軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境聯(lián)合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系研究

石鑫剛，董豪昊，邵　斌，劉　洲，唐志強(qiáng)（.空軍工程大學(xué)機(jī)場(chǎng)建筑工程系，西安7008；.陜西武功場(chǎng)站，陜西咸陽700；.陜西建華招投標(biāo)代理咨詢有限責(zé)任公司，西安7000）

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軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境聯(lián)合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系研究

石鑫剛1，董豪昊1，邵斌1，劉洲2，唐志強(qiáng)3
（1.空軍工程大學(xué)機(jī)場(chǎng)建筑工程系，西安710038；2.陜西武功場(chǎng)站，陜西咸陽712200；3.陜西建華招投標(biāo)代理咨詢有限責(zé)任公司，西安710003）

摘要：通過分析軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲影響范圍大、單次飛行事件噪聲影響突出和噪聲影響不均勻的特點(diǎn)，指出用現(xiàn)有噪聲評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境的不足，提出L(dn)、L(Amax)和高峰時(shí)段RL(dn)的軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境聯(lián)合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，并對(duì)聯(lián)合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系進(jìn)行合理性分析，提出相應(yīng)噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)三個(gè)軍用機(jī)場(chǎng)噪聲測(cè)試及噪聲主觀反應(yīng)調(diào)查驗(yàn)證了其可行性。

關(guān)鍵詞：聲學(xué)；軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲；聯(lián)合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系；限值標(biāo)準(zhǔn)

國際上從二十世紀(jì)五十年代后期開始研究適應(yīng)飛機(jī)噪聲特點(diǎn)的評(píng)價(jià)方法，到六十年代，各國根據(jù)本國情況提出適應(yīng)自己國家特點(diǎn)的機(jī)場(chǎng)噪聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，七十年代各民航組織或國家民航管理機(jī)構(gòu)（例如國際民航組織、美國聯(lián)邦航空管理局、歐洲航空管理局等）就制定了關(guān)于航空器噪聲的標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的一系列政策和措施并且成功地付諸以實(shí)踐[1]。我國在這方面的研究起步較晚，進(jìn)展稍慢。1983年開始研究制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過在首都機(jī)場(chǎng)、廣州白云機(jī)場(chǎng)，石家莊機(jī)場(chǎng)等地實(shí)際工程的應(yīng)用研究，認(rèn)為L(zhǎng)WECPN能較全面地評(píng)價(jià)機(jī)場(chǎng)噪聲[2]。1988年，《機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》[3]和《機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲測(cè)量方法》[4]頒發(fā)實(shí)施，確定將LWECPN作為評(píng)價(jià)量，并提出限值標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)許多科研院校也對(duì)飛機(jī)噪聲影響進(jìn)行了研究，如東南大學(xué)、河北師范大學(xué)、中國民航大學(xué)等單位對(duì)飛機(jī)噪聲環(huán)境污染的模型進(jìn)行了深入研究，取得了豐碩成果，提出了噪聲污染的評(píng)價(jià)方法，但該部分研究局限于民航機(jī)場(chǎng)[5–8]；上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等單位對(duì)飛機(jī)噪聲的影響也進(jìn)行了分析。然而這些單位的研究都是從飛機(jī)自身產(chǎn)生噪聲的規(guī)律性上來研究飛機(jī)噪聲，而沒有從飛機(jī)噪聲對(duì)周圍環(huán)境影響的角度來分析[9]。

軍用飛機(jī)噪聲大，某型號(hào)的飛機(jī)起飛時(shí)的噪聲值最大可達(dá)160dB[10]，而且飛行時(shí)間集中、晝夜訓(xùn)練頻繁，對(duì)周圍環(huán)境影響的矛盾日益突出。由于噪聲監(jiān)測(cè)不及時(shí)和評(píng)價(jià)體系不完整，城鎮(zhèn)化建設(shè)未能得到很好引導(dǎo)，迫使一些大城市附近的軍用機(jī)場(chǎng)陸續(xù)搬遷，給部隊(duì)的作戰(zhàn)訓(xùn)練帶來了不利影響，而且搬遷一個(gè)軍用機(jī)場(chǎng)動(dòng)輒需要十幾億，造成了國家資源和人力、物力的極大浪費(fèi)，軍用飛機(jī)噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響已不容忽視。

