某区域市政路网交通噪声对临街建筑的影响研究
摘要
关键词
路网 噪声 影响预测与评价 NOISESYSTEM
正文
随着社会的发展与进步,城中村逐步被拆除,取而代之的是一幢幢高楼和纵横于楼宇间的城市道路。随之而来的交通噪声对周边建筑物的噪声污染影响日益严峻[1]。交通噪声声流动、声级高、干扰时间长、影响范围广,严重扰乱了临街建筑内居民的生活、工作和休息[2]。
目前我国对于市政道路交通噪声对周边影响的预测软件较多,在实际运用中较常见的有环安噪声环境影响评价系统NOISESYSTEM。它是根据声环境影响评价导则构建,基于GIS的三维噪声影响评价系统。软件综合考虑预测区域内所有声源、遮蔽物、气象要素等在声传播过程的综合效应,最终给出符合导则的计算结果。适用于工业项目、公路项目和铁路项目环境噪声的三级、二级和一级评价。
本文通过使用NOISESYSTEM软件,对某区域市政路网临街建筑物水平向及垂向噪声影响进行预测,研究噪声分布规律和影响范围。
1 噪声环境影响预测与评价
该道路对于噪声的影响预测可以按线声源进行处理。交通噪声根据《环境影响评价技术导则 声环境》(HJ2.4-2009)[3]中公路(道路)交通运输噪声预测模型及《公路建设项目环境影响评价规范》(JTGB03-2006)[4]相关模型进行预测。
本评价采用《环境影响评价技术导则-声环境》(HJ2.4-2009)[3]及《公路建设项目环境影响评价规范》(JTGB03-2006)[4]中的有关模式,i型车辆行驶于昼间或夜间的预测点接收到小时交通噪声值模式为:
①第i型车辆行驶于昼间或夜间,预测点接收到小时交通噪声值按下式计算:
式中:Leq(h)i—第i类车的小时等效声级,dB(A);
(L0E)i—第i类车速度为Vi,km/h;水平距离为7.5米处的能量平均A声级,dB(A);
Ni—昼间,夜间通过某个预测点的第i类车平均小时车流量,辆/h;
r—从车道中心线到预测点的距离,m;适用于r>7.5m预测点的噪声预测;
Vi—第i类车的平均车速,km/h;
T—计算等效声级的时间,1h;
Ψ1、Ψ2—预测点到有限长路段两端的张角,弧度。
△L—由其他因素引起的修正量,dB(A),可按下式计算:
△L=△L1-△L2+△L3
△L1=△L坡度+△L路面
△L2=Aatm+Agr+Abar+Amisc
式中:ΔL1—线路因素引起的修正量,dB(A);
ΔL坡度—公路纵坡修正量,dB(A);
ΔL路面—公路路面材料引起的修正量,dB(A);
ΔL2—声波传播途径中引起的衰减量,dB(A);
ΔL3—由反射等引起的修正量,dB(A)。
②总车流等效声级为:
③预测点昼间或夜间的环境噪声预测值计算公式
式中:LAeq预─预测点的环境噪声值,dB(A);
LAeq交─预测点的公路交通噪声值,dB(A);
LAeq背─预测点的背景噪声值,dB(A)。
④第i种车型车辆在参照点的平均辐射噪声级(dB)Loi按下式计算:
小型车
中型车
大型车
式中:VS、VM、VL—分别表示小、中、大型车;
Vi —该车型车辆的平均行驶速度,km/h。
⑤线路因素引起的修正量1
a)纵坡修正量(坡度)
大型车:L纵坡=98×β dB(A)
中型车:L纵坡=73×β dB(A)
小型车:L纵坡=50×β dB(A)
式中:β—公路纵坡坡度,%;该路网沿线纵坡度为0.3%。
b)路面修正量(路面)
道路采用沥青路面,根据评价导则,ΔL路面取值0dB(A)。
c)声波传播途径中引起的衰减量(2)
Aatm—大气吸收引起的倍频带衰减,dB(A)
Agr —地面效应引起的倍频带衰减,dB(A)
Abar—声屏障引起的倍频带衰减,dB(A)
Amisc—其他方面效应引起的倍频带衰减,dB(A)
根据路网周边敏感点分布情况及建筑物特征,在水平方向,预测点位于不同的声环境功能区面向道路首排位置。在垂直方向,对于首排敏感点建筑为三层以下的房屋,预测点选择在位于建筑物临路一层窗户处,距离地面高度为 1.2m。对于首排敏感点建筑在三层以上的房屋,根据建筑高度选取具有代表性的层数高度进行预测。
选取路网近期(2021年)、中期(2027年)和远期(2035年)的车流量,根据车流量、车型比估算出道路噪声源强,然后进行噪声水平声场的扩散计算,给出噪声达标距离,并分析近期、中期和远期道路噪声影响的变化情况。
选取干路近期、中期和远期参数,进行噪声垂直声场预测。选取中期道路参数,给出不同距离处垂向各高度达标情况。
1.3 预测参数
(1)设计交通量
该路网包括市政干路、支路,评价选取市政干路进行预测评价。干路2021年6月30日建成通车,设计运行年限为15年。本次评价选取干路运行第1年(2021年,近期)、第7年(2027年,中期)、第15年(2035年,远期)进行预测分析。本区域不涉及大型车辆,各特征年换算后的小时平均车流量、预测车型比如下。
表1 各特征年换算后的小时平均交通流量预测表 单位:辆/h
道路名称 | 车型 | 2021年 | 2027年 | 2035年 | |||
昼间 | 夜间 | 昼间 | 夜间 | 昼间 | 夜间 | ||
E0 | 小型车 | 370 | 93 | 263 | 66 | 431 | 108 |
中型车 | 123 | 31 | 263 | 66 | 486 | 122 | |
合计 | 493 | 124 | 526 | 132 | 917 | 230 | |
E1 | 小型车 | 307 | 77 | 246 | 61 | 397 | 99 |
中型车 | 102 | 26 | 246 | 61 | 448 | 112 | |
合计 | 409 | 103 | 492 | 122 | 845 | 211 | |
E2 | 小型车 | 222 | 55 | 205 | 51 | 355 | 89 |
中型车 | 74 | 18 | 205 | 51 | 400 | 100 | |
合计 | 296 | 73 | 410 | 102 | 755 | 189 | |
E3 | 小型车 | 358 | 89 | 254 | 64 | 416 | 104 |
中型车 | 119 | 30 | 254 | 64 | 470 | 117 | |
合计 | 477 | 119 | 508 | 128 | 886 | 221 | |
N4 | 小型车 | 284 | 71 | 244 | 61 | 390 | 98 |
中型车 | 95 | 24 | 244 | 61 | 440 | 110 | |
合计 | 379 | 95 | 488 | 61 | 830 | 208 | |
