青島市主干道沿線高層建筑的交通噪聲研究

莊 敏，韓 勇，周圣川，徐 銘，苗田林

1．中國海洋大學信息科學與工程學院，山東 青島 266100

2．青島市環(huán)境保護局李滄分局，山東 青島 266000

隨著中國城市化進程的不斷加快，交通道路網(wǎng)日趨密集，隨之產(chǎn)生的噪聲污染已成為制約城市人居環(huán)境質量提高的重要因素［1］。1995年以來，中國城市居民對噪聲的投訴比例占所有環(huán)境投訴的62%，并仍有逐年上升的趨勢。由于道路交通噪聲污染對沿線居民的正常生活、工作、學習、休息環(huán)境造成干擾且程度和范圍不斷加劇和擴大，因此公路交通噪聲污染已經(jīng)成為道路沿線居民最為關注的環(huán)境污染問題［2-4］。我國對城市交通噪聲的研究雖多，但主要集中在噪聲垂向分布規(guī)律及防治［5-10］方面。筆者選取青島市快速路周邊高層建筑物進行垂向噪聲實測，結合理論推導得出高層建筑垂直面上交通噪聲峰值點，繼而得出噪聲峰值點與道路中心線之間的連線與水平地面間的角度關系;從而可以在已知高層建筑到道路中心線距離及建筑物高度的前提下，得出待建或已建高層建筑物交通噪聲的峰值點，為道路沿線高層建筑的交通噪聲污染治理提供參考。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

東西快速路是青島市歷史上第一條城市快速通道，在城市規(guī)?？焖贁U張的過程中，有效緩解了青島市的交通壓力?？焖俾方o人們帶來交通便利的同時，也帶來了噪音污染，來自于發(fā)動機的振動噪聲、排氣噪聲以及鳴笛噪聲等形成了一個橫跨城市東西的噪聲帶，超過了國家規(guī)定的城市區(qū)域噪聲標準，居民的日常生活受交通噪聲的影響較大。

選取東西快速路與山東路交界處的山寧商務酒店及其周邊區(qū)域作為研究對象，見圖1。該區(qū)域位于城市主干道沿線，噪聲來源主要是交通噪聲，主干道與建筑物間綠化齊全，具備我國城市主干道沿線的分布特征。酒店周邊的綠化以及道路距離信息主要來源于CAD底圖，樓層的高度信息通過手持紅外測距儀實測得出。

圖1 研究區(qū)域斷面圖

1.2 監(jiān)測方法及依據(jù)

噪聲數(shù)據(jù)的采集按照國家標準中的有關規(guī)定，在無雨、無雪以及風速在5 m/s以下的天氣條件下進行，具體日期為9月17日，10月15、20日，11月3、10、26日，監(jiān)測點設在距東西快速路64 m的山寧商務酒店，在酒店不同樓層等間距布點，布點樓層同時進行監(jiān)測，從而獲得同一監(jiān)測時段內相應樓層的交通噪聲值。在每個樓層監(jiān)測次數(shù)不超過2次的前提下共獲得1 324組噪聲監(jiān)測值。

在高層建筑的垂直噪聲值數(shù)據(jù)采集中，利用AWA6270+型噪聲分析儀，采用A計權網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，測量指標包括等效聲級(Leq)以及累計百分聲級(L5、L10、L50、L90)等，每 10 min 記錄 1次噪聲值，數(shù)據(jù)的采樣間隔為0.1 s。以監(jiān)測日期為編號，布點樓層詳見表1。

監(jiān)測過程均按照《聲學 環(huán)境噪聲測量方法》(GB/T 322—1994)及《公路建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》(試行)(TJ 7005—1996)中有關要求進行。監(jiān)測時只考慮快速路的噪聲影響，原因有2點：監(jiān)測點都位于朝向快速路的樓面;山東路到監(jiān)測酒店的距離相對較遠且兩者之間還有其他高層建筑及綠化帶，因此來自于山東路的噪聲有所衰減，對監(jiān)測樓面的影響很小。