1　軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境特點(diǎn)

1.1噪聲影響范圍大

民用飛機(jī)以起飛離場(chǎng)和進(jìn)近航線為主，飛機(jī)噪聲主要影響跑道兩端，軍用飛機(jī)以起落航線為主，飛機(jī)噪聲不但影響跑道兩端，對(duì)跑道兩側(cè)也有較大影響。加上軍用飛機(jī)本身噪聲就比較大，而且還存在編隊(duì)起飛和加力試車的情況，所以軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲影響范圍要比同等飛行量的民用機(jī)場(chǎng)大。

1.2單次飛行事件噪聲影響突出

軍用機(jī)場(chǎng)一般都位于農(nóng)村，平時(shí)非常安靜，當(dāng)飛機(jī)飛過時(shí)，周圍環(huán)境從相對(duì)安靜的狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)入高噪聲狀態(tài)，然后又迅速回到安靜狀態(tài)，這種不定時(shí)的劇烈變化往往要比相對(duì)平穩(wěn)的較高噪聲級(jí)更讓人難以忍受，而軍用飛機(jī)編隊(duì)起飛會(huì)使得這種噪聲起伏更加明顯。因此，軍用機(jī)場(chǎng)的單次飛行事件噪聲影響要比民用機(jī)場(chǎng)更加突出。

1.3噪聲影響具有不均勻性

由于軍用機(jī)場(chǎng)是按飛行訓(xùn)練計(jì)劃飛行的，飛行時(shí)間和訓(xùn)練科目的安排具有波動(dòng)性，表現(xiàn)為不同時(shí)間段內(nèi)的飛行強(qiáng)度具有明顯的差異，從而導(dǎo)致飛機(jī)噪聲呈現(xiàn)出不均勻性。而且不同訓(xùn)練科目的噪聲影響特點(diǎn)是不同的，夜航噪聲影響就要比白天影響大得多。進(jìn)行起落科目訓(xùn)練時(shí)，飛機(jī)起落頻繁，噪聲影響大；而進(jìn)行飛行技術(shù)訓(xùn)練時(shí)，飛機(jī)在空中的時(shí)間較長(zhǎng)，起落很少，噪聲影響則相對(duì)較小?？颇?jī)?nèi)容的變化會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)噪聲不均勻程度增大。

2　現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

2.1 Ldn與LWECPN換算關(guān)系有待改進(jìn)

在《機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（修訂版征求意見稿）》編制說明[12]中，按照Ldn=LWECPN-13的換算關(guān)系，更新繪制飛機(jī)噪聲年均晝夜等效聲級(jí)等值線圖并不合理。經(jīng)過變換可得

兩個(gè)公式聯(lián)立可以得到Ldn與LWECPN的換算關(guān)系為

其中各時(shí)間段如下：N1為07:00—19:00；N2為19:00—22:00；N3為22:00—次日07:00；Nd為06:00—22:00；Nn為22:00—次日06:00。

可以近似認(rèn)為N3≈Nn，分析極端情況：N2=0，得Δ Ldn=- 13；N1=0，N3=0，得ΔLdn=- 17.77。所以，采用Ldn=LWECPN- 13的換算關(guān)系只考慮了N2=0的特殊情況，每個(gè)機(jī)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際航班情況進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，確定準(zhǔn)確的換算關(guān)系。

2.2能量平均的方法不能全面地對(duì)機(jī)場(chǎng)噪聲作出評(píng)價(jià)

飛機(jī)噪聲是突發(fā)性高聲級(jí)事件，期間又被安靜的狀態(tài)所隔離，而單個(gè)高噪聲事件足以對(duì)人們的睡眠和交談產(chǎn)生干擾[12]，累加間斷的高噪聲會(huì)對(duì)人的健康產(chǎn)生影響。無論是Ldn，還是LWECPN都是根據(jù)等能量原理將全天飛機(jī)噪聲平均為每秒對(duì)人的沖擊，不能表征單次高噪聲事件的影響，單純采用其作為噪聲評(píng)價(jià)量的指標(biāo)并不合適。

