晝間廠內(nèi)聲環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與降噪改進(jìn)

程涵宇 欒慧君 薛洋 王道涵 吳志軍 趙曉亮 任欣

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院， 遼寧 阜新 123000)

晝間廠內(nèi)聲環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與降噪改進(jìn)

程涵宇 欒慧君 薛洋 王道涵 吳志軍 趙曉亮 任欣

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院， 遼寧 阜新 123000)

噪聲污染作為現(xiàn)代社會(huì)的一種環(huán)境問題，比較具有普遍性。由于其特殊的物理特性，噪聲污染產(chǎn)生快，消除快，點(diǎn)源分散，并且變化大難監(jiān)測。長期以來少見相關(guān)文章的發(fā)表，本文以某校園園區(qū)為樣本區(qū)域，使用網(wǎng)格采樣法，對(duì)得到的聲源數(shù)據(jù)使用sufer11.0進(jìn)行處理，得到聲級(jí)梯度圖，對(duì)所獲得的的噪聲現(xiàn)狀進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)應(yīng)的在各個(gè)網(wǎng)格內(nèi)根據(jù)《GB 3096-2008》和《GB 22337-2008》對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并提出該園區(qū)聲環(huán)境改善方案。

噪聲地圖；環(huán)境噪聲調(diào)查；聲環(huán)境評(píng)價(jià)；降噪手段探究

1 噪聲地圖

根據(jù)2002年公布的歐洲環(huán)境噪聲指引(EUDirective2002/49/EC)，噪聲地圖(noise mapping)被定義為反映某特定區(qū)域噪聲現(xiàn)狀或預(yù)測該區(qū)域噪聲狀況的地圖，是通過等位線或等值線的方式描述空間區(qū)域聲級(jí)的地圖，用戶通過噪聲地圖可方便掌握地圖中每一個(gè)空間位置的聲級(jí)[1]。

噪聲地圖有多種分類方法，按照繪制方法，可將噪聲地圖分為實(shí)測型、計(jì)算型和實(shí)測一計(jì)算型[2];按繪制區(qū)域的尺度可分為宏觀型和微觀型;按噪聲源和噪聲受體可分為城市區(qū)域噪聲地圖，道路交通噪聲地圖，軌道交通噪聲地圖，航空噪聲地圖，工業(yè)噪聲地圖，居住區(qū)噪聲地圖等[2]。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 檢測對(duì)象的周邊環(huán)境

研究對(duì)象校園，東臨市政府，西面有人民公園，南北皆為居民區(qū)。三面環(huán)路，其中南為中華路，北為八一路，東側(cè)為人民大街。這三條路都是該市的主干道，一方面便利了校園的交通，另一方面又是市內(nèi)主要的噪聲源，線性污染源。也是該校區(qū)噪聲的主要污染源。具體表示如下：

2.2 監(jiān)測方法和噪聲監(jiān)測

將校區(qū)分為8×10個(gè)正方形小格坐標(biāo)編碼為(X，Y)，從西南角開始為(1，1)，東北角為(8，10)，每個(gè)小格面積為65m×65m。每一個(gè)區(qū)域的中心放置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)人負(fù)責(zé)相鄰的兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。采用的網(wǎng)格采樣法，不同于以往論文中的隨機(jī)布點(diǎn)和人工判斷布點(diǎn)，能較好得規(guī)避在隨意布點(diǎn)中軟件計(jì)算的漏洞和人工判斷補(bǔ)點(diǎn)中人的主觀因素對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，作出的等聲級(jí)曲線圖的可靠性更強(qiáng)。

為防止天氣要素對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，選擇在無大風(fēng)，天氣晴朗，濕度適宜的工作日，測量當(dāng)天，為西南風(fēng)向，陣風(fēng)一級(jí)。依次從8：00—19：00，每隔一個(gè)小時(shí)記錄一次聲級(jí)計(jì)示數(shù)，每次計(jì)數(shù)的讀數(shù)間隔為5S，連續(xù)記錄100個(gè)數(shù)，使用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

