基于Noise System 軟件的城市高架橋噪聲預測研究

張三香

（廈門市政南方海洋科技有限公司 福建廈門 361000）

0 引言

根據(jù)《2022 年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》，2022 年全國交通干線兩側(cè)區(qū)域夜間聲環(huán)境功能區(qū)達標率僅為70.4%?？梢?，交通噪聲對交通干線兩側(cè)敏感建筑（住宅、學習、醫(yī)院等）的噪聲影響越來越明顯，相關問題也逐漸受到關注。聲屏障作為城市高架橋梁優(yōu)先考慮的噪聲防治措施，如何根據(jù)各類敏感建筑物的特點，合理選擇其長度、高度、類型至關重要。本文借助Noise System 軟件，對擬建道路聲屏障的設計進行研究，為各敏感點選擇合適的聲屏障方案。

1 工程概況

某市政道路按照城市快速路標準建設，設計速度60 km/h，雙向六車道，采用瀝青混凝土路面。主線橋標準寬度27 m，布置為0.5 m 防撞護欄+12.75 m 機動車道+0.5 m 中分帶護欄+12.75 m 機動車道+0.5 m 防撞護欄，橋面離地高度7 m。線路沿線分布有2 個敏感點。本文擬通過Noise System 軟件對各敏感點噪聲進行預測，并比選多個噪聲防治措施方案，以期為各個敏感目標選取最適宜的防治措施。道路沿線敏感目標情況見表1。

表1 道路沿線敏感目標情況一覽表

2 預測軟件介紹及基礎參數(shù)選取

（1）Noise System 噪聲軟件。該預測軟件是根據(jù)《環(huán)境影響評價技術導則 聲環(huán)境》（HJ 2.4—2021）構(gòu)建，基于GIS 的三維噪聲影響評價系統(tǒng)，綜合考慮了預測區(qū)域內(nèi)所有聲源、遮蔽物、氣象要素等因素在聲傳播過程的綜合效應，給出符合技術導則要求的計算結(jié)果。

（2）車流量。本案例預測選用的交通量參數(shù)為道路夜間小時交通量，其中小型車、中型車和大型車流量分別為253、78、54 輛/h。

（3）聲環(huán)境背景值。敏感點A 夜間背景值設定為45.3 dB（A），敏感點B 夜間背景值設定為46.2 dB（A）。

3 敏感點噪聲預測結(jié)果分析及聲屏障方案的選擇

3.1 噪聲預測公式

敏感點噪聲預測所采用的聲疊加公式見式（1）。

式中：Leq，預為預測點環(huán)境噪聲預測值，dB（A）；Leq，貢為預測點交通噪聲貢獻值，dB（A）；Leq，背為預測點環(huán)境噪聲背景值，dB（A）。

3.2 敏感點A

敏感點A 為低矮類建筑群，涉及長度200 m。本次研究選取距離擬建道路最近的1 棟建筑物進行噪聲預測。軟件預測結(jié)果顯示，在未采取措施的情況下，敏感點A 各樓層噪聲預測值在53.6～58.6 dB（A），均超過《聲環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3096—2008）中的2 類夜間標準，需采取降噪措施。

3.2.1 聲屏障高度選擇

根據(jù)《聲屏障聲學設計和測量規(guī)范》的相關要求，道路兩側(cè)聲屏障不宜設置過高，一般不超過6 m［1］。假設道路右側(cè)設置無限長懸臂聲屏障（懸臂高0.5 m、寬0.5 m），建立1、2、3、4、5、6 m 等不同高度的聲屏障模型，預測不同高度聲屏障下敏感點A 噪聲預測值，并給出降噪效果，具體見表2 及圖1。

圖1 不同高度聲屏障降噪效果圖

表2 設置不同高度聲屏障后敏感點A 各樓層噪聲預測值 單位：dB（A）

由表2 可知，假設道路設置無限長懸臂聲屏障，聲屏障高度<3 m 時，敏感點A 部分樓層夜間噪聲預測值仍會超過《聲環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3096—2008）中的2 類夜間標準（夜間≤50 dB（A））；聲屏障高度>4 m 的情況下，敏感點A 各樓層噪聲預測值均能滿足GB 3096—2008 中的2 類夜間標準。

由圖1 可知，聲屏障高度越高，降噪效果越好。但在實際建設過程中，考慮到安全、景觀及造價問題，聲屏障高度不可能無限高。根據(jù)表2 預測結(jié)果，假設道路設置無限長懸臂聲屏障，針對敏感點A 的聲屏障高度可考慮設置4～5 m 高。

3.2.2 聲屏障延伸長度的選擇

實際建設過程中，聲屏障長度同樣不可能無限長。聲屏障長度過短，聲屏障端頭效應嚴重，會大大減小聲屏障的降噪效果；但聲屏障長度過長，也會造成不必要的浪費。因此，在實際評價過程中可利用Noise System 軟件建立模型，針對敏感建筑物保護區(qū)的具體情況，選定一個合適的長度。

