燕山大學(xué)校園環(huán)境噪聲實測及防治措施模擬研究

【摘要】以燕山大學(xué)為例對其東校區(qū)進行網(wǎng)格化劃分，監(jiān)測噪聲數(shù)據(jù)。同時，對校園內(nèi)環(huán)境噪聲通過軟件CadnaA進行模擬，模擬設(shè)置聲屏障效果，提出噪聲污染防治措施。

【關(guān)鍵詞】校園噪聲; 噪聲監(jiān)測; 噪聲評價; 噪聲地圖

【中圖分類號】TB53【文獻標(biāo)志碼】A

［定稿日期］2023-05-29

［基金項目］2022年大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（項目編號：CXXL2022402）;河北省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目（項目編號：2023GJJG0787）;2023燕中大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)改革與實踐項目（項目編號：2023xjcxcy012）

［作者簡介］李倩（1985—），女，碩士，講師，研究方向為建筑教學(xué)、建筑物理教學(xué)。

0 引言

噪聲污染是人類社會發(fā)展進程中的一種新型環(huán)境污染問題。噪聲污染產(chǎn)生源頭多種多樣，包括城市交通、建筑工程、工業(yè)生產(chǎn)以及人類活動等，對人們的身心健康和生活質(zhì)量產(chǎn)生著越來越嚴(yán)重的影響。傳統(tǒng)噪聲測量手段雖然可以在固定點測量噪聲值，但卻無法對噪聲的分布情況進行精準(zhǔn)直觀的表達(dá)。利用噪聲地圖可以有效地對噪聲進行監(jiān)測和控制，從而提高聲環(huán)境質(zhì)量［1］。高校作為人才培養(yǎng)和科研創(chuàng)新的重要場所，對環(huán)境噪聲要求相對較高，容易收到噪聲干擾。學(xué)生和教師們長時間處于高噪聲環(huán)境下，不僅會引發(fā)聽覺疲勞和壓力反應(yīng)，還可能對身體和心理健康造成更為深刻的影響。因此， 很多學(xué)者進行了校園噪聲的相關(guān)研究，如實測并繪制校園噪聲地圖 ［2-6］；通過實測校園噪聲源并基于聲傳播原理建立校園噪聲預(yù)測模型［7-8］。本文在此研究基礎(chǔ)上，通過實測和模擬對照研方法，以燕山大學(xué)東校區(qū)為例，提出改善校園噪聲方案，并進行模擬檢驗其效果。

1 測量方法

燕山大學(xué)東校區(qū)從功能上有教學(xué)辦公區(qū)、宿舍區(qū)、室外運動區(qū)、園林綠化等，功能分區(qū)見圖1。測量的步驟為：（1）校園平面網(wǎng)格化劃分；（2）按照聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)測量要求測量。學(xué)校的主要功能為科研教育，在區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)中劃分為1類聲環(huán)境功能區(qū)。主要噪聲來自于是交通噪聲、生活噪聲、運動場的吶喊聲和建筑工地的施工噪聲等。

1.1 校園平面網(wǎng)格

為了更加準(zhǔn)確地了解燕山大學(xué)東校區(qū)的噪聲環(huán)境情況，對校園平面按40m×40m劃分網(wǎng)格，隨后在人員不常到達(dá)區(qū)域（如綠化區(qū)）進行網(wǎng)格合并，增大網(wǎng)格尺寸，以求合理減少測量量的同時還能保障環(huán)境噪聲精確度，合并完成后的網(wǎng)格共計205個，如圖2所示。

1.2 測量標(biāo)準(zhǔn)及方法

根據(jù)GB 3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》［9］要求，選用AWA5688聲級計，校園內(nèi)噪聲在2023年3月的工作日，8：00-18：00陸續(xù)監(jiān)測校園內(nèi)晝間環(huán)境噪聲。因校園內(nèi)晚上統(tǒng)一熄燈管理，在熄燈后校園內(nèi)幾乎無環(huán)境噪聲源，因此校園內(nèi)進進行晝間環(huán)境噪聲測量。測試時無雨雪、無雷電，風(fēng)速小于5 m/s，傳聲器距地面的垂直距離為1.2 m，加風(fēng)罩；按照1.1節(jié)劃分網(wǎng)格，在每個網(wǎng)格中心點進行測量，測點距離反射物（地面除外） 的距離均不小于3.5 m。每個點測10 min連續(xù)等效A聲級Leq，共測得205個網(wǎng)格中心點數(shù)據(jù)。

校園外交通噪聲測量時，北側(cè)道路和南側(cè)道路各取3個點，西側(cè)道路選取1個點，北側(cè)和南側(cè)道路測點布置于道路交叉口與校園對應(yīng)道路結(jié)尾處之間等間距布置3個測點，且避開校園出入口和高架橋的影響。西側(cè)道路測點位于路段中間。傳聲器放置于機動車道外側(cè)20 cm處，距地面垂直距離1.2 m，于工作日下午5點和夜間22：30進行實測20 min，取等效A聲級，得到校園外交通噪聲數(shù)值，見表1。

