鹵陽湖通航機(jī)場規(guī)劃與設(shè)計(jì)

郭全全，可 飛，李 芊，2，黃達(dá)海

（1.北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191；2.北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100045）

鹵陽湖通航機(jī)場規(guī)劃與設(shè)計(jì)

郭全全1，可 飛1，李 芊1，2，黃達(dá)海1

（1.北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100191；2.北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100045）

結(jié)合鹵陽湖通航機(jī)場功能復(fù)雜、飛機(jī)機(jī)型種類繁多和飛行人員水平差異性大等特殊性,對《通用機(jī)場建設(shè)規(guī)范》中的參數(shù)要求作出相應(yīng)的調(diào)整,確定了飛行區(qū)等級(jí),完成了硬地、草地、水上3條跑道的方位、長度和寬度的設(shè)計(jì);提出了3種場址布置方案?；诮煌ńM織方便性、飛行安全性、對其他功能區(qū)影響最小化和便于獲得最優(yōu)觀光游覽視角的原則,選定了東南側(cè)布置方案;采用計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級(jí)LWECPN評(píng)定方法,對機(jī)場的噪聲暴露級(jí)位進(jìn)行了計(jì)算和分析,為其他功能區(qū)的規(guī)劃提出了相應(yīng)的建議。

通用航空;功能定位;跑道設(shè)計(jì);場址選擇

陜西省渭南市鹵陽湖現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)（以下簡稱為“鹵陽湖開發(fā)區(qū)”）地處陜西關(guān)中東部渭河平原，毗鄰蒲城縣和閻良，地勢開闊，具有寶貴的低空域開放資源，并已成功舉辦“通用航空節(jié)”等一系列重要航空活動(dòng)，針對中國通用航空（以下簡稱為“通航”）良好的發(fā)展趨勢，陜西省決定在鹵陽湖開發(fā)區(qū)建立航空主題公園，并將其功能定位為以航空體育和航空休閑為主，借助機(jī)場和空域資源引進(jìn)通用航空產(chǎn)業(yè)。如何完成鹵陽湖通用航空機(jī)場（以下簡稱為“鹵陽湖機(jī)場”）的規(guī)劃與設(shè)計(jì)成為亟待解決的問題。

目前，中國對于通用航空機(jī)場規(guī)劃與設(shè)計(jì)的研究十分稀少，2012年之前并沒有專門針對通航機(jī)場工程建設(shè)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，通航機(jī)場的建設(shè)主要參照運(yùn)輸機(jī)場工程執(zhí)行。2012年5月中國民用航空局頒布了《通用機(jī)場建設(shè)規(guī)范》（MH/T5026-2012）[1]，對中國通航機(jī)場的建設(shè)和管理提出了技術(shù)要求，但其核心思想仍停留在參照運(yùn)輸機(jī)場設(shè)計(jì)的層面上，無法涵蓋通航機(jī)場功能復(fù)雜、飛機(jī)機(jī)型各異、飛行人員水平差異性大等特殊性。本文從實(shí)際工程出發(fā)，結(jié)合鹵陽湖航空主題公園的性質(zhì)、氣象、地域等條件，探究了鹵陽湖通航機(jī)場的跑道設(shè)計(jì)、場址選擇以及噪聲影響等關(guān)鍵問題。

1 機(jī)場飛行區(qū)幾何設(shè)計(jì)

1.1 飛行區(qū)等級(jí)確定

飛行區(qū)等級(jí)主要和機(jī)場的主導(dǎo)機(jī)型有關(guān)。鹵陽湖機(jī)場主要供旅游飛行、航空培訓(xùn)、俱樂部飛行訓(xùn)練以及航空飛行表演使用。針對此用途，對目前使用的飛機(jī)機(jī)型進(jìn)行匯總，并對國內(nèi)外計(jì)劃推出的機(jī)型進(jìn)行市場調(diào)研，確定了適用的主導(dǎo)機(jī)型，主要為蜜蜂3C、蜜蜂11、小鷹500、Y5B、A2C等2～6座的小型固定翼飛機(jī)。參照《通用機(jī)場建設(shè)規(guī)范》和《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2]，飛行區(qū)等級(jí)按1B控制，如表1所示。

