某軍用機場飛機噪聲暴露的模化研究?

丁文杉?　蔡良才　劉 洲　王海服　丁 飛　杜宜霖

（1空軍工程大學機場建筑工程系　西安　710038）（2陜西省公路局　西安　710000）

?研究報告?

某軍用機場飛機噪聲暴露的?；芯?

丁文杉1?蔡良才1劉 洲1王海服1丁 飛1杜宜霖2

（1空軍工程大學機場建筑工程系西安710038）（2陜西省公路局西安710000）

針對軍用機場飛機飛行訓練方式復雜多變，飛機噪聲影響存在范圍大、不均勻及單次事件噪聲突出的特點，本文結合某軍用機場實地調研測試資料，綜合考察了現(xiàn)行評價指標對該機場飛機噪聲暴露的?；Ч?，指出了現(xiàn)行指標在反映軍用飛機瞬時噪聲和高峰時段噪聲對人的沖擊影響方面的不足，提出了相應的改進措施建議，給出了高峰時段LWECPN和最大A聲級LAmax兩個改進指標，并分析確立了各評價指標的標準限值。最后結合調研機場的數(shù)據資料對評價指標的有效性進行了驗證。論文的研究成果對軍用機場飛機噪聲暴露的拓展研究和通用評價指標體系的構建具有很好的參考作用。

軍用機場，飛機噪聲，評價指標，LWECPN，LAmax

1　引言

長期以來，飛機噪聲問題一直是困擾軍民航空發(fā)展的重要制約因素。為了準確把握飛機噪聲輻射規(guī)律，科學合理地預防和治理飛機噪聲污染，就必須定量分析噪聲暴露對周圍環(huán)境及人體健康的影響關系，由此而興起了關于飛機噪聲暴露的模化研究。所謂?；褪峭ㄟ^建立某種指標來定量描述飛機噪聲對人的影響作用關系。迄今為止，世界各國或組織已使用了數(shù)十種方法來評價飛機噪聲，各種指標都具有其特點和局限性，難以找到一種完全通用的成熟理論與方法［1］。

我國對飛機噪聲暴露的?；捎谩秶H民用航空公約——附件16》［2］所推薦的計權等效連續(xù)感覺噪聲級LWECPN，該指標是對飛機噪聲級、飛行次數(shù)、飛行時間以及人對飛機噪聲的社會反應與主觀評價等心理因素的綜合表達［3］。軍用機場不同于民航部門，其飛機飛行是按照飛行訓練大綱的要求來安排的，以完成各階段飛行訓練任務為目的，所以其飛行活動具有很大的隨機性，這種隨機性導致軍用機場飛機噪聲環(huán)境影響存在如下特點：（1）噪聲影響范圍大。軍用飛機以起落航線為主，飛機噪聲不但影響跑道兩端，對跑道兩側也有較大影響，加上軍用飛機本身噪聲就比較大，而且還存在多機編隊起飛的情況，所以軍用機場飛機噪聲影響范圍要比同等飛行量的民用機場大。（2）噪聲影響具有不均勻性。飛行時間和訓練科目安排的隨意性會導致不同時間段內的飛行強度具有明顯的差異，從而導致飛機噪聲呈現(xiàn)出不均勻性。（3）單次飛行事件噪聲影響突出。軍用機場一般都位于農村，平時非常安靜，當飛機飛過時，周圍環(huán)境從相對安靜的狀態(tài)迅速轉入高噪聲狀態(tài)，然后又迅速回到安靜狀態(tài)，這種不定時的劇烈變化往往要比相對平穩(wěn)的較高噪聲級更讓人難以忍受，而軍用飛機編隊起飛會使得這種噪聲起伏更加明顯。因此，軍用機場的單次飛行事件噪聲影響要比民用機場更加突出。

鑒于軍用機場與民航部門之間的顯著差異性，僅僅借用民航的飛機噪聲評價量是否能夠滿足軍用要求，值得進行深入的研究與驗證。論文以某軍用機場調研測試結果為依據，開展軍用機場飛機噪聲評價指標研究，以期為軍用機場飛機噪聲通用評價指標體系的構建提供科學依據。

2　軍用機場飛機噪聲評價指標使用現(xiàn)狀

2.1現(xiàn)行軍用機場飛機噪聲評價指標

我國現(xiàn)行軍用機場飛機噪聲評價指標為計權等效連續(xù)感覺噪聲級LWECPN。該指標既考慮了在24 h的時間內，飛機通過某一固定點所產生的總噪聲級，同時也考慮了不同時間內的飛機對周圍環(huán)境所造成的影響。其計算公式為［4］

