CADNA/A在南京市城市交通噪聲預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

徐文文 許雪記 殷承啟 周 超

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇南京 210000）

引言

近年來，南京市綜合交通現(xiàn)代化建設(shè)取得了快速進(jìn)展，有效緩解了日益增長(zhǎng)的交通壓力。但由于交通量的快速增長(zhǎng)，南京市主城區(qū)多條快速路（高架橋）的交通噪聲污染也日益突出，周圍居民的生活環(huán)境因此受到很大影響，交通噪聲擾民投訴不斷增多，此類問題已不是個(gè)案，涉及面較廣，已成為“城市病”的主要表現(xiàn)形式之一，有關(guān)資料表明，城市環(huán)境噪聲中有70%左右來自交通污染[1]。隨著世界許多國(guó)家對(duì)交通噪聲機(jī)理的研究，發(fā)現(xiàn)交通噪聲定點(diǎn)監(jiān)測(cè)這種研究方法耗資過大，且獲得的數(shù)據(jù)有時(shí)也很難保證典型性和客觀性。因此，20世紀(jì)80年代以來各國(guó)又進(jìn)行了關(guān)于交通噪聲的預(yù)測(cè)研究，其中主要有美國(guó)聯(lián)邦高速公路管理局1978年12月發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級(jí)LAeq為評(píng)價(jià)指標(biāo)的FHWA高速公路交通噪聲預(yù)測(cè)模型[2]，英國(guó)交通部于1988年發(fā)布的以統(tǒng)計(jì)百分?jǐn)?shù)聲級(jí)L10為評(píng)價(jià)指標(biāo)的CRTN88模型[3]，德國(guó)交通部公路建設(shè)司發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級(jí)LAeq為評(píng)價(jià)指標(biāo)的RLS90模型[4]，將上述噪聲預(yù)測(cè)理論模型與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)相結(jié)合,可以客觀有效地分析交通噪聲對(duì)目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生的影響。國(guó)內(nèi)目前還沒有正式的官方標(biāo)準(zhǔn)交通嗓聲預(yù)測(cè)模型，基于德國(guó)RLS90模型開發(fā)的Cadna/A軟件在我國(guó)當(dāng)前的環(huán)境影響評(píng)價(jià)以及其他噪聲預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作中也有著較為廣泛的應(yīng)用。

1 關(guān)于噪聲預(yù)測(cè)軟件Cadna/A

Cadna/A是基于德國(guó)RLS90通用計(jì)算模型的噪聲模擬預(yù)測(cè)軟件，RLS90模型對(duì)道路車流量、車型比、車速、道路表面、道路坡度、聲屏障形式、三維地形、建筑立面的吸聲性能、氣象條件等均有考慮,可計(jì)算噪聲在道路兩旁的屏障或建筑物間的多重反射，適用于道路交通噪聲的預(yù)測(cè)。該軟件主要計(jì)算依據(jù)包括HJ2.4-2009、RLS90、ISO9613等標(biāo)準(zhǔn)，并采用專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)認(rèn)可的方法進(jìn)行修正，計(jì)算精度經(jīng)德國(guó)環(huán)保局檢測(cè)得到認(rèn)可，并已通過環(huán)保部環(huán)境工程評(píng)估中心評(píng)審認(rèn)證，軟件可以三維模擬區(qū)域聲級(jí)分布。

2 CADNA/A在南京市城市交通噪聲預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

選取南京市主城區(qū)應(yīng)天大街高架快速路段，高架設(shè)計(jì)車速為80km/h，高架高度約為10m，基于南京市交管局相關(guān)路段道路交通視頻監(jiān)控資料，采用人工計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)相應(yīng)路段和時(shí)段的車流量以及車型比數(shù)據(jù)，所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與《南京市主城區(qū)道路交通運(yùn)行狀況年度分析（2015）》公布的數(shù)據(jù)有較好對(duì)應(yīng)性。選取應(yīng)天大街沿線典型敏感點(diǎn)，通過Cadna/A軟件對(duì)交通噪聲縱向傳播規(guī)律以及水平傳播規(guī)律進(jìn)行分析，探討Cadna/A軟件在南京市城市交通噪聲預(yù)測(cè)中的應(yīng)用。