2.3全年飛行架次的平均會(huì)削弱高峰時(shí)段飛機(jī)噪聲影響

軍用機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)飛行受飛行計(jì)劃、訓(xùn)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(shí)期幾乎沒有飛行，而另一段時(shí)期卻飛行甚密，且各時(shí)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(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲出現(xiàn)明顯的不均勻性，高峰時(shí)期尤其是飛夜航科目時(shí)期對(duì)機(jī)場(chǎng)周圍環(huán)境的影響要比按照全年平均計(jì)算所得的噪聲大得多。

3　軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境影響聯(lián)合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系及其限值探討

3.1確定合理的Ldn限值標(biāo)準(zhǔn)

《機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（修訂版征求意見稿）》編制說明將機(jī)場(chǎng)周圍區(qū)域飛機(jī)噪聲評(píng)價(jià)量“晝夜的計(jì)權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級(jí)（LWECPN）”更改為“晝夜等效聲級(jí)（Ldn）”，可以充分利用國外先進(jìn)的研究成果。美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）2000年推薦在機(jī)場(chǎng)周圍地區(qū)使用晝夜等效聲級(jí)Ldn評(píng)價(jià)飛機(jī)噪聲對(duì)居民區(qū)影響最小標(biāo)準(zhǔn)限值為65 dB[13]。對(duì)于FAA提出的晝夜等效聲級(jí)Ldn限值65 dB，美國國防部（DOD）、聯(lián)邦運(yùn)輸管理局（FTA）、世界衛(wèi)生組織（WHO）等都有異議，針對(duì)同一評(píng)價(jià)量推薦的限值都不同，較多趨向于要求更嚴(yán)的55dB，這一限值可由現(xiàn)行規(guī)范采用LWECPN一類區(qū)域70 dB限值減去15 dB得到?？紤]到晚間飛行架次的影響，將65 dB作為內(nèi)場(chǎng)營區(qū)噪聲允許最大值，外場(chǎng)營區(qū)噪聲允許最大值放寬5dB，超過最大值需要采取隔聲措施。確定的軍用機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲Ldn限值標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1　軍用機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲Ldn限值標(biāo)準(zhǔn)單位：dB（A）

3.2補(bǔ)充LAmax作為單個(gè)噪聲事件的評(píng)價(jià)指標(biāo)

LAmax即最大A聲級(jí)，采用A計(jì)權(quán)處理，它與人的感覺（響度、煩惱程度等）更加符合。經(jīng)過大量實(shí)踐結(jié)果表明，它幾乎和許多復(fù)雜的評(píng)價(jià)量和評(píng)價(jià)方法都保持有良好的相關(guān)性。

為了確定LAmax的限值標(biāo)準(zhǔn)，參考空軍工程大學(xué)在研究機(jī)場(chǎng)內(nèi)部飛機(jī)噪聲時(shí)對(duì)不同機(jī)場(chǎng)所提出的限值標(biāo)準(zhǔn)，連隊(duì)最大A聲級(jí)噪聲限值基本都取為70 dB[14]。同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)所在虹橋機(jī)場(chǎng)附近進(jìn)行調(diào)研[15]，對(duì)50戶居民發(fā)放調(diào)查問卷，測(cè)量室內(nèi)窗關(guān)閉的條件下飛機(jī)經(jīng)過時(shí)最大A聲級(jí)，調(diào)查結(jié)果顯示最大A聲級(jí)55 dB以下對(duì)居民生活影響不大，超過55 dB，影響顯著增大，55 dB是分界點(diǎn)。并結(jié)合《聲學(xué)低噪聲工作場(chǎng)所設(shè)計(jì)指南噪聲控制規(guī)劃》[16]中辦公室噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)45 dB，非穩(wěn)態(tài)噪聲放寬10 dB的要求，考慮到建筑隔聲，將70 dB作為內(nèi)場(chǎng)噪聲限值，外場(chǎng)按噪聲環(huán)境要求嚴(yán)格程度作10 dB增減，同時(shí)綜合考慮不同時(shí)段飛機(jī)噪聲對(duì)人的影響，分段給出機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲LAmax限值標(biāo)準(zhǔn)建議值，如表2所示。

表2　機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲LAmax限值標(biāo)準(zhǔn)/dB（A）