2.2評價指標使用效果分析

為了衡量LWECPN指標對飛機噪聲問題描述的準確性，論文依托空軍某機場日常飛行實地調研了飛機噪聲影響與人們主觀反應情況。采用局部布點取樣，選取村莊、學校和醫(yī)院等人口相對集中區(qū)域，并參照機場近期的飛機噪聲預測等值線圖進行布點。通過在各站點征集具有正常聽力水平和民事行為能力的自愿者，向其發(fā)放調查問卷，考察飛機噪聲對居民日常生活的影響程度，同時利用聲級計測量各點的噪聲。調查問卷將影響程度共分為四個等級，見表1。

表1　飛機噪聲對居民日常生活影響的調查問卷Table 1 The questionnaire of noise impact on residents’daily life

此次調查共布設站點11個，每個站點發(fā)放調查表100份，共計1100份，回收1052份，回收率95.6%，對每個站點回收的調查表分別進行分析，剔除沒選、多選以及重名的廢表，統(tǒng)計出有效表的總數(shù)量和各影響等級的有效表數(shù)量，計算該點附近居民可能投訴的概率，簡稱投訴概率P。計算公式如下：

式中：m——投訴人數(shù)；n——站點總調查人數(shù)，即有效表總數(shù)量；ni——各影響等級統(tǒng)計人數(shù)，即各影響等級的有效表數(shù)量；pi——各影響等級的投訴概率，采用專家判斷法進行確定，聘請包括環(huán)評專家、社會學專家和心理學專家各2名，組成專家組，由專家組結合其工作經驗和相關知識，參考前面對影響等級的定義，對各影響等級的投訴概率給出其理想期望值，然后利用層次分析法進行加權平均。

求出所有站點的投訴概率后，以各站點數(shù)據為源數(shù)據，可以插值得到場區(qū)任意一點的投訴概率，進而得到整個場區(qū)的投訴概率分布圖，圖1是投訴概率和近期噪聲預測等值線圖的疊加效果圖。該圖可清晰的展現(xiàn)飛機噪聲對機場周圍居民生活的影響狀況。

圖1　投訴概率和噪聲等值線疊加效果圖Fig.1 Complaints probability and noise contour map overlay effect

可以發(fā)現(xiàn)在70 dB的LWECPN等值線以外，仍然存在著許多投訴概率極大的區(qū)域。根據《機場周圍飛機噪聲環(huán)境標準》（GB9660-88）的規(guī)定［5］，噪聲級小于70 dB的區(qū)域為一類區(qū)域，可用作特殊住宅區(qū)，居住、文教區(qū)等。這說明在70 dB等值線以外的區(qū)域飛機噪聲的影響是可以忽略的，顯然這與調研情況不盡相符，LWECPN指標并沒有完全準確地反映機場周圍居民受飛機噪聲影響的真實情況。

1985年中科院聲學所等單位對首都機場388人的調查結果顯示，當LWECPN為80 dB時，對飛機噪聲感到煩惱的約占54%，對看書和思考感到有影響的占到30%，對飛機噪聲認為需要采取措施的占34%。雖然我國的標準為70～75 dB，但調查結果表明即使LWECPN低于70 dB，仍有24%的人有反應。

2.3現(xiàn)行軍用機場飛機噪聲評價指標的不足

從前面調研的結果可以看出，LWECPN指標雖然一定程度上滿足了我們對機場周圍區(qū)域的長期噪聲環(huán)境進行整體評價的需要，為機場區(qū)域發(fā)展和土地利用規(guī)劃的確定提供了定量參考依據，但該指標在描述人們對噪聲的主觀感受時卻存在些許不足。究其原因，LWECPN指標是對最大噪聲級、持續(xù)時間和噪聲事件數(shù)等影響因素的綜合，是對總暴露聲能量的平均，它無法反映單個因素突出作用的影響［6-7］。飛機起飛著陸產生的噪聲若按等能量原理相加再平均成每秒鐘對人的沖擊，聲能可能并不大，但一次高聲級飛機噪聲事件就足以影響人的健康（如心臟病突發(fā)）、講話（如學校上課、打電話等）和睡眠等，而這恰恰是人們產生煩惱和抱怨的直接原因。

軍用機場的飛機飛行受飛行計劃、訓練科目、氣象條件等多種因素的影響，并不像民航那樣均勻，往往是一段時期幾乎沒有飛行，而另一段時期卻飛行甚密，前一批次是單機飛行，后一批次卻是編隊飛行，且各時期所飛科目并不相同，所用航線也可能略有差異，這就造成軍用機場的飛機噪聲出現(xiàn)明顯的不均勻性，高峰時期尤其是飛夜航科目時期對機場周圍環(huán)境的影響要比按照全年平均計算所得的噪聲大得多，某一飛行計劃或飛機組合的變化可能并不會對LWECPN產生多大的影響，但卻能導致機場周圍居民所承受的噪聲影響產生很大變化。

