合肥工業(yè)大學(xué)校園聲環(huán)境評(píng)價(jià)及相關(guān)研究

葛朝軍

摘 要：使用聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3096-2008中的普查監(jiān)測(cè)法對(duì)合肥工業(yè)大學(xué)的校園聲環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了測(cè)量和評(píng)價(jià)。確定了導(dǎo)致工大聲環(huán)境污染的主要原因是交通噪聲對(duì)校園內(nèi)部的滲透以及校園內(nèi)人口密度較大所致，由此給出了一些有助于改善校園聲環(huán)境的措施和建議。提出了一種校園聲環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)新方法：先把校園根據(jù)一定原則分為若干個(gè)具有不同重要程度的功能區(qū)，再應(yīng)用最優(yōu)化理論確定各功能區(qū)的加權(quán)平均系數(shù)，對(duì)它們加權(quán)平均后求得整個(gè)校園的評(píng)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：校園噪聲測(cè)量；校園噪聲評(píng)價(jià)；校園噪聲控制

1 噪聲的測(cè)量

1.1 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)點(diǎn)的選擇

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)為聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3096-2008，根據(jù)其中的普查監(jiān)測(cè)法，作者將工大南校區(qū)劃分為100個(gè)等大網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格相當(dāng)于一塊面積為90米×90米的土地，此100個(gè)網(wǎng)格完全覆蓋了普查區(qū)域（見(jiàn)圖1）。每一網(wǎng)格中都有一個(gè)噪聲測(cè)量點(diǎn)，對(duì)每一測(cè)點(diǎn)，作者分別進(jìn)行了晝（8：00～12：00，14：30～5：30）、夜（22：00～1：00）監(jiān)測(cè)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)每次測(cè)量時(shí)間為10分鐘，在無(wú)雨雪，無(wú)雷電，并且風(fēng)速在5m/s以下時(shí)的天氣條件下進(jìn)行。每一網(wǎng)格的噪聲測(cè)量點(diǎn)位位于其中心點(diǎn)，所得監(jiān)測(cè)結(jié)果代表了此網(wǎng)格覆蓋面積內(nèi)的聲環(huán)境水平。測(cè)點(diǎn)處應(yīng)滿(mǎn)足的條件為參考文獻(xiàn)[5]中所謂的“一般戶(hù)外條件”：距離任何反射物（地面除外）至少3.5m外測(cè)量，距地面高度1.2m以上。測(cè)量日期為2009年10月16日至2009年10月26日，扣除兩個(gè)周末，實(shí)際測(cè)量了7天。

1.2 測(cè)量?jī)x器

測(cè)量?jī)x器采用杭州愛(ài)華儀器有限公司生產(chǎn)的AWA6218B型噪聲統(tǒng)計(jì)分析儀，此儀器符合參考文獻(xiàn)[5]中對(duì)測(cè)量?jī)x器的相關(guān)要求。

1.3 測(cè)量結(jié)果

在此次測(cè)量活動(dòng)中，每個(gè)測(cè)點(diǎn)均測(cè)量10種噪聲評(píng)價(jià)量，全部測(cè)點(diǎn)晝夜共測(cè)得2000個(gè)噪聲數(shù)據(jù)。10種噪聲評(píng)價(jià)量分別為：測(cè)量時(shí)間內(nèi)最小A聲級(jí)Lmin，最大A聲級(jí)Lmax，噪聲暴露級(jí)LAE，標(biāo)準(zhǔn)偏差SD，累計(jì)百分?jǐn)?shù)聲級(jí)L95、L90、L50、L10、L5，以及連續(xù)等效A聲級(jí)Leq。因測(cè)量所得數(shù)據(jù)較多，礙于篇幅，原始數(shù)據(jù)恕不列出。圖2中的全部測(cè)點(diǎn)晝、夜Leq數(shù)值范圍分布圖分別顯示了全部網(wǎng)格的晝、夜Leq經(jīng)MATLAB軟件匯總處理后畫(huà)出的Leq值分布區(qū)間和每個(gè)區(qū)間的網(wǎng)格個(gè)數(shù)。