聲屏障設計長度為敏感建筑物區(qū)域長度加兩端附加長度，附加長度不宜＜50 m［2］。在選用同一種材質(zhì)、結(jié)構(gòu)及厚度聲屏障的前提下，基于不同高度（4.0、4.5、5.0 m）的聲屏障模型，通過調(diào)整聲屏障延伸長度，采用軟件計算出滿足敏感點A 降噪效果的延伸長度，詳見表3。

表3 設置不同高度、不同延伸長度聲屏障后敏感點A 噪聲預測結(jié)果 單位：dB（A）

根據(jù)表3 預測結(jié)果，滿足敏感點A 聲環(huán)境需求的聲屏障方案有3 個：①設置4.5 m 高懸臂聲屏障，兩端各延長200 m；②設置5.0 m 高懸臂聲屏障，兩端各延長150 m。敏感點A 保護長度為200 m，計算可得方案一需設置聲屏障面積為2 700 m2，方案二需設置聲屏障面積為2 500 m2，詳見表4。聲屏障價格以單位面積收費，方案二既能滿足敏感點聲功能需求，又比較經(jīng)濟實惠。因此，選擇方案二為敏感點A 聲屏障設計方案。

表4 敏感點A 噪聲措施方案

3.3 敏感點B

敏感點B 為高層建筑，預測時分別預測各樓層噪聲預測值。根據(jù)軟件預測結(jié)果，敏感點B 噪聲各樓層噪聲預測值隨著樓層的升高先增加后降低，第3 層達到最大值；從第2 層開始夜間噪聲預測值均超過相應聲功能區(qū)夜間標準，需采取降噪措施。

一般情況下，聲屏障高度越高，其聲影區(qū)越大，聲影區(qū)內(nèi)降噪效果明顯，而在照明區(qū)內(nèi)聲屏障基本不起作用。敏感點B為高層建筑，為盡量讓各樓層均位于聲影區(qū)范圍內(nèi)，本次研究直接考慮單側(cè)設置6 m 懸臂聲屏障的情況下，敏感點B 各樓層噪聲預測值是否能滿足相應的聲功能區(qū)標準。

根據(jù)軟件預測結(jié)果，在采取單側(cè)設置無限長6 m 高懸臂聲屏障（懸臂高0.5 m、寬0.5 m，半封閉聲屏障）的情況下，7 層以下均可滿足相應聲功能區(qū)標準，8 層以上超過相應的聲功能區(qū)標準。由此可見，半封閉聲屏障僅對聲影區(qū)內(nèi)的部分樓層有一定的降噪效果，無法滿足敏感點B 各樓層均符合相應聲功能區(qū)的要求，可考慮設置全封閉聲屏障。

全封閉聲屏障是指在道路上安裝的隧道式聲屏障［2］，可將道路與敏感建筑物完全隔離開，有效降低交通噪聲對外界環(huán)境的影響。為滿足車輛限高和安全行駛要求，全封閉聲屏障的高度≥4.5 m［2］。為更好地與6 m 半封閉聲屏障降噪效果對比，本次研究考慮設置6 m 高全封閉聲屏障。由于Noise System 軟件無全封閉聲屏障模型，采用以道路兩側(cè)各采取6 m 懸臂聲屏障［懸臂高0.5 m、寬13.5 m（半路幅寬）］構(gòu)建全封閉聲屏障模型進行預測。

根據(jù)預測結(jié)果，采取全封閉聲屏障后，對敏感點B 所有樓層均有一定的降噪效果，各樓層均可達到相應的聲功能區(qū)標準。因此，為保證敏感點B 各樓層均滿足相應的聲功能區(qū)標準，敏感點B 對應路段應設置全封閉聲屏障。

采取各類聲屏障后敏感點B 各樓層噪聲預測結(jié)果詳見表5 和圖2，各措施降噪效果詳見圖3。

圖2 采取聲屏障前后敏感點B 各樓層噪聲預測結(jié)果對比圖

圖3 降噪效果對比圖

表5 采取聲屏障前后敏感點B 各樓層噪聲預測結(jié)果 單位：dB（A）

4 結(jié)論

（1）低矮建筑類型，聲屏障降噪效果與聲屏障高度及長度息息相關。實際環(huán)境影響評價過程中，可通過Noise System 軟件建立模型模擬實際情況，為敏感點路段聲屏障設計提供合理的高度及長度參考數(shù)據(jù)，選取滿足相應聲功能區(qū)要求且經(jīng)濟可行的最優(yōu)方案。

（2）半封閉聲屏障僅對其聲影區(qū)內(nèi)的敏感點具有降噪效果，若敏感點為高層建筑，為保證高層住宅的聲環(huán)境質(zhì)量，可考慮設置全封閉聲屏障。

（3）本文選取某市政高架橋梁為案例，采用Noise System建立仿真模型，研究沿線敏感點的聲屏障方案。針對本次研究對象，道路臨敏感點A 一側(cè)可選擇設置半封閉懸臂聲屏障，聲屏障高度5 m、兩端各延長150 m；臨敏感點B 路段選擇設置6 m高全封閉聲屏障；能有效減小交通噪聲對敏感點的影響，保證各敏感點聲環(huán)境質(zhì)量達相應的聲功能區(qū)標準。