3　軍用機場飛機噪聲評價指標改進建議

針對軍用機場現(xiàn)行飛機噪聲評價指標的不足，在考慮保留LWECPN指標的合理性，兼顧已有研究成果繼續(xù)利用的可能性的基礎上，提出評價指標改進建議。

3.1調整飛行計算的時間基數(shù)

軍用飛機飛行訓練具有明顯的不均勻性，造成機場周圍噪聲環(huán)境時好時壞?，F(xiàn)行飛機噪聲評價量的計算通常都是在全年范圍內進行平均，勢必會忽視這種不均勻性的影響，而居民對于噪聲的煩惱不會在如此長的時間內平均，因此提出調整飛行計算的時間基數(shù)，通過計算高峰時段的LWECPN來表現(xiàn)這種影響。

該指標的計算是建立在對機場飛行訓練密度的把握基礎之上，選取具有代表性的飛行密度大的時間段進行分析，計算飛機噪聲在高峰時段平均每秒鐘對人的沖擊。高峰時間段的選擇不宜太長或太短，太長則不能充分表現(xiàn)飛行密度不均勻性的影響，太短則過分突出該影響，缺乏整體代表性，一般以1～3個月為宜。

該指標的計算公式和全年平均LWECPN公式形式相同，參數(shù)意義略有不同。前者使用的是高峰時段平均每天不同時間段的飛行架次，后者使用的是全年平均每天不同時間段的飛行架次。

3.2增加最大A聲級LAmax

由于LWECPN的單獨使用會掩蓋飛機噪聲最明顯的特征，即單次飛行產生的高噪聲對人的沖擊影響，那么就考慮增加一個指標來反應這種特征的影響。論文參考《聲環(huán)境質量標準》［8］和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》［9］對夜間突發(fā)、偶發(fā)噪聲的限制要求，推薦采用最大A聲級LAmax來輔助評價飛機噪聲對人的影響，以期能較好的解釋人們的煩惱和抱怨現(xiàn)象。A計權聲級是對頻率進行計權后求得的總聲壓級。LAmax評價指標的加入使得機場飛機噪聲評價不僅考慮了飛機飛行一天噪聲總能量平均一秒對人體的影響，而且考慮了一次飛行產生的巨大噪聲的影響，比較全面的對機場噪聲環(huán)境做出了評價，并且可以直接應用國家建筑隔聲標準對需做出隔聲處理的建筑物進行隔聲設計，為機場飛機噪聲防治奠定了基礎。

4　改進指標評價標準的確立

4.1高峰時段LWECPN

高峰時段LWECPN與全年平均LWECPN的物理意義相同，其嚴格意義上來說就是一個評價量LWECPN，所以它們采用相同的評價標準，如表2所示?？梢灶A見，由于飛行架次的取值時間基數(shù)不一樣，高峰時段LWECPN在同一計算點的計算值要比全年平均LWECPN大，同一等值線所包含的噪聲影響區(qū)域要比全年平均LWECPN影響區(qū)域大。

4.2最大A聲級LAmax

最大A聲級LAmax的限制標準，尚沒有現(xiàn)成的規(guī)范可查?？紤]到飛機噪聲對人的影響集中表現(xiàn)在令人產生煩惱上，論文基于前面的調研成果，從投訴概率和測量聲壓級的關系來研究LAmax的限制標準。

表2　評價量LWECPN的限制標準Table 2 Limit standard of evaluation of LWECPN

統(tǒng)計部分站點的投訴概率和所測量的平均LAmax，關系如圖2所示?？梢?，隨著聲壓級增大的站點其投訴概率也相應增大。從曲線的走勢來看，當聲壓級達到65 dB時，曲線斜率明顯增大，投訴人數(shù)急劇增長。這說明65 dB是居民對飛機噪聲煩惱程度的一個拐點。

圖2　投訴概率與噪聲水平的關系Fig.2　Relation of complaints probability to noise level

圖3　室內飛機噪聲與居民主觀評價的關系［10］Fig.3 Relation of aircraft noise to indoor residents subjective evaluation［10］

另外，同濟大學聲學所在虹橋機場附近進行了現(xiàn)場飛機噪聲測試和初步主觀評價［10］，具體方法是隨機抽樣了50家居民，在室內門窗關閉的情況下測量飛機起降經過的最大A聲級，并對戶主做了初步主觀評價調查，調查把飛機噪聲對居民生活的影響程度分為5個等級，其中：1為無影響，2為影響較小，3為影響一般，4為影響較大，5為影響很大。其結果如圖3所示。從圖3中可以看出當LAmax在55 dB以下時，對居民生活的影響程度不大，超過55 dB，影響顯著增大。