等效連續(xù)A聲級(jí)(Leq)計(jì)算公式

計(jì)算結(jié)果表示時(shí)間T內(nèi)的等效連續(xù)A聲級(jí)，對(duì)結(jié)果歸總時(shí)，先將各點(diǎn)每個(gè)小時(shí)等效連續(xù)A聲級(jí)記下，之后再使用等效A聲級(jí)計(jì)算公式將晝間等效連續(xù)A聲級(jí)計(jì)算出來。

2.3 噪聲地圖的繪制

對(duì)各點(diǎn)晝間的等效連續(xù)A聲級(jí)對(duì)應(yīng)各個(gè)坐標(biāo)后，使用suffer11.0，對(duì)圖像進(jìn)行處理，即可得到等梯度聲級(jí)曲線圖，設(shè)置每一個(gè)曲線間隔為5dB，顏色由黑色到白色,對(duì)應(yīng)從較高聲級(jí)水平到較低聲級(jí)水平的變化過程[4]。

該次測量的結(jié)果表明：①該校區(qū)的南側(cè)，北側(cè)，東側(cè)的噪聲明顯要比其他方位高，而且呈典型的線狀分布，因此明顯可見學(xué)校東、南、北的三條城市市干道是該校區(qū)的主要晝間噪聲污染源。②該校區(qū)的中央的噪聲值明顯比較低最低處為45dB，且最低處在圖書館附近。③在南、北、東三條干道上，還有幾點(diǎn)的噪聲值都集中偏高，經(jīng)比對(duì)發(fā)現(xiàn)，這幾點(diǎn)都是學(xué)校的路口或交通信號(hào)燈處，這幾處的噪聲值是整張圖的峰值點(diǎn)所在。④等值線的分布有明顯的西南密，東北疏的特征。

圖1 東北地區(qū)某大學(xué)中華路校區(qū)及其周邊環(huán)境

圖2 東北地區(qū)某大學(xué)校區(qū)環(huán)境噪聲現(xiàn)狀圖

3 聲環(huán)境評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)依據(jù)

根據(jù)中華人民共和國GB3096－2008，按區(qū)域的使用功能特點(diǎn)和環(huán)境質(zhì)量要求，聲環(huán)境功能區(qū)分為以下五種類型：

0 類聲環(huán)境功能區(qū)：指康復(fù)療養(yǎng)區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域。

1 類聲環(huán)境功能區(qū)：指以居民住宅、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研設(shè)計(jì)、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區(qū)域。

2 類聲環(huán)境功能區(qū)：指以商業(yè)金融、集市貿(mào)易為主要功能，或者居住、商業(yè)、工業(yè)混雜，需要維護(hù)住宅安靜的區(qū)域。

3類聲環(huán)境功能區(qū)：指以工業(yè)生產(chǎn)、倉儲(chǔ)物流為主要功能，需要防止工業(yè)噪聲對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的區(qū)域。

4 類聲環(huán)境功能區(qū)：指交通干線兩側(cè)一定距離之內(nèi)，需要防止交通噪聲對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的區(qū)域，包括 4a類和4b類兩種類型。4a類為高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通(地面段)、內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域；4b類為鐵路干線兩側(cè)區(qū)域。

不同聲環(huán)境功能區(qū)噪聲限值

類型晝間 夜間

0類 50 40

1類 55 45

2類 60 50

3類 65 55

4類

4a 類 70 55

4b 類 70 60根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該大學(xué)校區(qū)監(jiān)測當(dāng)天現(xiàn)有的各設(shè)施的運(yùn)行情況對(duì)該校區(qū)的聲環(huán)境功能區(qū)進(jìn)行如下劃分。(圖3)

其中，包含0類聲環(huán)境功能區(qū)，主要包括圖書館核心區(qū)、專家修養(yǎng)樓；1類聲環(huán)境功能區(qū)，主要包括文體教學(xué)區(qū)域、辦公區(qū)域、宿舍區(qū)域、理化實(shí)驗(yàn)室區(qū)域；2類聲環(huán)境功能區(qū)，主要包括學(xué)校各大食堂、校內(nèi)各大活動(dòng)中心、校內(nèi)市場；3類聲環(huán)境功能區(qū)，主要包括機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室區(qū)域、校辦工廠、校后勤采購倉儲(chǔ)等部門；4a類聲環(huán)境功能區(qū)，主要包括校園各大主要出口、周邊路口。用從黑色到白色灰度的漸變表示從4a類區(qū)到0類區(qū)各聲功能區(qū)的劃分。