2.1 代表性敏感點(diǎn)分析與討論

華潤(rùn)悅府位于應(yīng)天大街旁，屬于高架段快速路旁的代表性敏感點(diǎn)，臨路首排、二排樓層高度為32層，首排距應(yīng)天大街高架中心線70m，二排距應(yīng)天大街中心線137m，根據(jù)交通量統(tǒng)計(jì)，噪聲預(yù)測(cè)時(shí)，晝間采用平峰時(shí)間中午12:00，夜間采用最不利時(shí)段22:00交通量數(shù)據(jù)，利用Cadna/A預(yù)測(cè)華潤(rùn)悅府受應(yīng)天大街高架影響的噪聲分布情況，詳情見圖1。結(jié)合圖表可知，應(yīng)天大街代表性敏感點(diǎn)華潤(rùn)悅府臨路首排各樓層晝夜噪聲值均超過標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)率為100%，華潤(rùn)悅府首排晝間噪聲最大值為70.2分貝，夜間噪聲最大值為65.6分貝，均出現(xiàn)在7-11層，晝間最大超標(biāo)量為10.2分貝，夜間最大超標(biāo)量為15.7分貝。華潤(rùn)悅府二排晝夜噪聲基本超標(biāo)，晝間最大噪聲值為63.3分貝，夜間最大噪聲值為59.5分貝，21層以上樓層噪聲已趨于穩(wěn)定，晝間最大超標(biāo)量為3.3分貝，夜間最大超標(biāo)量為9.5分貝。由上述可見，華潤(rùn)悅府敏感點(diǎn)在晝夜高峰期時(shí)，噪聲超標(biāo)較嚴(yán)重。

圖1 華潤(rùn)悅府噪聲垂直分布折線圖

2.2 聲屏障降噪效果預(yù)測(cè)

以內(nèi)環(huán)南線段華潤(rùn)悅府首排為例，研究不同高度直立型聲屏障，不同延伸長(zhǎng)度聲屏障、中分帶側(cè)分帶聲屏障以及全封閉聲屏障的降噪效果。

2.2.1 不同高度聲屏障降噪效果研究

在應(yīng)天大街高架側(cè)分帶設(shè)置3m、4m以及5m直立型聲屏障，聲屏障在敏感點(diǎn)兩側(cè)延伸80m，華潤(rùn)悅府垂向預(yù)測(cè)結(jié)果見圖4，華潤(rùn)悅府首排各樓層不同高度聲屏障預(yù)測(cè)值見表2。

結(jié)合圖表可知，因華潤(rùn)悅府段車流量大，聲源數(shù)值高，道路側(cè)分帶安裝直立性聲屏障后，首排仍難以達(dá)到2類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比各種類型聲屏障降噪效果，可見3m直立式聲屏障可較好遮擋7層及以下樓層，7層以上降噪效果較差；4m直立式聲屏障可較好遮擋9層及以下樓層，9層以上降噪效果較差；5m高直立型聲屏障可較好遮擋13層及以下樓層，13層以上降噪效果較差，由此可以看出，對(duì)于華潤(rùn)悅府首排敏感點(diǎn)，普通直立性聲屏障的遮擋效果一般，僅對(duì)低樓層具有較好的降噪效果。

圖2 3m、4m、5m高度聲屏障下華潤(rùn)悅府聲場(chǎng)分布

2.2.2 不同長(zhǎng)度聲屏障降噪效果研究

以在應(yīng)天大街高架側(cè)分帶設(shè)置5m聲屏障為基礎(chǔ)，探討聲屏障在華潤(rùn)悅府兩側(cè)延伸40～120m（每間隔20m）的情況下，華潤(rùn)悅府首排的噪聲分布情況，詳情見下圖，由圖可以看出，增加聲屏障長(zhǎng)度，對(duì)于13層以上噪聲改善效果較差，對(duì)于13層以下，聲屏障在敏感點(diǎn)兩側(cè)延伸距離從40m增加到80m時(shí)，噪聲可降低1～2分貝，對(duì)于80m以上，再增加聲屏障長(zhǎng)度時(shí)，降噪量的改善效果較差，因此對(duì)于華潤(rùn)悅府，綜合降噪效果以及經(jīng)濟(jì)因素，聲屏障在兩側(cè)延伸80m最合適。