表1 飛行區(qū)等級(jí)和飛機(jī)機(jī)型Tab.1 Airfield grade and aircraft type

1.2 硬地跑道

1.2.1 硬地跑道方位確定

跑道方位取決于機(jī)場所在地的主導(dǎo)風(fēng)方向，應(yīng)盡可能順應(yīng)主導(dǎo)風(fēng)的方向。跑道方位和條數(shù)應(yīng)使使用該機(jī)場的飛機(jī)機(jī)場利用率不少于95%[2]。根據(jù)蒲城縣氣象站1959—2002年觀測資料統(tǒng)計(jì)，多年平均風(fēng)速為2.6 m/s，計(jì)算風(fēng)力負(fù)荷在各方向均能達(dá)到95%，依據(jù)風(fēng)向及頻率統(tǒng)計(jì)表繪制風(fēng)徽圖，確定主導(dǎo)風(fēng)方向?yàn)闁|北—西南方向，即45°～225°。

由于鹵陽湖機(jī)場的主導(dǎo)飛機(jī)機(jī)型小、質(zhì)量輕，在起降過程中較機(jī)型大、質(zhì)量重的運(yùn)輸飛機(jī)更易受側(cè)風(fēng)的影響，同時(shí)考慮到學(xué)員培訓(xùn)過程中在側(cè)風(fēng)影響下著陸時(shí)易偏離跑道中心線，造成飛行事故，因此跑道方位更應(yīng)盡可能與主導(dǎo)風(fēng)方向保持一致。但由于受到開發(fā)區(qū)地塊面積的限制，按真方位角為45°～225°布置跑道，不利于機(jī)場與周邊的交通組織，土地利用率極低，綜合考慮風(fēng)向和土地使用兩方面因素，跑道真方位角取62°15′23″～242°15′23″。

1.2.2 硬地跑道長度和寬度確定

2012年頒布的《通用機(jī)場建設(shè)規(guī)范》未充分考慮通航機(jī)場特殊性對機(jī)場設(shè)計(jì)造成的影響，鹵陽湖機(jī)場可用于航空培訓(xùn)和飛行俱樂部的訓(xùn)練，學(xué)員初始水平較差，如若依據(jù)規(guī)范的規(guī)定參照運(yùn)輸機(jī)場計(jì)算跑道的長度和寬度，很難保證起降過程的安全性，因此鹵陽湖機(jī)場跑道的設(shè)計(jì)通過對《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的計(jì)算加以調(diào)整來完成。

根據(jù)鹵陽湖開發(fā)區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，機(jī)場主要保障蜜蜂系列、“藍(lán)鷹”AD200、小鷹500、Y5、塞斯納172R、鉆石之星DA40-180、鉆石雙星DA42 Twin Star等為主要代表機(jī)型的使用要求，這里選用小鷹500為主要代表機(jī)型進(jìn)行跑道長度設(shè)計(jì)。

由于跑道的具體位置沒有確定，因此參考臨近的內(nèi)府機(jī)場標(biāo)高375 m和基準(zhǔn)溫度32.5℃進(jìn)行跑道長度的計(jì)算，誤差不超過3%?？紤]到學(xué)員訓(xùn)練起飛過程中，較運(yùn)輸飛機(jī)出現(xiàn)飛機(jī)離地過遲而需增加起飛滑跑距離的概率較高，因此為了保證安全，不設(shè)置凈空道和停止道，整個(gè)起飛至10.7 m高度的實(shí)際距離D35全部鋪設(shè)全強(qiáng)度跑道。小鷹500地面滑跑距離LODA= 410 m，停止距離SDA=250 m，起飛爬升梯度取5%，根據(jù)跑道長度設(shè)計(jì)計(jì)算原理，起飛距離TODA按式（1）計(jì)算，著陸距離LDA按式（2）計(jì)算。

但考慮到航空培訓(xùn)學(xué)校、航空俱樂部以及私人使用的機(jī)型不確定，以及航展期間飛機(jī)機(jī)型較多，并有新機(jī)型的不斷涌現(xiàn)，參照類似通航機(jī)場，確定跑道長度為800 m，可保證上述通用飛機(jī)的起飛和著陸安全。

