平原高速公路交通噪声对两侧敏感区域影响的探讨

随着我国高速公路建设的快速发展,对交通运输与经济发展起到了巨大的推动作用。同时对高速公路沿线两侧的环境造成了一定的影响,尤其是在距离路肩100m 以内敏感区域的声环境有很大的影响,由过去(高速公路未通行时) 较安静的环境(昼间噪声≤55dB (A) 、夜间噪声≤40dB(A) ) ,变成影响生活、休息的烦躁环境(夜间噪声
≥55dB(A) ) 。而受影响的居民的环保意识与法制观念[1、2 ] 在不断增强,高速公路交通噪声已越来越成为环境噪声管理与监测中的焦点问题。LH高速公路处在平原地区,是京沪高速公路的重要一段,属于典型的平原高速公路。目前该高速公路通行的车流量比较大。该公路的环评报告书依据导则[3 ] 推荐的模式,对公路两侧敏感区域的声环境影响进行了预测。其预测结果与环保验收监测结果相比,偏差较大。对此,本文以LH 高速公路交通噪声对两侧敏感区域影响的实测状况进行分析研究,其结果对于平原高速公路交通噪声的管理与治理提供相应的参考。
1 　LH 高速公路环评预测的噪声结果
111 　LH 路段交通量的预测状况
高速公路交通噪声对两侧敏感区域影响的程度与范围,主要是由运行的车辆噪声与通行车流量的大小等因素决定。LH 路段近期预测的车流量如表1 所示。

　预测的结果表明,昼间的平均车流量是夜间平均车流量的3165 倍。通行的汽车车种构成比为大型车33 % ,中型车25 % ,小型车42 %。
112 　LH 公路交通噪声对两侧不同距离影响的预测结果LH高速公路的路堤高度为0～6m。路两侧敏感区域所对应的路段为路堤,其高度为3～5m ,相应的两侧不同距离的噪声在2005 年预测的结果为每位置的昼间等效声级Ld 均高于夜间等效声级Ln 的516dB (A) 。在距路肩30～100m 范围内,在路堤高度为3m 的路段,当距路肩的距离加倍,噪声级降低311～510 dB (A) ;在路堤高度为5m 的路段,当距路肩的距离加倍,噪声级降低110～218 dB(A) 。在距路肩100～200m 范围内,在路堤高度为3～5m 的路段,距路肩的距离加倍,噪声级降低812 dB(A) 。距路肩25m 以外区域的昼间噪声不高于70 dB (A) ,距路肩120m 以外区域的夜间噪声不高于55 dB(A) 。
2 　LH 高速公路交通噪声的实际状况
211 　LH 路段的交通量
高速公路交通噪声的高低,以及对两侧敏感区域影响的程度与范围,与在公路上行驶的车流量有很大关系。为此,在进行噪声监测的同时,对通行的车流量实况进行了记录。具体结果如表2所示,汽车车种构成比例实况如表3 所示。


实际记录的结果表明,LH 路段通行的车流量为设计流量(折合小客车4～5 万辆P日) 的40 %～60 % ,实际车流量是环评报告2005 年预测结果的1100～1113 倍。其中,昼间通行的平均每小时的车流量大于夜间通行的平均每小时的车流量,而对路两侧区域噪声影响大的大型车的流量,夜间却高于昼间。折合小客车的流量是环评报告005
年预测结果的1113～1130 倍,昼、夜间平均每小时的车流量相近。通行的汽车类型构成比为大型车最大,夜间均高于50 %。
212 　LH 路段交通噪声随时间变化的状况在路堤高度为3m ,距路肩60m 的X 敏感区域与50m 的Y敏感区域,公路交通噪声直接影响处,各设了一个24 小时连续测量的点位,传声器距地面112m ,垂直指向路面,连续测量两天,其测量结果如图1 所示。

　交通噪声的24 小时连续测量结果表明,同一点位每一天的小时等效声级噪声昼间变化幅度多在5～6 dB(A) ,每天12 :00～15 :00 时段的噪声是一天中的低噪声,昼间任意时段每小时的等效声级LAeq与昼间等效声级Ld 相比,有80 %以上的差值≤3dB (A) 。每一天的小时等效声级噪声夜间变化幅度多在2～3 dB (A) ,夜间任意时段每小时的等效声级LAeq与夜间等效声级Ln 相比,有85 %以上的差值≤2dB (A) 。在一定的时期内,有70 %以上时间的噪声状况为Ld - Ln < 0 ,变化幅度多在215 dB(A) 之内。相近几天的Ld 的变化幅度小于2 dB(A) ,Ln 的变化幅度小于1 dB(A) 。
213 　LH 路段交通噪声的频谱分布状况在距路肩25m 的某路边处,用2 台噪声测量
仪器进行了拟同步交通噪声的频谱测量,参照仪器在5～90min 的时间内,其测量结果在6310～6315 dB(A) 摆动,即在测量的时间内,交通噪声的源强变化情况较小,其频谱分布情况如表4 所示。