圖1 校園噪聲相關(guān)測(cè)點(diǎn)示意圖

2 以參考文獻(xiàn)[5]為依據(jù)的校園聲環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.1 校園聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀綜述

工大南校區(qū)的聲環(huán)境功能區(qū)類(lèi)型屬于參考文獻(xiàn)[5]中定義的1類(lèi)聲環(huán)境功能區(qū)。參考文獻(xiàn)[5]以L(fǎng)eq為衡量聲環(huán)境水平的評(píng)價(jià)量，并且規(guī)定1類(lèi)區(qū)的晝間Leq標(biāo)準(zhǔn)值為55dB（A），夜間為45dB（A）。當(dāng)一個(gè)測(cè)點(diǎn)的晝、夜Leq小于等于一類(lèi)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，就說(shuō)此測(cè)點(diǎn)噪聲值是達(dá)標(biāo)的，否則就說(shuō)此測(cè)點(diǎn)噪聲值超標(biāo)了。圖1中標(biāo)出了所有測(cè)點(diǎn)位置，標(biāo)有“*”的位置是夜間噪聲超標(biāo)點(diǎn)位，同時(shí)標(biāo)有“*”和“·”的位置是晝夜噪聲都超標(biāo)的點(diǎn)位，標(biāo)有“#”的位置是噪聲達(dá)標(biāo)點(diǎn)位。由圖1可看出：工大南校區(qū)夜間噪聲超標(biāo)面積占全部校園面積的76.7%，而晝間和全天的噪聲超標(biāo)面積均占全部校園面積的14.6%。

如果按參考文獻(xiàn)[5]規(guī)定的評(píng)價(jià)方法：“將全部網(wǎng)格中心測(cè)點(diǎn)測(cè)得的10min的Leq做算術(shù)平均運(yùn)算，所得到的平均值代表某一聲環(huán)境功能區(qū)的總體環(huán)境噪聲水平”來(lái)評(píng)價(jià)工大南校區(qū)的總體環(huán)境噪聲水平，經(jīng)過(guò)計(jì)算得晝間校園平均值為51.8dB（A），夜間為48.0dB（A），因此可對(duì)工大南校區(qū)總體環(huán)境噪聲水平作出這樣的評(píng)價(jià)：晝間總體環(huán)境噪聲水平是達(dá)標(biāo)的，而夜間總體環(huán)境噪聲水平是超標(biāo)的。

2.2 工大南校區(qū)噪聲源特點(diǎn)和超標(biāo)原因分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致工大南校區(qū)噪聲測(cè)量值超標(biāo)的聲源主要有：學(xué)校四周交通干道上以及校內(nèi)道路上行駛的車(chē)輛產(chǎn)生的交通噪聲；宿舍區(qū)密集的話(huà)語(yǔ)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上球類(lèi)的撞擊產(chǎn)生的社會(huì)生活噪聲以及一些實(shí)驗(yàn)室發(fā)出的設(shè)備噪聲。圖3列出了交通噪聲、社會(huì)生活噪聲和設(shè)備噪聲分別在所有測(cè)點(diǎn)主要聲源類(lèi)型中的所占比例。從圖3可看出：晝間和夜間主要聲源為交通噪聲的測(cè)點(diǎn)數(shù)量分別占全部測(cè)點(diǎn)的40%和44%（這是因?yàn)槟闲^(qū)被四條交通干道所環(huán)繞所致），再加上交通噪聲具有強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此可以說(shuō)交通噪聲對(duì)南校區(qū)的影響是導(dǎo)致一些噪聲測(cè)量點(diǎn)位超標(biāo)的最重要原因。導(dǎo)致超標(biāo)的另一主要原因是因?yàn)槟闲^(qū)內(nèi)人口密度過(guò)大，所以語(yǔ)言類(lèi)噪聲問(wèn)題比較突出。