根據(jù)《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[2]和《通航機(jī)場設(shè)備設(shè)施》[3]，飛行區(qū)等級(jí)為1B的跑道最低標(biāo)準(zhǔn)建議值為：跑道道面寬度為18 m，跑道道面兩側(cè)道肩的最小寬度為1.5 m。但考慮到使用人員飛行水平參差不齊、跑道真方位角與主導(dǎo)風(fēng)向偏離以及輕型飛機(jī)重量小受側(cè)風(fēng)影響大等因素，18 m的跑道道面寬度很難滿足這些特殊要求，因此將寬度增加30%，取24 m，跑道兩側(cè)的道肩寬度仍設(shè)為1.5 m。

1.3 草地跑道

草地跑道設(shè)計(jì)可依據(jù)的規(guī)范和案例幾乎沒有，結(jié)合鹵陽湖的實(shí)際情況，草地跑道與硬地跑道平行設(shè)置，考慮到飛行安全，將兩條跑道入口位置錯(cuò)開200 m。根據(jù)《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，按儀表飛行規(guī)則飛行，平行跑道中心線最小距離為760 m，同時(shí)按非儀表飛行規(guī)則飛行，飛行區(qū)指標(biāo)Ⅰ為1時(shí)，平行跑道中心線最小距離為120 m[2]。考慮到機(jī)場的使用規(guī)模，以及可能會(huì)建造航空展館等設(shè)施，同時(shí)參考類似通用機(jī)場和民用運(yùn)輸機(jī)場跑道間距，確定本機(jī)場兩條跑道中心線距離為500 m。

本機(jī)場主導(dǎo)機(jī)型為A類輕型飛機(jī)和初級(jí)教練機(jī)，這類飛機(jī)能在草地上起飛降落。故跑道長度取和陸地跑道同等長度，為800 m。由于草地起飛難度增加，故在不增加跑道長度條件下應(yīng)對適用飛機(jī)加以限制。

根據(jù)《通航機(jī)場設(shè)備設(shè)施》，草坪道面跑道寬度應(yīng)在機(jī)場基準(zhǔn)代號(hào)規(guī)定寬度的基礎(chǔ)上增加20%～100%[3]，故草地跑道道面寬度設(shè)為36 m，跑道道面兩側(cè)的道肩仍取1.5 m。

1.4 水上跑道

雖然目前水上飛機(jī)市場的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及陸地飛機(jī)市場，但由于水上飛機(jī)無需建設(shè)昂貴的跑道即可起飛和降落，并且可以專門應(yīng)用于海上快速搜索與救援、水域巡邏等領(lǐng)域，因此水上飛機(jī)在一些領(lǐng)域起著不可替代的作用并有其廣泛的市場空間。

截止目前，中國已完成2個(gè)水上機(jī)場的建設(shè)。2012年12月，中國第一個(gè)水上飛機(jī)碼頭在三亞市建設(shè)完成，并于2013年5月實(shí)現(xiàn)了首飛；2013年合肥的首條水上跑道在義城建成，供A2C飛機(jī)起飛降落，主要用于供飛機(jī)噴灑農(nóng)藥。但是目前中國仍沒有專門針對水上機(jī)場建設(shè)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，三亞市水上碼頭也是在美亞航空旅游有限公司創(chuàng)始人鄧軍通過對馬爾代夫、溫哥華、西雅圖等地進(jìn)行調(diào)研，并編制了一系列水上飛機(jī)手冊資料的基礎(chǔ)上才建設(shè)完成的?！锻ㄓ脵C(jī)場建設(shè)規(guī)范》也明確指出“本標(biāo)準(zhǔn)適用于全部功能僅用于開展通航活動(dòng)的機(jī)場，不適用于水上機(jī)場”[1]，因此，鹵陽湖水上跑道主要參考國內(nèi)外在役的水上跑道和民用跑道設(shè)計(jì)。

水上跑道方向真方位角取62°15′23″～242°15′23″，與陸上機(jī)場跑道平行。參照目前國內(nèi)外已有的水上機(jī)場規(guī)劃建設(shè)，均未設(shè)置專門跑道。因此結(jié)合水上飛機(jī)性能參數(shù)，如A2C水上飛機(jī)、海鷗300、海燕650C（HU2CS水上型）和塞斯納“凱旋水陸號(hào)”等，劃定長1 000 m、寬100 m區(qū)域?yàn)楣╋w機(jī)起飛用“跑道”，采用浮筒與其他功能區(qū)相隔，限制水域最淺水深為2 m。