表1 山寧商務酒店監(jiān)測布點

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

首先，將交通噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)導出，統(tǒng)籌分析同一監(jiān)測編號下不同樓層的監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于噪聲的主要來源是城市主干道的交通噪聲，所有樓層的監(jiān)測數(shù)據(jù)有共同的變化規(guī)律。若某1樓層監(jiān)測點因受到其他因素的影響(如監(jiān)測儀器接口松動、樓梯間過路人的交流、房屋裝修等)，而出現(xiàn)監(jiān)測點數(shù)據(jù)的變化規(guī)律與其余樓層不相符或者出現(xiàn)數(shù)據(jù)驟變的情況，則將該樓層這個監(jiān)測值剔除。

其次，利用Grapher數(shù)據(jù)分析軟件對處理好的數(shù)據(jù)繪制連續(xù)線狀圖。

最后，根據(jù)線狀圖和聲傳播原理對高層建筑的空間交通噪聲值進行分布規(guī)律分析以及噪聲監(jiān)測值的差異性分析，得出噪聲值的峰值點，再根據(jù)分布規(guī)律及采集監(jiān)測區(qū)域的距離數(shù)據(jù)，得出峰值點與道路中心線的角度關系。

2 結果與分析

2.1 高層建筑交通噪聲峰值點

圖2為不同監(jiān)測日獲得的交通噪聲分布圖。

圖2 交通噪聲分布圖

當噪聲源來源(城市主干道)確定時，城市主干道周邊高層建筑物上的噪聲分布規(guī)律也是確定的。由圖2可以看出，高層建筑上的交通噪聲值隨著樓層的增加呈現(xiàn)先增加后減小的規(guī)律。

各監(jiān)測日噪聲峰值點所在的樓層分別為10、9、12、11層。同一建筑噪聲值的差異主要來自于防噪林、地面效應以及距離衰減。為了盡量減少由于外部環(huán)境帶來的交通噪聲值間的差值，取監(jiān)測間隔較短的 MN1015、MN1020、MN1103和MN1110 4次監(jiān)測數(shù)據(jù)，將各層的監(jiān)測指標Leq取平均值，以12層平均值為基準，噪聲垂直特性分布差異圖如圖3所示。

圖3 監(jiān)測值的統(tǒng)計差異圖

高層建筑的交通噪聲值是先增加后減小，在12層(距離地面36.5 m)達到交通噪聲峰值點。

2.3 峰值點與道路中心線的角度關系

CAD底圖中的距離信息和實測得到的山寧商務酒店樓層的高度信息如表2所示。

表2 酒店及其周圍的距離信息 m

由表2可知，道路中心線到酒店的距離是64 m，峰值點12層到地面的距離是36.5 m，峰值點與道路中心線的角度約為30°。

2.4 角度驗證

另選取青島市東西快速路沿線5個到快速路距離不等的高層建筑，布設24個監(jiān)測點進行交通噪聲值的監(jiān)測，相關距離信息如表3所示。將建筑上布設的監(jiān)測點位置轉換為其與道路中心線間的角度關系。用實測到的角度關系與理論推測值(30°)相比較，結果如圖4所示。

表3 測點的位置及其監(jiān)測值

圖4 高層建筑的實測驗證

大部分建筑物峰值點與道路中心線間角度關系的預測精度在±0.5°之間，說明研究所得角度關系對于高層建筑峰值點樓層高度的預測精度比較高。

距快速路中心線44 m處的高層建筑實測值的角度關系是40°，相比預測值(30°)誤差甚大。主要是因為此處的快速路是高架路，距水平地面12 m，根據(jù)聲傳播及疊加原理，該處高層建筑物峰值點的位置高于非高架路沿線建筑物12 m。

由實測結果可知此建筑的峰值點位于12層，根據(jù)表4中的距離信息計算得知，若不考慮高架路的影響，距離快速路中心線44 m的高層建筑噪聲峰值點應位于9層，若考慮高架路的影響，峰值點的高度為(2.8×9+12)m，即為此建筑的12層。

表4 距離信息 m

4 結論

1)研究結果充分考慮了城市主干道周邊的綠化分布，不僅能得出交通噪聲的分布規(guī)律，還可以得出高層建筑上的噪聲峰值點。

2)在城市主干道周邊的高層建筑，其交通噪聲峰值點與道路中心的連線和水平地面間存在角度關系，約為30°。

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