3.2 噪聲污染評(píng)價(jià)圖的繪制

將測得的各小格晝間連續(xù)等效A聲級(jí)的值和該小格對(duì)應(yīng)功能區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)值比較。使用商值法進(jìn)行評(píng)估，公式如下：

式中：Leq為該區(qū)域?qū)崪y等效連續(xù)A聲級(jí)；L*eq為該區(qū)域等效

圖3 東北地區(qū)某大學(xué)校區(qū)聲環(huán)境功能區(qū)劃圖

連續(xù)A聲級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值；I為噪聲評(píng)價(jià)指數(shù)級(jí)。

得到的結(jié)果有如下幾種情況：

(1)I >1.2 為嚴(yán)重超標(biāo)，此區(qū)域的晝間聲環(huán)境與其所要求的聲環(huán)境級(jí)別嚴(yán)重不符，會(huì)對(duì)該區(qū)域的正常功能發(fā)揮產(chǎn)生消極影響。

(2)1.2≥I>1 為超標(biāo)，說明該區(qū)域的晝間噪聲現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)在的聲環(huán)境功能區(qū)發(fā)揮功能有很小的影響，

(3)1≥I>0.8 為合格，此區(qū)域的晝間噪聲現(xiàn)狀合格，符合現(xiàn)在的聲環(huán)境級(jí)別，適合于現(xiàn)有聲環(huán)境區(qū)域的日?；顒?dòng)。

(4)I≤0.8 為優(yōu)秀，此區(qū)域的晝間噪聲值超出了現(xiàn)有聲環(huán)境功能區(qū)等級(jí)的要求，因此可以考慮提高該地區(qū)的聲環(huán)境功能級(jí)。用從黑色到白色灰度的漸變表示從嚴(yán)重超標(biāo)到優(yōu)秀的評(píng)價(jià)等級(jí)的變化。

得到的噪聲評(píng)價(jià)見圖4。

3.2 聲環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果

上圖發(fā)現(xiàn)：

(1)超標(biāo)和嚴(yán)重超標(biāo)的區(qū)域主要位于該小區(qū)的東、南、北側(cè)，其中嚴(yán)重超標(biāo)的六個(gè)(1,3);(2,1);(4,1);(4,10);(7,1);(8,3 );(8,10)而西側(cè)除(1,3)外都體現(xiàn)出噪聲值與現(xiàn)有分級(jí)極其匹配。2.其中三個(gè)0類區(qū)全部達(dá)標(biāo)，尤其是東側(cè)的兩個(gè)專家樓，幾乎緊鄰人民大街，能達(dá)到0類標(biāo)準(zhǔn)其中的原因值得分析。

(2)校區(qū)內(nèi)部區(qū)域聲環(huán)境狀況較好，一般都達(dá)到了應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)，校區(qū)的北邊宿舍墻外緊鄰的兩處路口有嚴(yán)重超標(biāo)與分散的超標(biāo)區(qū)域。

圖4 東北地區(qū)某大學(xué)校區(qū)噪聲污染評(píng)價(jià)圖

4 聲環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果分析

(1)將圖三和圖四對(duì)比，發(fā)現(xiàn)五個(gè)嚴(yán)重超標(biāo)區(qū)域與其對(duì)應(yīng)的功能區(qū)分級(jí)依次是(1,3)[1類];(2,1)[1類];(4,10)[4a 類];(7,1)[1類];(8,3)[1類];(8,10)[1類]。而超標(biāo)的區(qū)域集中分布在學(xué)校的東南北側(cè)的外圍，尤其是東南側(cè)最為集中，恰與三條學(xué)校周邊的主干道統(tǒng)一，因此可以斷定交通噪聲為該校區(qū)噪聲的主要來源。