3.3補(bǔ)充高峰時(shí)段RLdn的限值標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)軍用機(jī)場(chǎng)飛行訓(xùn)練集中的特點(diǎn)，補(bǔ)充高峰時(shí)段RLdn的限值標(biāo)準(zhǔn)。高峰時(shí)間段的選擇不宜太長(zhǎng)或太短，太長(zhǎng)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個(gè)月至3個(gè)月為宜[17]。參考《機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)（修訂版征求意見稿）》編制說明對(duì)全年平均Ldn的規(guī)定，適當(dāng)放寬處理。由于Ldn是以感覺噪聲級(jí)LPN為基礎(chǔ)的，LPN是又建立在噪度基礎(chǔ)上的，噪度是人們?cè)谥饔^上對(duì)噪聲不需要或厭惡程度的衡量，因此Ldn與噪度之間是存在關(guān)聯(lián)的。當(dāng)Ldn變化時(shí)，噪度也應(yīng)相應(yīng)變化，人們對(duì)于噪聲的煩惱度會(huì)相應(yīng)變化。大量研究表明，感覺噪聲級(jí)每增減10 dB，噪度加倍。Ldn的限值標(biāo)準(zhǔn)以在全年平均水平之上適當(dāng)放寬處理，放寬尺度以噪度不會(huì)加倍為準(zhǔn)，由此得高峰時(shí)段RLdn的限值標(biāo)準(zhǔn)在全年平均標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上放寬10dB，如表3所示。

4　實(shí)例驗(yàn)證

4.1 Ldn及LAmax限值的可行性驗(yàn)證

為了驗(yàn)證Ldn及LAmax限值的可行性，對(duì)甲、乙、丙三個(gè)軍用機(jī)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。外場(chǎng)測(cè)點(diǎn)A布置在垂直跑道中線400 m處，內(nèi)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)B布置在垂直跑道中線1400m處，各測(cè)點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果如表4所示。

分別對(duì)甲、乙、丙三個(gè)機(jī)場(chǎng)的外場(chǎng)營區(qū)人員和內(nèi)場(chǎng)營區(qū)人員進(jìn)行主觀煩惱反應(yīng)調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表5、表6所示。

根據(jù)表1和表2給出的Ldn及LAmax的限值及主觀煩惱反應(yīng)調(diào)查結(jié)果，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)論如表7所示。可以看出內(nèi)場(chǎng)營區(qū)人員對(duì)飛機(jī)噪聲的反應(yīng)不大，三個(gè)機(jī)場(chǎng)煩惱度的平均值僅為13.0 %；Ldn測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)顯示，乙機(jī)場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)不用進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)降噪，甲和丙機(jī)場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)需要降噪20 dB；LAmax測(cè)試結(jié)果基本都接近表2的限值。相比之下外場(chǎng)營區(qū)人員對(duì)飛機(jī)噪聲有較大意見，三個(gè)機(jī)場(chǎng)煩惱度平均值為43.2 %；Ldn測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)顯示，甲和丙機(jī)場(chǎng)外場(chǎng)需要圍護(hù)結(jié)構(gòu)降噪30dB，乙機(jī)場(chǎng)外場(chǎng)需要降噪25dB；甲和丙機(jī)場(chǎng)外場(chǎng)LAmax測(cè)試結(jié)果較限值高出10dB左右，乙機(jī)場(chǎng)外場(chǎng)LAmax測(cè)試結(jié)果較限值白天高出5.2 dB，夜間也高出3.3 dB。采取一定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)降噪非常必要。

表3　軍用機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲高峰時(shí)段RLdn限值標(biāo)準(zhǔn)/dB（A）

表4　各測(cè)點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果/dB（A）

表5　外場(chǎng)營區(qū)人員主觀煩惱反應(yīng)調(diào)查結(jié)果/(%)

表6　內(nèi)場(chǎng)營區(qū)人員主觀煩惱反應(yīng)的調(diào)查結(jié)果/(%)

表7　各機(jī)場(chǎng)Ldn及LAmax測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)

為了充分論證Ldn及LAmax限值的合理性，忽略距離因素，從不同噪聲級(jí)的大小與人的主觀反應(yīng)之間的關(guān)系出發(fā)進(jìn)行一定的定量分析，測(cè)試的噪聲級(jí)與人的煩惱度之間的關(guān)系曲線如圖1所示。