2 噪聲地圖與Cadna模擬

2.1 噪聲地圖

將實測的校園內(nèi)數(shù)據(jù)，以3 dB為刻度單位分不同顏色，將等效聲級Leq數(shù)據(jù)繪制成噪聲地圖（圖3）。

根據(jù)GB3096－2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，大學(xué)屬于文教區(qū)，應(yīng)執(zhí)行“1類聲環(huán)境功能區(qū)”噪聲限值：晝間55 dB，夜間45 dB。從圖中可以看出，因校園周邊道路車流量較大，沿街處的環(huán)境噪聲普遍較高，且高于55 dB，對于運動區(qū)來說影響不大，但對校園內(nèi)生活區(qū)影響較大，校園的學(xué)生宿舍均沿道路布置，靠近道路一側(cè)的宿舍環(huán)境噪聲超標(biāo)。教學(xué)區(qū)位于校園場地較里側(cè)，背景噪聲基本滿足聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。圖中，沿街處有若干測點聲壓級較低，分析原因，可能是測量設(shè)備數(shù)量較少，不同測點測試時間不同，造成因校園外交通噪聲變化致使某些點數(shù)值低于周圍區(qū)域。

2.2 Cadna噪聲模擬

將晝間測得的校園外交通噪聲數(shù)據(jù)及校園內(nèi)道路，廣場，體育運動場的聲壓級輸入于CadnaA軟件進行模擬，得到晝間噪聲分布圖，見圖4。將模擬結(jié)果與實測值對比，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實測值相差較小，可以認(rèn)為模擬結(jié)果相對準(zhǔn)確。

如1.2節(jié)所述，夜間校園內(nèi)僅有偶發(fā)聲源，不再考慮夜間校園內(nèi)部噪聲源，僅考慮校園外部交通噪聲。將夜間外部道路交通噪聲值輸入CadnaA軟件進行模擬計算，得到夜間校園噪聲分布圖，見圖5。從模擬結(jié)果可知，有28.37%范圍的數(shù)據(jù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 校園環(huán)境噪聲污染原因及措施

3.1 原因

從前述分析可以，校園的噪聲源主要為內(nèi)外部交通噪聲及校內(nèi)生活噪聲。學(xué)校相鄰三條道路為城市主干道，車流量均較大，在高峰時段，南側(cè)道路每小時車流量為4 266輛小車及153輛大型車。而生活區(qū)緊鄰主干道，在校園生活區(qū)規(guī)劃及建設(shè)階段，三條路車流量尚未有如此巨大，因此退讓距離不足，導(dǎo)致在城市車流量劇增后生活區(qū)宿舍臨街側(cè)背景噪聲過高。利用CadnaA軟件模擬計算得到沿西側(cè)及北側(cè)道路的學(xué)生宿舍位置見圖6，夜間立面噪聲分布如圖7所示。

從圖中可知，受兩條道路的影響，在轉(zhuǎn)角處宿舍樓背景噪聲最高。秦皇島氣候條件為春秋季涼爽，夏季炎熱時段較短，全年中春夏秋三季均為開窗使用，開窗使用周期較長，室外噪聲通過窗戶進入室內(nèi)，背景噪聲高于民用建筑隔聲規(guī)范規(guī)定值，形成較大干擾。

校園生活噪聲中，聲源主要為上下課學(xué)生說話聲，機動車、電動自行車行駛噪聲，食堂油煙機排風(fēng)噪聲，固定時段的校園廣播及運動區(qū)的聲音。學(xué)生上下課時有說笑聲，且校園較大，不可避免需要車流交通，校園運動區(qū)是校園生活中的一部分也不可避免。食堂油煙機排風(fēng)噪聲影響主要為靠近食堂周邊環(huán)境，校園廣播時段為用餐時間，且廣播時段較短。

3.2 控制措施及啟示

校外噪聲主要為交通噪聲，在規(guī)劃設(shè)計階段，要充分預(yù)估城市發(fā)展后道路的車流量劇增對場地噪聲的影響。在實際使用過程中，當(dāng)噪聲超標(biāo)后，可采取聲屏障及建筑圍護結(jié)構(gòu)隔聲設(shè)計進行處理。沿街處場地邊緣設(shè)置3 m高通長聲屏障后，宿舍立面背景噪聲分布模擬圖如圖8所示。

從圖8可知，設(shè)置聲屏障可改善建筑低層處背景噪聲，但對高層處影響不大。而按照實際使用情況，如果不使用通風(fēng)隔聲窗，增加普通門窗門窗的隔聲性能，僅能改善冬季關(guān)窗使用情況。所以如果全年需要得到改善，在不進行大的建筑改造且保留原有宿舍房間使用功能前提下，則需要更換為價格相對較高的通風(fēng)隔聲窗?；蛘?，犧牲高層處沿街側(cè)宿舍功能，改為為宿舍學(xué)生服務(wù)的公共空間。

3 結(jié)論

校園噪聲監(jiān)測結(jié)果顯示，燕山大學(xué)東校區(qū)噪聲水平相對較高，主要來源道路交通噪聲。在進行了實地測量和使用了CadnaA軟件進行模擬后，確定了使用聲屏障對僅對低層處噪聲污染有較大改善。根據(jù)實驗結(jié)果，建議采取一系列的具體技術(shù)措施來降低噪聲水平，如增加綠化隔離帶、構(gòu)筑隔聲墻和設(shè)置隔聲窗等，以及在規(guī)劃設(shè)計時，充分預(yù)估城市發(fā)展后車流量對場地規(guī)劃及單體建筑設(shè)計的影響，將噪聲不敏感功能的房間設(shè)置于臨街處。有效提升校園的聲環(huán)境質(zhì)量。

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