高速公路聲屏障降噪效果研究

王立璇

(河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院 石家莊市 050000)

0 引言

近年來高速公路的快速普及，對交通運(yùn)輸業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用[1]，但同時(shí)產(chǎn)生的道路交通噪聲污染也成為一個(gè)突出的環(huán)境問題。道路交通噪聲對人們的心理和生理都能產(chǎn)生危害。噪聲引起的心理反應(yīng)主要是煩惱或煩躁，干擾正常思維，使人們精神無法集中，影響工作效率，妨礙休息、睡眠，如果環(huán)境噪聲超過了66dB(A)，一般情況下人們不能進(jìn)行正常的交談。噪聲對人的生理影響體現(xiàn)在聽覺疲勞或聽力損傷[2]。長期工作生活在交通干線兩側(cè)噪聲嚴(yán)重超標(biāo)區(qū)域的人們，持續(xù)不斷的受到噪聲刺激，聽覺敏感性顯著降低，甚至造成暫時(shí)或永久性的聽覺損傷，是噪聲性耳聾的主要誘因[3]。有資料表明噪聲也對人體機(jī)能產(chǎn)生影響，可引起頭暈、頭痛、神經(jīng)衰弱、消化不良等癥狀，從而引發(fā)高血壓和心血管病[4]。

針對高速公路噪聲污染可以從控制噪聲源、控制傳播途徑、接受者采取相應(yīng)防護(hù)措施三個(gè)方面進(jìn)行。其中在高速公路與受聲點(diǎn)之間設(shè)置聲屏障是控制道路交通噪聲傳播途徑的有效方法，可以大大降低噪聲危害。上世紀(jì)60年代發(fā)達(dá)國家開始對聲屏障技術(shù)進(jìn)行研究探索，隨后十幾年間在工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用[5]。1992年我國首例聲屏障在貴陽至黃果樹高速應(yīng)用[6]。本研究選取高速公路有代表性的監(jiān)測區(qū)域，研究聲屏障的降噪效果，同時(shí)通過設(shè)置衰減斷面，監(jiān)測噪聲隨距離的衰減情況，為今后高速公路噪聲防治及環(huán)境影響評價(jià)提供參考。

1 監(jiān)測布點(diǎn)及內(nèi)容、方法

1.1 噪聲監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

選取大廣高速深州至大名段有代表性的高速公路主線，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)選取聲屏障降噪效果監(jiān)測點(diǎn)，同時(shí)設(shè)置衰減斷面進(jìn)行噪聲監(jiān)測，以監(jiān)測交通噪聲的衰減情況。

1.2 聲屏障降噪效果監(jiān)測內(nèi)容、方法

1.2.1監(jiān)測點(diǎn)位

聲屏障降噪效果監(jiān)測包括敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和聲屏障降噪效果監(jiān)測兩部分。敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位選擇在聲屏障后方被保護(hù)敏感點(diǎn)前1 m處位置，同時(shí)選擇無聲屏障的開闊地帶且與聲屏障后方監(jiān)測點(diǎn)等距離的位置作為對照點(diǎn)進(jìn)行同步監(jiān)測。聲屏障降噪效果監(jiān)測點(diǎn)位分別選擇在聲屏障后10m、20m、30～60m處，每處各設(shè)1個(gè)點(diǎn)。此外在無聲屏障的開闊地帶距離道路路肩10m、20m、30～60m處各設(shè)一個(gè)對照點(diǎn)。對照點(diǎn)與聲屏障后監(jiān)測點(diǎn)之間距離大于100m。

1.2.2監(jiān)測方法

按照 《聲屏障聲學(xué)設(shè)計(jì)和測量規(guī)范》HJ/T 90—2004中插入損失的間接法測量的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行監(jiān)測。

1.2.3監(jiān)測項(xiàng)目

各監(jiān)測點(diǎn)晝間和夜間分別給出L10、L50、L90、LAeq。

1.2.4監(jiān)測頻率

連續(xù)監(jiān)測2d，每天晝間監(jiān)測2 次，夜間監(jiān)測2 次(夜間22：00—24：00 和24：00—6：00各1次)，每次監(jiān)測20min，監(jiān)測同時(shí)記錄車流量，車型分別按大、中、小型分類統(tǒng)計(jì)。