圖3 不同長(zhǎng)度聲屏障下華潤(rùn)悅府敏感點(diǎn)晝夜噪聲預(yù)測(cè)值

2.2.3 其他形式聲屏障降噪效果分析

通過上述分析可以看出，對(duì)于華潤(rùn)悅府敏感點(diǎn)，在高架側(cè)分帶安裝5m高聲屏障，并延伸80m，首排仍難以達(dá)到2類標(biāo)準(zhǔn)，有必要探討在高架側(cè)分帶以及中分帶安裝聲屏障以及安裝全封閉聲屏障的降噪效果，安裝雙道聲屏障以及全封閉聲屏障的華潤(rùn)悅府垂向噪聲預(yù)測(cè)見下圖。

由圖可以看出，對(duì)于7-19層敏感點(diǎn)，在側(cè)分帶以及中分帶安裝聲屏障相比于僅在側(cè)分帶安裝聲屏障增加1～3分貝的降噪量，對(duì)于19層以上以及7層以下，安裝雙道聲屏障與安裝單聲屏障的降噪效果基本類似；由圖可以看出，安裝全封閉聲屏障的降噪效果較好，對(duì)于低樓層敏感點(diǎn)，可達(dá)2類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于敏感點(diǎn)高層，相比于安裝普通聲屏障，降噪量可增加5分貝以上。

圖4 不同形式聲屏障下華潤(rùn)悅府敏感點(diǎn)晝夜噪聲預(yù)測(cè)值

2.3 Cadna/A模型驗(yàn)證

以應(yīng)天高架內(nèi)環(huán)南線處宏瑞廣場(chǎng)為例，通過對(duì)宏瑞廣場(chǎng)監(jiān)測(cè)得出該敏感點(diǎn)噪聲現(xiàn)狀，并記錄實(shí)時(shí)車流量，將弘瑞廣場(chǎng)各樓層室外噪聲實(shí)測(cè)值以及相同源強(qiáng)下利用Cadna/軟件計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，詳情見表，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，二者有著較高度的吻合性，由此可見，Cadna/A模型在城市快速路中的預(yù)測(cè)結(jié)果是可信的。

圖6 敏感點(diǎn)噪聲實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

結(jié)語(yǔ)

利用Cadna/A軟件對(duì)南京市主城區(qū)應(yīng)天高架沿線典型敏感點(diǎn)進(jìn)行聲環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行模擬分析，將模擬值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，重點(diǎn)探討不同形式聲屏障的降噪效果，有助于針對(duì)不同樓層的影響程度采取具體的噪聲控制措施，避免因采取統(tǒng)一的降噪手段而造成不必要的浪費(fèi)，得出的主要結(jié)論有以下幾點(diǎn)：

（1）首排噪聲垂直分布峰值并非出現(xiàn)在與道路水平樓層，峰值往往出現(xiàn)在相對(duì)較高的樓層，其具體高度與首排距離道路邊界線距離呈正相關(guān)。對(duì)于華潤(rùn)悅府敏感點(diǎn)，噪聲預(yù)測(cè)值最大值晝夜均出現(xiàn)在7-11層。

（2）臨路首排隨著樓層升高達(dá)到一定高度噪聲值在1-2分貝內(nèi)窄幅震蕩趨于穩(wěn)定，沒有明顯衰減。第二排噪聲垂直分布情況由于繞射現(xiàn)象，峰值均出現(xiàn)在較高層。

（3）以華潤(rùn)悅府首排為例，研究不同高度直立型聲屏障，聲屏障不同延伸長(zhǎng)度，中分帶側(cè)分帶聲屏障以及全封閉聲屏障的降噪效果，通過預(yù)測(cè)可以看出護(hù)欄上3m高聲屏障對(duì)于7層及以下樓層的降噪效果較好，4m高聲屏障對(duì)于9層及以下樓層的降噪效果效果較號(hào)，5m聲屏障對(duì)于13層及以下樓層的降噪效果較好；聲屏障在敏感點(diǎn)兩側(cè)延伸40～120m時(shí)，綜合降噪效果以及經(jīng)濟(jì)因素，80m的延伸長(zhǎng)度最合適；中分帶以及側(cè)分帶雙道聲屏障相比于側(cè)分帶單聲屏障對(duì)于7～19樓層可增加1～3分貝的降噪量；對(duì)于敏感點(diǎn)高層，全封閉聲屏障相比于普通聲屏障可增加5分貝的降噪量。

（4）在限速模擬中可知，應(yīng)天大街高架限速每降低10km/h，華潤(rùn)悅府首排每層噪聲預(yù)測(cè)值降低1～2分貝。