　表4 中各倍频带声压级计算的A 声级与总声压级结果分别为6313 dB(A) 与8116dB ,这与测量的A 声级6312 dB (A) 与总声压级( F) 8115dB 相比,仅差011dB ,说明测量的准确度是很高的。该交通噪声的频谱分布表明,对“A”声级贡献大的倍频带为125Hz、250Hz、500Hz、1kHz 与2kHz 的声级,其合成的A 声级为6219 dB (A) ,这与总A 声级6312 dB(A) 相比,差值只有013 dB(A) 。
3 　LH 路段交通噪声对两侧影响的程度和范围
311 　不同路堤高度交通噪声衰减的计算LH 公路两侧敏感区域所对应的路段为路堤,其高度为3～5m ,路基宽度为26m ,横截面示意图如图2 所示。
其中H 是将运行车辆视为点声源时地面的高度。D 是点声源到路肩的水平距离,可视为各车道中心线到路肩的距离。X为受声点R 离路肩的水平距离,测点R 离地面的高度为h1 ,路堤高
度为h ,由此可得路肩到路边声照区的水平临界距离X0 :
X0 = D( h - h1 )PH (1)
　　当X < X0 时,属于声源直达声不能直达的声影区;当X > X0 时,属于声源直达声能直达的声照区。对于该公路的具体情况,各参数选取如下:
车辆噪声是由发动机、排气、风扇、轮胎及车体振动等噪声组成,可近似地将其等效为一个位于发动机附近的点声源。综合考虑汽车各种噪声,H 取016m 较为合适;根据LH 高速公路设计技术指标,来往车道等效中心线距路边的距离分别取D1 为710m ,D2 为1910m;h1 为112m。对于高度为3～5m 的路堤,利用以上各参数的取值,求出D1 为710m 的声影区和声照区的分界值X0 为21～44m。D2 为1910m 的X0 为57～
120m。
图3 是路面结构横截面示意图,在声源S 和受声点R 之间相当于存在一个高度为AB 的声屏障。该声屏障的长度可看作无限长,该噪声源可看作拟无限长的线声源。此状况引起附加声衰减衍射理论的菲涅尔半波常数N 为:

　式中, C 是空气中的声速,取值为340mPs ; f
是车辆辐射噪声的平均频率,根据测量结果取
1000Hz。当N < 0 时,表示测点不在声影区。
根据无限长线声源和无限长声屏障的声衰减
量ΔL 与菲涅尔半波常数N 的关系,以及大气的吸声、地面草皮等吸声的因素求出:在距路肩距离25～100m 范围内,在路堤高度为3m 的路段,距路肩的距离加倍,噪声级降低210～410 dB(A) ;在路堤高度为5m 的路段,距路肩的距离加,噪声级降低115～310 dB(A) 。在距路肩距离100～200m 范围内,在路堤高度为3～5m 的路段,距路肩的距
离加倍,噪声级降低410～810 dB(A) 。
312 　实际监测的衰减结果
经过多次实际测量,LH 路段交通噪声在非直线水平段同一个断面的两侧,随着距路肩的距离增加,其衰减状况一般是不一样的。该路段在上坡侧向与下坡侧向断面衰减测量结果如表5 所示。
交通噪声衰减的实际测量结果表明,在下坡侧向的区域中,Leq25 - Leq50 = 113 dB (A) (角下标数字表示距路肩的距离,下同) , Leq50 - Leq100 =215 dB(A) ,Leq100 - Leq200 = 718 dB (A) ;在上坡侧向的区域中, Leq25 - Leq50 = 113 dB (A) , Leq50 -Leq100 = 214 dB (A) ,Leq100 - Leq200 = 413 dB (A) 。上坡侧向距路肩100m 与200m 的噪声为5918 dB(A) 和5515dB (A) , 与下坡侧向距路肩25m 与100m的噪声为5917dB(A) 和5519dB(A) 相比很接近。这表明上坡侧向路外的交通噪声比下坡侧向路外的交通噪声强度大,影响的区域范围也大。水平直线段的测量结果介于上坡侧向与下坡侧向
之间。京沪高速公路山东境内其它路段的噪声衰减状况测量结果如表6 所示。


　表5 与表6 的噪声衰减测量结果与理论计算结果相比,是比较一致的。
4 　结论
综合京沪高速公路山东境内路段交通噪声衰减测量的结果,在车流量高于9000 辆P日(折合小客车20000 辆P日) 状况下,平原高速公路在平直路段的两侧与下坡侧向,距路肩25m 以内的敏感区域、靠近公路的第一排敏感建筑物,昼夜间受影响的交通噪声高于60 dB (A) ;距路肩100m 以内的敏感区域、靠近公路的第一排敏感建筑物,昼夜间受影响的交通噪声高于55 dB (A) 。在上坡侧向,距路肩50m 以内的敏感区域、靠近公路的第一排敏感建筑物,昼夜间受影响的交通噪声高于60 dB(A) ;距路肩200m 以内的敏感区域、靠近公路的第一排敏感建筑物,昼夜间受影响的交通噪声高于55 dB(A) 。