圖1　噪聲級(jí)與人的煩惱度的關(guān)系曲線

由圖1得出，當(dāng)人的煩惱度達(dá)到20 %時(shí)，白天最大A聲級(jí)接近80dB，夜間的噪聲級(jí)接近70dB，此數(shù)值恰好為外場(chǎng)最大A聲級(jí)噪聲限值；晝夜等效聲級(jí)也在70 dB左右，此數(shù)值為外場(chǎng)營區(qū)不需要圍護(hù)結(jié)構(gòu)降噪的晝夜等效聲級(jí)限值。相應(yīng)的內(nèi)場(chǎng)營區(qū)限值在此基礎(chǔ)上嚴(yán)格5dB。

4.2高峰時(shí)段RLdn限值可行性驗(yàn)證

為了驗(yàn)證高峰時(shí)段RLdn限值的可行性，推導(dǎo)高峰時(shí)段RLdn與平均Ldn的關(guān)系。由于軍用機(jī)場(chǎng)基本采用單一機(jī)型保障模式，高峰時(shí)段RLdn與平均Ldn的關(guān)系為

可以看出，高峰時(shí)段RLdn與平均Ldn的差值僅與起降架次有關(guān)系，分別對(duì)三個(gè)軍用機(jī)場(chǎng)的晝夜起降架次及晝夜起降比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表8所示。

表8　機(jī)場(chǎng)晝夜飛行架次

為了充分論證高峰時(shí)段RLdn限值的合理性，參考李樂博士論文中有關(guān)軍用機(jī)場(chǎng)每月運(yùn)行概率的統(tǒng)計(jì)[18]，對(duì)三個(gè)軍用機(jī)場(chǎng)的每月運(yùn)行概率進(jìn)行多年平均值計(jì)算，其中最繁忙月份的運(yùn)行概率為0.144，按照式（4）的關(guān)系，取晝夜起降比例為9：1，則

綜合上述結(jié)果，高峰時(shí)段RLdn比平均Ldn高10 dB的放寬處理有些過大，應(yīng)放寬為5 dB，具體限值如表9所示。

表9　軍用機(jī)場(chǎng)周圍飛機(jī)噪聲高峰時(shí)段RLdn限值標(biāo)準(zhǔn)

5　結(jié)語

結(jié)合國內(nèi)外研究成果，針對(duì)我國軍用機(jī)場(chǎng)自身特點(diǎn)，分析了用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境的不足，并提出了軍用機(jī)場(chǎng)飛機(jī)噪聲環(huán)境影響聯(lián)合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，對(duì)評(píng)價(jià)體系合理性進(jìn)行了分析和相應(yīng)的限值探討，提出了合理的限值建議，并通過實(shí)例驗(yàn)證了其合理性，為建立客觀、全面、綜合性的符合我國軍用機(jī)場(chǎng)實(shí)際情況的機(jī)場(chǎng)噪聲評(píng)價(jià)量及評(píng)價(jià)方法提供參考。

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Multi-index Evaluation Metrics System of Aircraft Noise in Military Airports

SHI Xin-gang1, TONG Hao-hao1, SHAO Bin1, LIU Zhou2, TANG Zhi-qiang3
( 1. Department of Airfieldand Building Engineering, Air ForceEngineering University, Xi’an 710038, China; 2. Wu GongAir ForceStation, Xianyang 712200, Shanxi China; 3. Shanxi Jian HuaBiddingAgent Advisory Limited Liability Company, Xi’an 710003, China)

Abstract:The airport noise in military airports has an influence in very large adjacent area, even a single flight can give significant and inhomogeneous affect of noise. This paper pointed out the inadequacy of the current noise evaluation index in evaluation of the environment noise in military airports. A multi-index metrics system in noise evaluation which consist of L(dn), L(Amax)and rush hour RL(dn)wasproposed. Therationality of thissystem wasanalyzed and thelimitation valuesof the noise were put forward. Finally, through the noise measurement and subjective response investigation of the noise for threemilitary airports, thefeasibility of thissystemwasverified.

Key words:acoustics; military airport noise; multi-index metricssystem; limitedstandard.

作者簡(jiǎn)介：石鑫剛（1991-），男，山東省新泰市人，碩士生，主要研究方向?yàn)檐娛律鷳B(tài)工程規(guī)劃與管理。E-mail:kgdwxsxg@163.com

收稿日期：2015-06-11

文章編號(hào)：1006-1355(2016)02-0153-05

中圖分類號(hào)：TB533+.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-1335.2016.02.034