2 機(jī)場場址選擇

通用機(jī)場場址的選定應(yīng)考慮空域條件、氣象條件、土地利用和噪音敏感區(qū)域等多個(gè)因素，鹵陽湖開發(fā)區(qū)總用地面積為1 008 hm2，在規(guī)劃區(qū)內(nèi)地質(zhì)、氣象等基本條件一致，因此機(jī)場的選址需著重考慮交通組織的方便性和飛行安全性，并應(yīng)便于獲得最優(yōu)的游覽觀光視角。此外，結(jié)合跑道長度和寬度的計(jì)算，場址需有利于土地的利用和其他功能區(qū)的布置。

鹵陽湖開發(fā)區(qū)被鹵陽湖分為南北兩區(qū)，根據(jù)這一地理特征，對機(jī)場位置提出3種方案，如圖1所示，并對3種方案對比分析，如表2所示。

通過比較，選定方案一，在鹵陽湖東南側(cè)設(shè)置了擁有硬地跑道和草地跑道的小型通用機(jī)場，在湖區(qū)南岸結(jié)合游船碼頭設(shè)置了水上飛機(jī)停泊設(shè)施，園區(qū)規(guī)劃如圖2所示。

圖1 機(jī)場位置規(guī)劃方案示意圖Fig.1 Scheme illustration of airport location plan

表2 機(jī)場位置規(guī)劃方案比較Tab.2 Comparison of airport location plans

圖2 鹵陽湖開發(fā)區(qū)規(guī)劃鳥瞰圖Fig.2 Aerial view of Luyang Lake development district

3 機(jī)場噪聲分析

飛機(jī)在起降和滑行過程中會(huì)產(chǎn)生大量噪聲，為確定飛機(jī)噪聲影響范圍和程度，合理完成開發(fā)區(qū)其他功能區(qū)布置，需對機(jī)場毗鄰地區(qū)的噪聲暴露級(jí)位進(jìn)行計(jì)算和評(píng)定。

《通用機(jī)場建設(shè)規(guī)范》指出航空器噪聲影響控制應(yīng)執(zhí)行國家相關(guān)法律、法規(guī)[1]，由于針對通用航空機(jī)場噪音實(shí)測與理論研究的成果不多，鹵陽湖通航機(jī)場噪聲評(píng)定主要根據(jù)《機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》（GB 9660—88）[4]和《機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲測量方法》（GB9661—88）[5]，并參照運(yùn)輸機(jī)場完成，機(jī)場噪聲評(píng)價(jià)采用計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級(jí)LWECPN。

計(jì)算預(yù)測點(diǎn)按方格網(wǎng)布置，以跑道中心為原點(diǎn)，沿跑道方向每隔300 m設(shè)一個(gè)點(diǎn)；垂直跑道方向每隔100 m設(shè)置一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)的LWECPN預(yù)測值，內(nèi)插出LWECPN為70、75、80、85 dB各個(gè)等值點(diǎn)，連接各個(gè)等值點(diǎn)，可得出機(jī)場飛機(jī)噪聲預(yù)測等值線圖。選取內(nèi)府機(jī)場平均每天起降架次（20架次/天）作為噪聲預(yù)測等值線圖基本參數(shù)，除此之外，鹵陽湖機(jī)場停機(jī)坪預(yù)測停放40架飛機(jī)，按實(shí)際飛行日每架飛機(jī)起降1次（40架次/天）進(jìn)行噪聲預(yù)測等值線圖作為噪聲影響上限，以預(yù)測點(diǎn)（1 500，300）為例計(jì)算其LWECPN值，如表3所示，噪聲預(yù)測等值線如圖3所示。據(jù)此，確定了鹵陽湖機(jī)場噪聲的主要影響區(qū)域，并對影響區(qū)域內(nèi)土地適用情況作出了規(guī)劃。