需要指出的是前面65 dB是戶外噪聲級，后面55 dB為室內噪聲級，對于普通民居來說，室內外聲壓級差剛好在10 dB左右，這說明兩者研究結果是吻合的，所以論文把65 dB作為機場周圍居民區(qū)戶外噪聲限制值，55 dB為室內噪聲限制值。參考《聲環(huán)境質量標準》和《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》，將該限制值作為居民住宅、文教機關用地標準，其它類型區(qū)域按噪聲環(huán)境要求嚴格程度依次作5 dB增減，給出機場周圍飛機噪聲LAmax限制標準建議值，見表3。

5　多指標使用效果分析

為了驗證改進評價指標的有效性，結合前面調研得到的某軍用機場飛機飛行數(shù)據和各站點測量數(shù)據，論文給出了各站點全年平均LWECPN、高峰時段LWECPN和最大A聲級LAmax的噪聲值，如表4所示。其中前兩個評價指標是利用飛行數(shù)據和評價量計算公式計算出來的，LAmax是直接測量得到的。

從表4中可以看出，11個站點中，全年平均LWECPN僅3個超標，而居民投訴概率卻有8個達到50%以上，說明評價指標難以準確衡量人們對飛機噪聲的主觀感受；高峰時段LWECPN除在A點、B點與其對應投訴概率為75%、51%之間有些出入外，其它都較好的解釋了飛機噪聲對人的作用影響，分析其原因，主要是因為這兩個站點設在學校，調查對象以學生為主，這個群體無論是白天學習還是晚上睡覺均受到飛機干擾，煩惱程度相對集中；最大A聲級LAmax與投訴概率的契合度最好。

表3　評價量LAmax的限制標準Table 3 Limit standard of evaluation of LAmax

表4　各站點評價指標值及超標情況Table 4 Different stations of evaluation index value and the condition of exceedance

6　結論

軍用機場飛機噪聲環(huán)境影響評價應該綜合考慮其軍用特點，不能簡單等同于民用機場的飛機噪聲環(huán)境影響評價。基于對軍用飛機飛行訓練方式及其噪聲影響特點的深入分析，結合國內相關研究和實地調研資料，綜合考察了現(xiàn)行機場飛機噪聲評價指標在某軍用機場的使用效果，指出其具有合理性的同時存在些許不足。具體表現(xiàn)為：難以準確反應飛機噪聲對人的瞬時沖擊影響；全年平均計算時間基數(shù)會削弱高峰時段飛機噪聲的影響，而這些恰恰是導致高煩惱率、高投訴率的直接原因。

針對評價指標的不足，論文給出了兩點改進建議：一是調整飛行計算的時間基數(shù)，用高峰時段LWECPN代替全年平均LWECPN；二是增加一個反映沖擊噪聲的指標——最大A聲級LAmax。借鑒相關噪聲標準，結合相關研究成果，論文給出了相應評價量的標準限值。最后結合調研機場的數(shù)據資料對評價指標的有效性進行了驗證，結果表明高峰時段LWECPN既保留了全年平均LWECPN對區(qū)域長期噪聲環(huán)境進行客觀評價與控制的優(yōu)勢，又在一定程度上更加準確的反映了人們對噪聲的主觀感受，而LAmax與居民主觀反應的契合度最好，這將有利于我們準確掌握機場周圍居民與機場部門之間的潛在沖突狀況，及時采取措施，防患于未然。由于時間精力所限，論文研究成果僅在調研機場得到了應用，其科學性和普遍適用性尚需在今后的工作中進一步驗證，這也為軍用飛機噪聲暴露研究和評價指標體系的構建提供有益的參考。

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?研究報告?

Noise exposure modeling of a military airport

DING Wenshan1CAI Liangcai1LIU Zhou1WANG Haifu1DING Fei1DU Yilin2
（1 Department of Airport Engineering，Air Force Engineering University，Xi'an 710038，China）（2 Shaanxi Provincial Highway Bureau，Xi'an 710000，China）

For flight training ways of a military airport is complex，the aircraft noise is on a large scale，uneven and single events noise is observable，the modeling effect of the current noise evaluation index on noise exposure of the military airports is examined based on the test data from the military airport field in this paper.Then，the deficiency of existing evaluation indexes in military aircraft instantaneous and peak time of noise impacts on people is pointed out，and the corresponding improvement measures are put forward.Peak time LWECPNand LAmaximprovement indicators are given，and the evaluation index standard limit is established and settled. Finally，combining with the data of investigated airport，the validity of the evaluation index is verified.It provides a reference for noise exposure research and evaluation index construction of military airport.

Military airport，Aircraft noise，Evaluation index，LWECPN，LAmax

X827

A

1000-310X（2015）03-0266-06

10.11684/j.issn.1000-310X.2015.03.013

2014-06-19收稿；2015-01-28定稿

?軍隊后勤科研項目（KJY13028）

丁文杉（1991-），女，山東人，碩士研究生，研究方向：噪聲與振動。?

E-mail：dingdingws@163.com