基于降低飛機(jī)噪聲影響的機(jī)場場址與跑道構(gòu)型優(yōu)化研究

曾慶華，徐志勝

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司環(huán)境工程研究院，四川成都 610031)

基于降低飛機(jī)噪聲影響的機(jī)場場址與跑道構(gòu)型優(yōu)化研究

曾慶華，徐志勝

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司環(huán)境工程研究院，四川成都 610031)

防止飛機(jī)噪聲擾民是機(jī)場項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的重要任務(wù)之一。在機(jī)場選址、預(yù)可行性研究等項(xiàng)目前期論證階段開展環(huán)境可行性論證既及時(shí)又必要。從場址、跑道構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面對(duì)機(jī)場飛機(jī)噪聲影響開展研究，提出：首先應(yīng)結(jié)合凈空、地形條件等因素，盡可能地拉大場址與相鄰城市規(guī)劃區(qū)的空間距離；其次應(yīng)優(yōu)化跑道構(gòu)型，盡可能使跑道不正對(duì)城市規(guī)劃區(qū)，以達(dá)到減少飛經(jīng)城市規(guī)劃區(qū)飛行量的目的。經(jīng)過對(duì)機(jī)場場址、跑道構(gòu)型的優(yōu)化，飛機(jī)噪聲對(duì)鄰近城市區(qū)域的影響可以得到預(yù)防。

機(jī)場；飛機(jī)噪聲；場址；跑道構(gòu)型

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)場建設(shè)方興未艾，由此帶來的飛機(jī)噪聲擾民問題也日益突出。為了預(yù)防飛機(jī)噪聲對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，在項(xiàng)目建設(shè)前期就應(yīng)提出并實(shí)施相關(guān)措施。通常從優(yōu)化機(jī)場選址、優(yōu)化跑道構(gòu)型、優(yōu)化跑道利用率(合理選擇主降方向、選擇優(yōu)先跑道)、選擇低噪聲飛機(jī)、合理調(diào)整不同時(shí)段飛機(jī)起降架次、選擇低噪聲飛行程序、合理規(guī)劃機(jī)場周邊土地利用、加強(qiáng)運(yùn)營期管理等方面予以考慮[1-5]。對(duì)于大型多跑道機(jī)場，尤其要重視場址及跑道構(gòu)型的優(yōu)化。本文以成都新機(jī)場項(xiàng)目為例[6]，以降低飛機(jī)噪聲對(duì)城市區(qū)域的影響為目標(biāo)，開展場址與跑道構(gòu)型優(yōu)化研究。

圖1 場址比選圖Fig.1 Comparison of airport sites

1 機(jī)場場址優(yōu)化

初選的蘆葭場址位于簡陽市蘆葭鎮(zhèn)東南區(qū)域，如圖1所示。場址距離成都市區(qū)約50 km，距離資陽市區(qū)約26 km，距離簡陽市區(qū)約15 km。機(jī)場跑道呈南北向布置，不論是從場址還是跑道布置方向來說，機(jī)場對(duì)成都市區(qū)、資陽市區(qū)均不會(huì)造成明顯的飛機(jī)噪聲影響。然而，跑道延長線正對(duì)簡陽市區(qū)上空，飛機(jī)起降經(jīng)過簡陽市上空在所難免。盡可能地減小簡陽市區(qū)受噪聲影響的范圍是場址優(yōu)化的方向。場址優(yōu)化的原則是既要有利于降低飛機(jī)起降對(duì)簡陽市區(qū)的影響，又要盡可能地不使場址與成都市區(qū)的距離增大。

若將場址西移至絳溪河北，與成都市天府新區(qū)的間距將明顯減小，且對(duì)簡陽市區(qū)噪聲影響也會(huì)大為改善。但是，場址西側(cè)直接受制于龍泉山脈的影響，凈

空條件極為不利，且難以滿足最西側(cè)跑道建立側(cè)三邊的需求。同時(shí)，場址將處于成都第二繞城高速、絳溪河之間區(qū)域，場地發(fā)展嚴(yán)重受限。因此，絳溪河以北區(qū)域內(nèi)不具備建設(shè)新機(jī)場的條件。

新場址可選在初選場址與絳溪河之間區(qū)域，即將位于蘆葭鎮(zhèn)東南部的初選場址適當(dāng)西移至蘆葭鎮(zhèn)西北部區(qū)域(圖1中優(yōu)化場址)。兩場址中心點(diǎn)間距約為4.3 km。優(yōu)化場址與簡陽市城市總體規(guī)劃無矛盾，場址范圍內(nèi)無文物點(diǎn)，現(xiàn)場調(diào)查未發(fā)現(xiàn)不利于機(jī)場建設(shè)和運(yùn)行的因素。該場址情況下，機(jī)場噪聲影響范圍相對(duì)于原場址在一定程度上偏離了簡陽市中心區(qū)域。只要簡陽市區(qū)規(guī)劃不向西發(fā)展，可在一定程度上減緩機(jī)場對(duì)簡陽市區(qū)的噪聲影響。