從2.1節(jié)可知南校區(qū)夜間總體環(huán)境噪聲水平是超標(biāo)的。作者經(jīng)過(guò)研究后發(fā)現(xiàn)，這跟南校區(qū)夜晚聲環(huán)境特點(diǎn)有關(guān)：首先，在晚上由于風(fēng)速梯度和溫度梯度的變化使得白天的聲影區(qū)消失，從而使得校園四周外的交通噪聲向校園內(nèi)的傳播和校園內(nèi)的交通噪聲在校園內(nèi)的傳播比起白天來(lái)傳播的更遠(yuǎn)，強(qiáng)度也更大。這使得更多的測(cè)點(diǎn)受到了校園內(nèi)外交通噪聲的影響。同樣的道理也使一些測(cè)點(diǎn)在夜晚受到了原本在白天傳播不到此測(cè)點(diǎn)位置的設(shè)備噪聲的影響（聲源比例變化情況見(jiàn)圖3）。其次，由于白天大部分學(xué)生都在教室里上課或自習(xí)，所以由同學(xué)們產(chǎn)生的語(yǔ)言類(lèi)噪聲較少。但到了夜間，因?yàn)橥瑢W(xué)們?cè)谛@里的活動(dòng)比白天增加的原因，語(yǔ)言類(lèi)噪聲大幅提高，于是以語(yǔ)言類(lèi)噪聲為主要聲源的測(cè)點(diǎn)噪聲值因此而提高。以上兩點(diǎn)導(dǎo)致了校園內(nèi)大部分夜間測(cè)量點(diǎn)位的測(cè)量值都是超標(biāo)的，從而致使了夜間總體環(huán)境噪聲水平超標(biāo)。

2.3 對(duì)減少工大南校區(qū)聲環(huán)境污染的建議

對(duì)于交通噪聲，首先可從規(guī)劃入手，考慮把南校區(qū)搬遷到新校區(qū)，可從根本上解決交通噪聲對(duì)校園的影響?；蚝侠硪?guī)劃設(shè)計(jì)校園布局，對(duì)聲環(huán)境質(zhì)量要求較高的研究所、教學(xué)樓等建筑物應(yīng)盡量遠(yuǎn)離交通干線(xiàn)；其次，政府可在南校區(qū)四周的交通干道上設(shè)置禁止機(jī)動(dòng)車(chē)?guó)Q笛的告示牌；學(xué)校也應(yīng)對(duì)出入校園的機(jī)動(dòng)車(chē)輛加強(qiáng)管理，限速禁鳴；最后，可在學(xué)校四周邊界上受交通噪聲影響嚴(yán)重，并且敏感度又較高的地方（如主教學(xué)樓前北門(mén)兩側(cè)各200米范圍內(nèi)）設(shè)立聲屏障。對(duì)生活噪聲的控制可以從以下幾個(gè)方面入手：（1）校方應(yīng)通過(guò)擴(kuò)大學(xué)生宿舍區(qū)或把部分學(xué)院進(jìn)行搬遷等措施來(lái)降低南校區(qū)的學(xué)生在校園單位面積上的人口密度。（2）校方還應(yīng)對(duì)學(xué)生加強(qiáng)關(guān)于自覺(jué)維護(hù)公共場(chǎng)所聲環(huán)境方面的教育，并在校園內(nèi)重要區(qū)域樹(shù)立禁止大聲喧嘩的告示牌。對(duì)于設(shè)備噪聲，可采用環(huán)境噪聲控制工程中常用的吸聲、隔聲、消聲技術(shù)根據(jù)不同情況予以解決。

3 對(duì)參考文獻(xiàn)[5]評(píng)價(jià)方法的思考和改進(jìn)