硬地跑道主要影響區(qū)域?yàn)椋孩贆C(jī)場西側(cè)區(qū)域：其部分區(qū)域計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級(jí)處于70～75之間，建議避開土地使用分級(jí)為1級(jí)[6]所含的建筑分類。②機(jī)場東側(cè)區(qū)域：東南側(cè)受噪聲影響較為嚴(yán)重，LWECPN> 85，其余部分計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級(jí)處于70～85之間，可按照土地適用參考表[6]對該區(qū)域進(jìn)行土地使用規(guī)劃。③高爾夫球場東南角受噪聲影響較為嚴(yán)重，LWECPN>85，球場土地使用分級(jí)為4，必須采取防噪措施。

表3 LWECPN值計(jì)算Tab.3 Calculation of LWECPNvalue

圖3 機(jī)場預(yù)測噪聲等值線Fig.3 Predicted airport noise contours

水上跑道主要影響區(qū)域?yàn)闄C(jī)場西側(cè)區(qū)域和水域區(qū)域，但水上機(jī)場受氣候因素影響大，實(shí)際飛行日、飛行架次少，相比陸地跑道使用頻率低，因此可對上述兩區(qū)域進(jìn)行防噪措施而不影響其土地使用規(guī)劃。

4 結(jié)語

1）針對鹵陽湖機(jī)場的用途，對國內(nèi)外的飛機(jī)機(jī)型進(jìn)行了調(diào)研匯總，確定了機(jī)場主導(dǎo)機(jī)型為2～6座的小型固定翼飛機(jī)，飛行區(qū)等級(jí)為1B。

2）結(jié)合鹵陽湖機(jī)場的特殊性，對《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的計(jì)算和要求加以調(diào)整，確定了硬地、草地、水上3條跑道方位為真方位角62°15′23″～242°15′23″；跑道長度分別為800 m、800 m和1 000 m；跑道寬度分別為24 m、36 m和100 m。

3）著重考慮交通組織的方便性和飛行的安全性，結(jié)合土地利用等問題，對機(jī)場位置3種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比，選定場址按鹵陽湖東南側(cè)方案布置。

4）分別按20架次/天和40架次/天兩種情況進(jìn)行了機(jī)場毗鄰地區(qū)噪聲暴露級(jí)位的計(jì)算，確定了噪聲的主要影響區(qū)域，并對影響區(qū)域內(nèi)土地適用情況作出了規(guī)劃。

[1]MH/T 5026—2012，通用機(jī)場建設(shè)規(guī)范[S].

[2]MH 5001—2006，民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]GB/T 17836—1999，通航機(jī)場設(shè)備設(shè)施[S].

[4]GB9660—88，機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]GB9661—88，機(jī)場周圍飛機(jī)噪聲測量方法[S].

[6]錢炳華，張玉芬.機(jī)場規(guī)劃設(shè)計(jì)與環(huán)境保護(hù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000：130-136.

（責(zé)任編輯：黃 月）

Planning and design of Luyang Lake General Aviation Airport

GUO Quan-quan1，KE Fei1，LI Qian1，2，HUANG Da-hai1
（1.School of Transportation Science and Engineering，Beijing University of Aeronautics&Astronautics，Beijing 100191，China；2.Beijing Institute of Architectural Design，Beijing 100045，China）

Combined with the specificity of Luyang Lake General Aviation Airport，such as complex function，aircraft type diversification，various levels of the flight crew and so on，the airfield grade is confirmed as well as the orientation，length，width of the hard runway，grass runway and water runway adjusted to the specification parameters.Based on the traffic organization’s convenience，fight safety，the minimal impact to other functional areas and the optimal viewing angle，the southeastern scheme is adopted from 3 site layout schemes.Besides，the weighted equivalent continuous perceive noise level LWECPNis adopted to calculate and analyze the airport noise exposure level，and some corresponding suggestions are put forward for other functional areas’planning.

general aviation；functional orientation；runway design；airport site selection

V351.1;TU984

:A

:1674-5590(2015)02-0024-04

2013-10-23；

:2014-02-27

郭全全（1971—），男，陜西三原人，副教授，博士，研究方向?yàn)殇摶旖M合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、機(jī)場規(guī)劃與設(shè)計(jì)、機(jī)場道面力學(xué)分析.