2 跑道構(gòu)型優(yōu)化

2.1備選跑道構(gòu)型方案

成都新機(jī)場初步規(guī)劃5～6條跑道。項(xiàng)目預(yù)可行性研究階段提出圖2所示的3種較為可行的跑道構(gòu)型方案供選擇，分別是鏈?zhǔn)脚艿罉?gòu)型方案D2、側(cè)向跑道構(gòu)型方案E3、傳統(tǒng)優(yōu)化跑道構(gòu)型方案F2。

圖2 跑道布置方案及跑道功能示意圖Fig.2 Schematic diagram of the layout and runway function

鏈?zhǔn)脚艿罉?gòu)型方案D2由兩組3條寬距平行跑道組成，共6條兩組平行跑道。采用南面或北面一組3條平行跑道同時(shí)獨(dú)立進(jìn)近，另外一組3條平行跑道獨(dú)立起飛，形成“三起三降”的跑道運(yùn)行方式。次降方向運(yùn)行時(shí)，兩組跑道功能互換。跑道使用單一、運(yùn)行方式簡化，可形成高效的跑道使用模式。

側(cè)向跑道構(gòu)型方案E3由4條遠(yuǎn)距平行跑道，配以一組中距側(cè)向跑道組成，共6條兩組跑道。但對(duì)中距側(cè)向跑道的相對(duì)位置進(jìn)行了調(diào)整，以更好地滿足場址和運(yùn)行要求。方案E3能夠提供4條獨(dú)立進(jìn)近的跑道，滿足潛在的4跑道獨(dú)立進(jìn)近條件。按照具體運(yùn)行時(shí)段起飛和降落架次的需求，使用2條側(cè)向跑道用于起飛，另外4條跑道均為降落跑道，形成“四降兩起”的跑道運(yùn)行方式。

傳統(tǒng)優(yōu)化跑道構(gòu)型方案F2由一組3條中矩平行跑道和一組遠(yuǎn)距平行跑道組成，共5條兩組跑道，承襲傳統(tǒng)的平行跑道構(gòu)型構(gòu)型，但具有新的構(gòu)型和運(yùn)行特點(diǎn)，能夠提供4條獨(dú)立進(jìn)近的跑道。

2.2跑道構(gòu)型比較分析

2.2.1跑道構(gòu)型定性比選分析

根據(jù)調(diào)研采集數(shù)據(jù)和與機(jī)場運(yùn)行及空管部門的交流結(jié)果，雙流機(jī)場跑道運(yùn)行方向?yàn)?0%～95%北向運(yùn)行，5%～10%南向運(yùn)行。根據(jù)運(yùn)行條件需要和當(dāng)?shù)仫L(fēng)向條件特點(diǎn)，未來新機(jī)場的跑道運(yùn)行方向應(yīng)與雙流機(jī)場的跑道運(yùn)行方向一致。可見，飛機(jī)噪聲影響主要由90%～95%向北的流量決定。

圖3 跑道構(gòu)型與周邊城市位置關(guān)系Fig.3 Relationship of the runway layout and neighboring towns

圖2介紹了各備選跑道構(gòu)型方案主降方向上的跑道功能?？梢?，對(duì)于鏈?zhǔn)脚艿罉?gòu)型方案D2和傳統(tǒng)優(yōu)化跑道構(gòu)型方案F2，總飛行量的90%～95%均需北向起飛，而簡陽市區(qū)正好處于機(jī)場北部。而側(cè)向跑道構(gòu)型方案E3中，由于兩條側(cè)向跑道可用于向東起飛，可以分擔(dān)很大部分北向起飛流量，因此可以大大降低簡陽市區(qū)方向的噪聲影響。可見，從降低飛機(jī)噪聲對(duì)機(jī)場北部地區(qū)尤其是簡陽市區(qū)的影響方面考慮，側(cè)向跑道構(gòu)型方案E3是最優(yōu)方案。

綜上，成都新機(jī)場推薦側(cè)向跑道構(gòu)型方案E3。然而，機(jī)場東南側(cè)20余km處為資陽市區(qū)，如圖3所示，側(cè)向跑道起飛航班應(yīng)盡可能地避免飛越資陽市區(qū)上空。為此，將2條側(cè)向平行跑道與4條南北向平行跑道的夾角適當(dāng)加大至90°，使側(cè)向跑道不正對(duì)資陽市區(qū)。經(jīng)分析可知，該地區(qū)全年小于3 m/s的風(fēng)占全年風(fēng)速頻率的90.40%，3～7 m/s的占9.70%，大于7 m/s的僅占0.10%。風(fēng)向、風(fēng)速對(duì)跑道的方位影響不大。因此，對(duì)側(cè)向跑道布置方向的調(diào)整是可行的。