參考文獻(xiàn)[5]是一種通用性的噪聲質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所以它對(duì)特定環(huán)境的評(píng)價(jià)有時(shí)不盡合理。假設(shè)一個(gè)區(qū)域只有2個(gè)測(cè)點(diǎn)：籃球場(chǎng)和教學(xué)樓。如果我們?cè)诨@球場(chǎng)測(cè)得的值為40.0dB（A），而在教學(xué)樓旁測(cè)得值為60dB（A），它倆算術(shù)平均值為50dB（A），則對(duì)此區(qū)域的聲環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)論為不超標(biāo)，顯然這個(gè)評(píng)價(jià)不太合理，因?yàn)樗皇菍?duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行算術(shù)平均，沒(méi)有體現(xiàn)出不同區(qū)域的不同重要程度。為了能在評(píng)價(jià)中反映出不同區(qū)域的不同重要程度，作者認(rèn)為應(yīng)把整個(gè)區(qū)域按照一定原則劃分為若干個(gè)小區(qū)域，再根據(jù)它們的不同重要程度確定相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)。然后再把每個(gè)小區(qū)域的算術(shù)平均值和它的權(quán)系數(shù)相乘后得到的值加在一起，所得值作為整個(gè)大區(qū)域的評(píng)價(jià)量。

3.1 區(qū)域劃分

因?yàn)樾@內(nèi)不同區(qū)域的使用功能有所不同，為了能更好地評(píng)價(jià)校園聲環(huán)境現(xiàn)狀，作者把工大南校區(qū)劃分為五個(gè)功能區(qū)。五個(gè)區(qū)域分別是：（1）教學(xué)區(qū)，范圍為圖一中從上到下數(shù)第1行的全部網(wǎng)格；第2行的第4、5、6、7個(gè)網(wǎng)格所包含的區(qū)域；第6行的第4個(gè)網(wǎng)格。（2）科研辦公區(qū)，范圍為圖一中從上到下數(shù)第2、3、4、5行的第1、2、3個(gè)網(wǎng)格；第2行第8、9個(gè)網(wǎng)格；第6行的第1、2、5、6、7個(gè)網(wǎng)格；第7行的第6、9個(gè)網(wǎng)格；第8行第6個(gè)網(wǎng)格；第9行第10個(gè)網(wǎng)格；第10行第7個(gè)網(wǎng)格所包含的區(qū)域。（3）教職工住宅區(qū)，范圍為從上到下數(shù)第4、5、6、7、8行第10個(gè)網(wǎng)格；第7、8、9、10行第1、2、3、4、5個(gè)網(wǎng)格；第11行的第1、2、7、8、9個(gè)網(wǎng)格所包含的區(qū)域。（4）學(xué)生宿舍區(qū)，范圍為從上到下數(shù)第3、4、5行第7、8、9個(gè)網(wǎng)格所包含的區(qū)域。（5）輔助設(shè)施區(qū)，范圍為從上到下數(shù)第3、4、5行第4、5、6個(gè)網(wǎng)格；第6行第8、9個(gè)網(wǎng)格；第7行第7、8個(gè)網(wǎng)格；第8行第7、8、9個(gè)網(wǎng)格；第9行第6、7、8個(gè)網(wǎng)格；第10行第6、8個(gè)網(wǎng)格所包含的區(qū)域。筆者對(duì)這五個(gè)區(qū)域中各所包含的網(wǎng)格數(shù)據(jù)匯總后分別進(jìn)行了算術(shù)平均處理，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 噪聲評(píng)價(jià)量區(qū)域算術(shù)平均值匯總表單位：dB（A）

3.2 各區(qū)域重要程度的確定

鄭文全在他的博士論文《大學(xué)的本質(zhì)》中認(rèn)為：“大學(xué)應(yīng)該具有的三項(xiàng)功能是知識(shí)傳播、知識(shí)創(chuàng)造與社會(huì)服務(wù)這三項(xiàng)。功能的核心實(shí)際上是知識(shí)的銷(xiāo)售，知識(shí)的傳播本質(zhì)上是知識(shí)銷(xiāo)售的一個(gè)環(huán)節(jié)；社會(huì)服務(wù)不過(guò)是知識(shí)銷(xiāo)售的另一種形式，為政府服務(wù)獲得的報(bào)酬是課題經(jīng)費(fèi)或者撥款增加，為企業(yè)服務(wù)直接獲得的是現(xiàn)金；知識(shí)的創(chuàng)造不過(guò)是為了更好地銷(xiāo)售知識(shí)?！边@就是說(shuō)，大學(xué)的首要功能為教學(xué)，其次才是科研。作者把這一觀點(diǎn)作為了確定校園各區(qū)域重要程度的依據(jù)，以此確定了五個(gè)區(qū)域的重要程度從高到低依次為：教學(xué)區(qū)>科研辦公區(qū)>學(xué)生宿舍區(qū)>教職工住宅區(qū)>輔助設(shè)施區(qū)。

