高速公路噪聲距離衰減規(guī)律分析

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 林 峰

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高速公路噪聲距離衰減規(guī)律分析

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 林 峰

根據(jù)高速公路噪聲的現(xiàn)場測試結(jié)果，采用相關(guān)分析方法，求出噪聲級和距離的函數(shù)關(guān)系表達式，得到高速公路噪聲距離衰減的規(guī)律。

高速公路 噪聲 距離衰減

1 前言

隨著我國高速公路建設(shè)速度的加快，高速公路產(chǎn)生的噪聲污染問題越來越引起人們的關(guān)注。公路交通噪聲及其傳播規(guī)律的研究迅速地拓展到高速公路，公路交通噪聲的預(yù)測模式已被廣泛應(yīng)用于高速公路的噪聲預(yù)測。《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》（HJ/T2.4-1995）提出用美國聯(lián)邦公路管理局（FHWA）的預(yù)測模式，《公路建設(shè)項目環(huán)境影響評價規(guī)范》JTJ 005-1996（試行）和JTG B03-2006也分別提出各自的預(yù)測模式。2010年，環(huán)境保護部發(fā)布了《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009，代替HJ/T2.4-1995，于2010年4月1日開始實施，目前普遍使用其規(guī)定的公路交通運輸噪聲預(yù)測模式進行高速公路的噪聲預(yù)測。

公路交通運輸噪聲預(yù)測模式的主要參數(shù)是車輛噪聲源強和距離衰減量?！董h(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009的預(yù)測模式未涉及車輛噪聲源強的計算問題?！豆方ㄔO(shè)項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTJ 005-1996和JTG B03-2006）均提出了車輛噪聲源強的計算方法。近年來隨著車輛制造技術(shù)的發(fā)展，車輛噪聲有所降低，且高速公路行駛車輛的車速較快，車況與其他公路也有所不同，因此車輛噪聲源強的各種計算方法一直未能得到廣泛的認(rèn)同。目前比較認(rèn)可的方法是對同類道路且車速相近的各類車型的車輛噪聲進行監(jiān)測，采用類比分析得到水平距離7.5米處的能量平均A聲級。本文不討論車輛噪聲源強問題。

《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009的預(yù)測模式的基本模式為單車道模式，其距離衰減量主要取決于車道中心到預(yù)測點的擴散衰減和地面效應(yīng)衰減，再將各個車道噪聲對預(yù)測點的影響聲級迭加，得到公路噪聲影響的預(yù)測結(jié)果。因此，其距離衰減的規(guī)律不夠直觀，不能直接表述不同距離的衰減量與距離的關(guān)系。

高速公路噪聲距離衰減規(guī)律的直觀表述形式是求出水平面上垂直于高速公路的線上各點的噪聲級和距離的函數(shù)關(guān)系式。此關(guān)系式包含了各車道各車型的車輛噪聲級、車流量、車速和地面效應(yīng)衰減等因素的總體影響結(jié)果。本文根據(jù)對已運營的高速公路噪聲的現(xiàn)場測試結(jié)果，采用相關(guān)分析的方法，在保證較高相關(guān)性的前提下，得到噪聲級和距離的函數(shù)關(guān)系表達式。

2 現(xiàn)場測試

為了研究高速公路交通噪聲的距離衰減規(guī)律，現(xiàn)場測試選擇足夠長的平直道路并在途經(jīng)的開闊平坦的曠野中進行。在垂直于高速公路的直線上設(shè)置6個測點，測點位于距離主車道中心線5m、35m、65m、95m、125m、155m處。為避免因地形高差所帶來的附加衰減和影響，各測點均在高于路面1.2m的同一水平面上。

現(xiàn)場測試分別在福泉高速公路莆田段(K83+300)、廈漳高速公路東孚段(K245+600)及漳龍高速公路浮蔡段(K94+400)三處實施，測量分晝間和夜間兩個時段進行。

