過多次實際測量,.路段交通噪聲在非直線水平段同一個斷面的兩側,隨著距路肩的距離增加,其衰減狀況一般是不一樣的。該路段在上坡側向與下坡側向斷面衰減測量結果如表5 所示。
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交通噪聲衰減的實際測量結果表明,在下坡側向的區域中,Leq25 - Leq50 = 113 dB (A) (角下標數字表示距路肩的距離,下同) , Leq50 - Leq100 =215 dB(A) ,Leq100 - Leq200 = 718 dB (A) ;在上坡側向的區域中, Leq25 - Leq50 = 113 dB (A) , Leq50 -Leq100 = 214 dB (A) ,Leq100 - Leq200 = 413 dB (A) 。上坡側向距路肩100m 與200m 的噪聲為5918 dB(A) 和5515dB (A) , 與下坡側向距路肩25m 與100m的噪聲為5917dB(A) 和5519dB(A) 相比很接近。這表明上坡側向路外的交通噪聲比下坡側向路外的交通噪聲強度大,影響的區域范圍也大。水平直線段的測量結果介于上坡側向與下坡側向之間。京滬高速公路山東境內其它路段的噪聲衰減狀況測量結果如表6 所示。
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表5 與表6 的噪聲衰減測量結果與理論計算結果相比,是比較一致的。
4 結論
綜合京滬高速公路山東境內路段交通噪聲衰減測量的結果,在車流量高于9000 輛P日(折合小客車20000 輛P日) 狀況下,平原高速公路在平直路段的兩側與下坡側向,距路肩25m 以內的敏感區域、靠近公路的第一排敏感建筑物,晝夜間受影響的交通噪聲高于60 dB (A) ;距路肩100m 以內的敏感區域、靠近公路的第一排敏感建筑物,晝夜間受影響的交通噪聲高于55 dB (A) 。在上坡側向,距路肩50m 以內的敏感區域、靠近公路的第一排敏感建筑物,晝夜間受影響的交通噪聲高于60 dB(A) ;距路肩200m 以內的敏感區域、靠近公路的第一排敏感建筑物,晝夜間受影響的交通噪聲高于55 dB(A) 。
參考文獻:
[ 1 ] 國家環境保護局. 中華人民共和國環境保護法.1989 ,12 ,261
[ 2 ] 國家環境保護局. 中華人民共和國環境噪聲污染防治法. 1996 ,10 ,291
[ 3 ] 國家環境保護局. HJPT214 - 19951 環境影響評價技術導則. 1996 ,07 ,011
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