2.2.2側(cè)向跑道降噪效果分析

經(jīng)過上述優(yōu)化調(diào)整的跑道構(gòu)型，一方面使資陽市區(qū)避開飛機(jī)噪聲影響；另一方面由于側(cè)向跑道分擔(dān)了南北跑道的部分飛機(jī)流量，減輕了飛機(jī)噪聲對(duì)簡陽市區(qū)的影響。

利用飛機(jī)噪聲等值線圖分析飛機(jī)噪聲對(duì)簡陽市的影響程度。分別對(duì)鏈?zhǔn)綐?gòu)型方案D2、優(yōu)化后的側(cè)向跑道構(gòu)型方案E3的遠(yuǎn)期6條跑道條件下的飛機(jī)噪聲進(jìn)行預(yù)測，獲得飛機(jī)噪聲等值線，如圖4所示。由此可見，由于側(cè)向跑道的設(shè)置分流了南北向跑道的起降流量，大大減輕了飛機(jī)噪聲對(duì)簡陽市區(qū)造成的影響。

3 結(jié)論與建議

在機(jī)場選址、預(yù)可行性研究等項(xiàng)目前期論證階段開展環(huán)境可行性論證既必要又及時(shí)。雖然根據(jù)新環(huán)評(píng)法，環(huán)評(píng)報(bào)告只要在項(xiàng)目開工前獲得審批即可，但環(huán)評(píng)介入的時(shí)間仍然可以提前到選址、預(yù)可研階段。

通過對(duì)機(jī)場場址、跑道構(gòu)型的優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定城市區(qū)域的噪聲預(yù)防。首先，應(yīng)結(jié)合凈空、地形條件等因素，盡可能地拉大場址與相鄰城市規(guī)劃區(qū)的空間距離；其次，優(yōu)化跑道構(gòu)型，盡可能使跑道不正對(duì)城市規(guī)劃區(qū)，以減少飛經(jīng)城市規(guī)劃區(qū)的飛行量。

[1] 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, 2001.

[2] 環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心. 交通運(yùn)輸類環(huán)境影響評(píng)價(jià)(下)[M]. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2010: 386- 399.

[3] 徐志勝, 吳軍, 曾慶華, 等. 大型國際機(jī)場規(guī)劃中飛機(jī)噪聲影響分析[J]. 聲學(xué)技術(shù), 2007, 26(4): 691- 695.

[4] 趙仁興, 尹建坤, 馬麗霞, 等. 協(xié)調(diào)機(jī)場及周邊土地利用規(guī)劃減少飛機(jī)噪聲影響[J]. 環(huán)境影響評(píng)價(jià), 2015, 37(2): 61- 65.

[5] 盧力, 胡笑滸, 周鑫, 等. 日本機(jī)場噪聲管理經(jīng)驗(yàn)簡介及對(duì)我國的啟示[J]. 環(huán)境影響評(píng)價(jià), 2015, 37(4): 40- 43.

[6] 徐志勝, 徐昱, 吳軍, 等. 成都新機(jī)場環(huán)境影響報(bào)告書[R]. 成都: 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 2015.

StudyonAirportSiteandRunwayLayoutOptimizationtoReduceAircraftNoiseImpact

ZENG Qing-hua, XU Zhi-sheng

(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Environmental Engineering Research Institute, Chengdu 610031, China)

It is an important task to prevent people from aircraft noise pollution in the environmental impact assessment of airport projects. Verifying the environment feasibility at the earlier stage of site analysis and pre-feasibility study is timely and necessary. In this paper, the potential aircraft noise impact was studied at airport site and runway layout. Firstly, the enough gaps between the airport site and neighboring towns should be widened combined with the factors of clearance and terrain conditions. Secondly, it is necessary to make the runway not face the urban planning area directly by optimizing the layout of runways, to reduce sorties across the urban planning area. After optimizing the sites and runway layout, the aircraft noise can be prevented to a certain extent.

airport; aircraft noise; site; runway layout

2017-04-05

曾慶華(1965—)，男，湖南漣源人，高級(jí)工程師，本科，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作，E-mail：84878399@qq.com

徐志勝(1969—)，男，江西上饒人，高級(jí)工程師，博士，主要從事噪聲與振動(dòng)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)與防治研究，E-mail：361152492@qq.com

10.14068/j.ceia.2017.06.008

X593

A

2095-6444(2017)06-0031-03