(2)對(duì)圖二進(jìn)行分析會(huì)發(fā)現(xiàn)如下幾條：①交通噪聲為該校區(qū)的主要晝間噪聲污染源再一次得到確認(rèn)。②校內(nèi)中心區(qū)域的聲環(huán)境狀況較好，噪聲級(jí)較低。③從操場的結(jié)構(gòu)為向西南開的口袋形狀，從噪聲分布可以看到操場的西南處有一個(gè)較大的隔聲缺口，但是由于操場周邊有極高的樹木，尤其是在常年風(fēng)向的下風(fēng)向東、北方向上有高大的樹木，能起到極好的降噪作用，同時(shí)也是由于這種口袋的形狀使得噪聲無法向外擴(kuò)散，而只在這樣一個(gè)區(qū)域內(nèi)疊加降低，但是仍然有待于完善。④道路路口處的噪聲達(dá)到了峰值，與同一條路上的其他點(diǎn)的噪聲比要大，是因?yàn)檐嚵髟诼房谔幐芗?/p>

(3)對(duì)圖二圖四所示與現(xiàn)實(shí)結(jié)合發(fā)現(xiàn)，該校區(qū)的教學(xué)功能區(qū)主要位于南側(cè)，而噪聲污染較為嚴(yán)重的地區(qū)集中于南側(cè)的邊緣，在教學(xué)樓前的高大樹木有極好的降噪功能但是教學(xué)樓處的噪聲仍然超出了功能區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。

(4)專家樓之所以噪聲值較低是由于，周邊植被濃密，且?guī)滋帢浅虱h(huán)抱結(jié)構(gòu)將專家樓圍住，隔離了大部分噪聲，造成的噪聲值降低快。

5 類似校區(qū)及廠區(qū)的降噪方法與經(jīng)驗(yàn)

由于在噪聲以交通噪聲為主要污染源的廠區(qū)或者單位，其噪聲特征普遍具有明顯的四周高，中間低的特點(diǎn)，因此應(yīng)對(duì)此特點(diǎn)予以利用，具體方法如下：

(1)將聲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)從四周到中心一次提高，到中心是要求最嚴(yán)格的區(qū)域，并且在中心位置要適當(dāng)密集布置各職能區(qū)域，以防浪費(fèi)。如該校區(qū)在僅考慮噪聲治理的角度上，圖書館前的低噪聲區(qū)域由于僅僅建設(shè)了一個(gè)廣場而受到了巨大的優(yōu)質(zhì)聲環(huán)境資源浪費(fèi)。

(2)在校區(qū)內(nèi)，尤其是學(xué)校周邊，大量種植高大的喬木等樹種，以達(dá)到隔絕交通噪聲的目的。

(3)一定要注意學(xué)校路口處車流的控制，可以采取單向出口，校區(qū)廠區(qū)內(nèi)交通管制等措施，抑制路口的噪聲。同時(shí)還要協(xié)調(diào)好城建規(guī)劃部門，盡量避免不必要的交通信號(hào)燈及大型的交通樞紐布局在校區(qū)或廠區(qū)的四周。

(4)教學(xué)樓應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離校區(qū)的外環(huán)，優(yōu)先考慮布置在較為靠近中心的部位。同時(shí)寢室也應(yīng)該避免處在校園路口的附近。

(5)對(duì)于該校區(qū)的西南側(cè)推薦西南角設(shè)置一個(gè)較大的植物種植區(qū)域，將原種植的小型灌木更換為大型喬木林這樣會(huì)更有利于阻隔校外噪聲，使體育場和教學(xué)樓的西南角的噪聲值降低，以盡量優(yōu)化該區(qū)域的聲環(huán)境。

[1]凡宸，汪濤，周波濤，何康茂，陳佩珊.噪聲地圖的研究進(jìn)展《環(huán)境工程》 2016-08-30

[2]周旻.基于GIS的噪聲地圖研究[D].華南理工大學(xué)，博士學(xué)位論文，2009.

[3]虞濤.城市噪聲地圖的發(fā)展和應(yīng)用研究《環(huán)境科學(xué)與管理》 2014-01-15 期刊

[4]王鈺.環(huán)境噪聲網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)研究[D].東北石油大學(xué)，2012.

程涵宇(1996- )，安徽淮南人，遼寧工程技術(shù)大學(xué)，環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，環(huán)境科學(xué)專業(yè)14級(jí)，在讀本科。