現(xiàn)場測試使用6臺同一廠家同期生產(chǎn)的同型號聲級計進行測量。測量前先用同一個聲級校準(zhǔn)器校準(zhǔn)，并在同一點位同步測量高速公路交通噪聲20分鐘，6臺儀器的LAeq測量值極差小于0.5dB，以保證儀器的差異造成測量誤差。對6個測點同樣采取同步測量的方法測量20分鐘。

高速公路交通噪聲距離衰減的測量結(jié)果詳見表1。

表1 高速公路交通噪聲距離衰減測量結(jié)果 單位：LAeq,dB

3 高速公路噪聲級與距離的函數(shù)關(guān)系式

《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009預(yù)測模式的基本表達式如下：

式中：

(h)——第i類車的小時等效聲級，dB(A)；

N——晝間，夜間通過某預(yù)測點的第i類平均小時車流量，輛/h；在指定的時間T(1h)內(nèi)；

——從車道中心線到預(yù)測點的距離，m；

V——第i類車的平均車速，km/h；

——計算等效聲級的時間，1h；

Ψ、Ψ——預(yù)測點到有限長路段兩端的張角，弧度；

ΔL——由其他因素引起的修正量，dB(A)。

預(yù)測模式為單車道模式，我省目前的高速公路大多為雙向4車道，應(yīng)分別計算各車道對預(yù)測點的聲級后，經(jīng)疊加后得到貢獻值。對高速公路而言，高聲級的大、中型車輛一般在主車道行駛，因此最靠近預(yù)測點的主車道噪聲影響最大。在求取高速公路噪聲級與距離的函數(shù)關(guān)系式時可以將主車道中心線到預(yù)測點的距離r作為自變量，求得預(yù)測點的A聲級LA與r的關(guān)系式。

相關(guān)分析一般采用一元線性回歸的方法，但由現(xiàn)場測試的結(jié)果分析，LA與r的線性關(guān)系規(guī)律不顯著，顯然不適合使用線性關(guān)系表達式進行相關(guān)分析。由預(yù)測模式可以看出，求取LA與r的關(guān)系，可以嘗試先將r取自然對數(shù)，再求取LA與lgr的相關(guān)關(guān)系。高速公路噪聲級與距離的函數(shù)關(guān)系式相關(guān)分析仍可采用一元線性回歸的方法，函數(shù)關(guān)系表達式：LA＝a＋b×lgr ，a、b為系數(shù)，所得到的回歸方程見表2。

表2 高速公路交通噪聲級距離衰減相關(guān)分析結(jié)果

4 結(jié)論與分析

由相關(guān)分析結(jié)果可知，高速公路噪聲級與距離的函數(shù)關(guān)系式用LA＝a＋b×lgr作為表達式，采用一元線性回歸的方法進行相關(guān)分析，各條高速公路無論白天或夜間的多次測量結(jié)果，其回歸方程的相關(guān)系數(shù)γ均大于0.99，表明了高速公路不同距離的噪聲級與距離的對數(shù)值有顯著的相關(guān)性，函數(shù)關(guān)系表達式合理。高速公路交通噪聲級距離衰減規(guī)律與距離的對數(shù)值密切相關(guān)。

對高速公路交通噪聲級距離衰減規(guī)律的分析結(jié)果，各條高速公路多次測量結(jié)果的重現(xiàn)性很高，距離衰減量相當(dāng)接近，距離衰減系數(shù)b的取值范圍為12.12～13.43，即距離增加一倍，噪聲級衰減量3.6～4.1dB。高速公路交通噪聲級距離衰減量比點聲源幾何發(fā)散衰減小，比線聲源幾何發(fā)散衰減大，高速公路交通噪聲級聲源幾何發(fā)散衰減規(guī)律介于點聲源和線聲源之間，類似于有限長線聲源。

高速公路交通噪聲級的距離衰減規(guī)律在高速公路噪聲影響的管理、噪聲的預(yù)測、公路兩側(cè)建設(shè)的規(guī)劃控制以及高速公路噪聲影響的控制措施等方面有廣泛的指導(dǎo)意義。

另外，關(guān)系式中系數(shù)a的值取決與車輛噪聲級、車速和車流量等因素，不作為本文的討論內(nèi)容。