1.3 衰減斷面監(jiān)測

1.3.1監(jiān)測點(diǎn)位

所選路段高速公路線路平直，與彎段、橋梁距離均大于200m，縱坡坡度小于1%，監(jiān)測范圍內(nèi)運(yùn)營車輛能夠正常行駛，高速公路兩側(cè)開闊且無屏障。分別在距離高速公路中心線40m、60m、80m、120m和200m處設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位。監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置如圖1。

圖1 衰減斷面監(jiān)測布點(diǎn)圖

1.3.2監(jiān)測方法

按照《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行監(jiān)測。5個(gè)點(diǎn)位同步監(jiān)測，監(jiān)測同時(shí)記錄車流量，按大、中、小型車分類統(tǒng)計(jì)。

1.3.3監(jiān)測項(xiàng)目

各監(jiān)測點(diǎn)晝間和夜間分別給出L10、L50、L90、LAeq。

1.3.4監(jiān)測頻率

連續(xù)監(jiān)測2d，每天晝間監(jiān)測2次，夜間監(jiān)測2次，每次監(jiān)測20min，監(jiān)測斷面5個(gè)點(diǎn)位同時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)段與敏感點(diǎn)監(jiān)測時(shí)段一致。

2 結(jié)果分析

2.1 聲屏障降噪效果分析

2.1.1敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果分析

敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果見表2。

表2 敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測

對敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了2d監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如表2。由表2可知，敏感點(diǎn)處噪聲級與對照點(diǎn)處的噪聲級相比較，噪聲級均有不同程度的下降，其中晝間降噪量一般在2.2～4.3 dB(A)，夜間的降噪量在6.3～6.9 dB(A)。在連續(xù)監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)，晝間的降噪量均低于夜間的降噪量。這可能與車流量及車型有關(guān)。監(jiān)測結(jié)果顯示，在晝間第一天監(jiān)測中，當(dāng)車流量為1012輛，其中含大型車304輛時(shí)，降噪量為2.8 dB(A)；車流量為922輛時(shí)，含大型車276輛時(shí)，降噪量為4.3 dB(A)。晝間第二天監(jiān)測中，車流量為922輛時(shí)，大型車為267輛，降噪量為2.2 dB(A)；車流量為807輛時(shí)，大型車226輛時(shí)，降噪量為3.1 dB(A)。夜間的車流量明顯低于晝間車流量，且大型車、中型車、小型車的車流量與晝間相比較均下降，由于高速公路噪聲主要是由于車輛在行駛過程中產(chǎn)生的，這就直接導(dǎo)致夜間噪聲級低于晝間噪聲級。

對于第一天晝(2)與第二天晝(1)在總車流量相同的情況下，敏感點(diǎn)處的噪聲量分別是57.0 dB(A)和57.3 dB(A)，基本一致，但對照點(diǎn)處噪聲量分別為61.3 dB(A)和59.5 dB(A)，相差1.8 dB(A)。這可能與監(jiān)測點(diǎn)位的選取有關(guān)，敏感點(diǎn)聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位選擇在聲屏障后方被保護(hù)敏感點(diǎn)前1 m處進(jìn)行，對照點(diǎn)選擇在無聲屏障的開闊地帶且與聲屏障后方監(jiān)測點(diǎn)等距離處，由監(jiān)測結(jié)果可知聲屏障對高速公路交通噪聲有良好的降噪效果。

2.1.2有、無聲屏障監(jiān)測結(jié)果分析

對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行有、無聲屏障聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，監(jiān)測期間二天的晝間降噪效果對比見圖2，夜間聲屏障降噪效果對比見圖3。

圖2 晝間聲屏障降噪效果

圖3 夜間聲屏障降噪效果

從圖2、圖3中可以看出，距離聲屏障分別為10m、20m、30m處及敏感點(diǎn)位置晝間、夜間有聲屏障處比無聲屏障處的噪聲強(qiáng)度均顯著降低，噪聲強(qiáng)度降幅一般在2.55～9.95 dB(A)，平均降噪值為6.91dB(A)。最大降噪值出現(xiàn)在第一天監(jiān)測夜間距離聲屏障10m處，噪聲強(qiáng)度下降9.95 dB(A)。最小降噪值出現(xiàn)在第二天晝間敏感點(diǎn)處，噪聲強(qiáng)度下降2.55 dB(A)。第一天晝間監(jiān)測結(jié)果當(dāng)顯示距離聲屏障10m時(shí)，噪聲強(qiáng)度下降6.70 dB(A)；距離聲屏障20m時(shí)，噪聲強(qiáng)度下降5.50 dB(A)；距離聲屏障20m時(shí)，噪聲強(qiáng)度下降4.95 dB(A)；敏感點(diǎn)處噪聲強(qiáng)度下降3.55 dB(A)，說明隨著監(jiān)測點(diǎn)與聲屏障距離的增加，降噪效果有一定差距。由圖2、圖3可知聲屏障對于高速公路噪聲的降噪效果較好，可以保護(hù)人們的工作、生活環(huán)境，減少噪聲對人體的危害。