3.3 各區(qū)域加權(quán)系數(shù)的確定

作者采用了判斷矩陣法來(lái)確定校園中各區(qū)域的權(quán)系數(shù)。所謂判斷矩陣法是由區(qū)域重要程度的兩兩比較開(kāi)始，構(gòu)造出一個(gè)判斷矩陣A，再由判斷矩陣A計(jì)算出各區(qū)域的權(quán)系數(shù)的方法。其步驟為：對(duì)第i個(gè)區(qū)域和第j個(gè)區(qū)域的重要程度進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)趇個(gè)區(qū)域和第j個(gè)區(qū)域同等重要時(shí)，aij=1；稍微重要時(shí)，aij=3；當(dāng)明顯重要時(shí)，aij=5；非常重要時(shí)，aij=7；極端重要時(shí)，aij=9。并對(duì)任意給定的i，j而言，規(guī)定aij=1/aji，顯然aii=1。當(dāng)用以上方法求出所有的aij后，就得到了判斷矩陣A。判斷矩陣A中的第i行代表了第i個(gè)區(qū)域相對(duì)于其他區(qū)域的重要程度，因此第i個(gè)區(qū)域在整個(gè)校園中的重要程度可以用A中的第i行元素的幾何平均值表示，記

將其規(guī)范化后得各區(qū)域權(quán)系數(shù)

設(shè)判斷矩陣A的第一行代表教學(xué)區(qū)（zone1），第二行代表科研辦公區(qū)（zone2），第三行代表學(xué)生宿舍區(qū)（zone3），第四行代表教職工住宅區(qū)（zone4），第五行代表輔助設(shè)施區(qū)（zone5）。構(gòu)造判斷矩陣A

一般要求A中的元素要滿(mǎn)足傳遞性，即aij*ajl=ail。因此要用一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI對(duì)判斷矩陣A進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，當(dāng)CI≤0.1就可以認(rèn)為A是令人滿(mǎn)意的。本判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)的公式為：CI=（λmax-5）/4；（λmax是A的最大特征值），經(jīng)計(jì)算得CI=0.055，因此此判斷矩陣A是令人滿(mǎn)意的。

按上述求ai和wi的公式經(jīng)計(jì)算后得到各區(qū)域的a值和w值，見(jiàn)表2。

表2 加權(quán)平均法校園聲環(huán)境水平評(píng)價(jià)量計(jì)算表

3.4 加權(quán)平均法評(píng)價(jià)結(jié)果

把各功能區(qū)的Leq算術(shù)平均值和權(quán)系數(shù)wi相乘后得到的值再加在一起，就得到了考慮到各功能區(qū)不同重要程度的校園聲環(huán)境評(píng)價(jià)值，數(shù)值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，反映晝、夜校園總體聲環(huán)境水平的Leq值分別為52.7dB（A）和49.4dB（A），因此南校區(qū)晝間總體環(huán)境噪聲水平是達(dá)標(biāo)的，而夜間總體環(huán)境噪聲水平是超標(biāo)的。

3.5 結(jié)束語(yǔ)

由2.1節(jié)和3.4節(jié)可看出，用加權(quán)平均法求得的反映晝、夜校園總體聲環(huán)境水平的Leq值比根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]計(jì)算得到的晝夜值分別高出了0.9dB（A）和1.4dB（A），這是因?yàn)樽钪匾膬蓚€(gè)功能區(qū)（教學(xué)區(qū)和科研辦公區(qū)）的聲環(huán)境水平比較差，所以帶動(dòng)了校園總Leq值的增加。就此可見(jiàn)，用改進(jìn)的加權(quán)平均法來(lái)評(píng)價(jià)校園總體聲環(huán)境水平比用參考文獻(xiàn)[5]中規(guī)定的簡(jiǎn)單的算術(shù)平均法更加合理。

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