聲屏障具有的良好降噪效果與聲屏障的降噪原理有關(guān)。高速公路車輛行駛過程中產(chǎn)生的噪聲在空氣中傳播時(shí)，當(dāng)聲波傳播到聲屏障，由于聲屏障壁面的阻礙作用，部分聲波能夠越過聲屏障的頂端，繞射到達(dá)受聲點(diǎn)，在此過程中使噪聲級衰減，降低噪聲對受聲點(diǎn)的影響；同時(shí)部分聲波可以在聲屏障的壁面發(fā)生反射，最后有部分聲波可以穿透聲屏障壁面到達(dá)受聲點(diǎn)。聲波的繞射、反射可以有效降低道路交通噪聲聲級，但聲屏障對透射聲的影響一般不考慮。這樣處于聲影區(qū)的人們就能明顯感到噪聲減弱了。

2.2 高速公路噪聲隨距離衰減結(jié)果分析

通過對高速公路交通噪聲衰減斷面進(jìn)行監(jiān)測，高速公路噪聲隨距離的衰減情況見圖4，車流量監(jiān)測情況如圖5。

圖4 高速公路噪聲隨距離衰減變化圖

圖5 車流量監(jiān)測結(jié)果

由圖4可知，在高速公路噪聲的衰減斷面監(jiān)測中，隨著監(jiān)測點(diǎn)距路中心線距離的逐漸增大，噪聲監(jiān)測值出現(xiàn)明顯的衰減。當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)距道路中心線40m時(shí)，晝間等效連續(xù)聲級值在63.00～64.2dB(A)之間；當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)距道路中心線200m時(shí)，晝間等效連續(xù)聲級值在57.20～57.70dB(A)之間，晝間最遠(yuǎn)測點(diǎn)較最近測點(diǎn)噪聲衰減6.6～7.00dB(A)。夜間監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)距道路中心線40m時(shí)，等效連續(xù)聲級值在57.8～58.70dB(A)之間；當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)距道路中心線200m時(shí)，夜間等效連續(xù)聲級值在47.50～49.30dB(A)之間，夜間最遠(yuǎn)測點(diǎn)較最近測點(diǎn)噪聲衰減9.20～11.2dB(A)。監(jiān)測結(jié)果顯示，在晝間、夜間距離公路中心線120m可達(dá)到2類標(biāo)準(zhǔn)。

由圖5可知，晝間最近測點(diǎn)與最遠(yuǎn)測點(diǎn)間小型車占車流量總量的57.38%左右，中型車占10.77%左右，大型車占31.85%左右。夜間車輛中最近測點(diǎn)與最遠(yuǎn)測點(diǎn)間小型車占車流量總量的51.05%左右，中型車占13.16%左右，大型車占35.80%左右。由監(jiān)測結(jié)果可知，監(jiān)測路段車流量較穩(wěn)定，晝夜間車型均已小型車為主，大型車、中型車在夜間所占比例略有增大。由于夜間車流量僅占晝間車流量的22.25%，這就導(dǎo)致夜間的噪聲監(jiān)測中等效聲級值下降。

3 結(jié)語

(1)聲屏障對于高速公路交通噪聲的降噪效果良好。聲屏障的降噪值在2.55～9.95 dB(A)左右，平均降噪值為6.91dB(A)。聲屏障的降噪效果與聲屏障距受聲點(diǎn)的距離有關(guān)，隨距離的變化，降噪效果出現(xiàn)一定波動(dòng)。

(2)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，隨著監(jiān)測點(diǎn)距路中心線距離由近至遠(yuǎn)，噪聲監(jiān)測值呈規(guī)律衰減，受聲點(diǎn)距離高速公路中心線120m時(shí)滿足2類標(biāo)準(zhǔn)的要求。