N5 | 小型车 | 216 | 54 | 202 | 50 | 359 | 90 |
中型车 | 72 | 18 | 202 | 50 | 405 | 101 | |
合计 | 288 | 72 | 404 | 100 | 764 | 191 | |
N6 | 小型车 | 358 | 90 | 260 | 65 | 427 | 107 |
中型车 | 119 | 30 | 260 | 65 | 481 | 120 | |
合计 | 477 | 120 | 520 | 130 | 908 | 227 |
备注:昼夜小时比取4:1,车型折算系数取小型车:中型车=1:1.5
(2)道路宽度及车速
<1>E0道路,E3地面道路,N4地面道路,N6道路
采用红线40m标准断面布置为:2.5m人行步道+2.5m(非机动车道)+3m (分隔带、公交站台)+10.5m(机动车道)+3.0m(中分带)+10.5m(机动车道)+3m(分隔带)+2.5m(非机动车道)+2.5m人行步道=40m。道路红线两侧建筑退线3m。道路横坡均采用1.5%。道路红线两侧建筑退线3m,红线外利用建筑退界设置3m人行道,人行道总宽5m。设计车速取40km/h。
<2>E1道路
红线32m标准断面布置为:1.75m人行步道+2.5m(非机动车道)+3m(分隔带、公交站台)+7.25m(机动车道)+3m(中分带)+7.25m(机动车道)+3m (分隔带)+2.5m(非机动车道)+1.75m人行步道=32m。道路红线两侧建筑退线3m,红线外利用建筑退界设置3m人行道,人行道总宽3.5m。设计车速取40km/h。
<3>E2、N5地面道路
红线28m标准断面布置为:1.75m人行步道+2.5m (非机动车道)+2.5m (分隔带)+14.5m (机动车道)+2.5m (分隔带)+2.5m (非机动车道)+1.75m人行步道=28m。道路红线两侧建筑退线5m,红线外利用建筑退界设置5m人行道,人行道总宽3.5m。设计车速取40km/h。
1.4 预测结果与分析
利用噪声预测软件,分别对该路网近期、中期和远期时段的道路交通噪声进行水平声场预测,计算路网两侧不同距离处的昼、夜间噪声贡献值,预测结果对标《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]如下:
①E0道路近期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外9.5m和23.5m;
E0道路中期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外10.5m和25.5m;
E0道路远期:4a类昼、夜间标准达标距离为边界线外0m和1.5m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外18.5m和50.5m;
②E1道路近期:4a类昼、夜间标准达标距离为边界线外0m和0.75m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外11.75m和23.75m;
E1道路中期:4a类昼、夜间标准达标距离为边界线外0m和1.75m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外13.75m和27.75m;
E1道路远期:4a类昼、夜间标准达标距离为边界线外0m和5.75m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外20.75m和49.75m;
③E2道路近期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外7.75m和17.75m;
E2道路中期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外10.75m和24.75m;
E2道路远期:4a类昼、夜间标准达标距离为边界线外0m和1.75m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路边界线外18.75m和47.75m;
④E3路近期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外7.5m和18.5m;
E3路中期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外20.5m和27.5m;
E3路远期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外16.5m和57.5m;
⑤N4路近期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外10.5m和24.5m;
N4路中期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外13.5m和23.5m;
N4路远期:4a类昼、夜间标准达标距离为边界线外0m和4.5m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外20.5m和44.5m;
⑥N5路近期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外4.75m和15.75m;
N5路中期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外7.75m和19.75m;
N5路远期:4a类昼、夜间标准达标距离为边界线外0m和5.75m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外14.75m和58.75m。
⑦N6路近期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外6.5m和21.5m;
N6路中期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外7.5m和24.5m;
N6路远期:4a类昼、夜间标准达标距离均为边界线外0m,昼、夜间1类标准达标距离分别为道路红线外17.5m和55.5m。
(2)垂直声场预测结果分析
评价对路网两侧200m、最高建筑物(17层)垂直高度49.2m的不同高度的昼、夜间噪声贡献值进行了预测,评价选取车流量最大的E0路进行分析。道路红线与第一排临街建筑物的退让距离为3m。本次评价分别预测道路红线外3m处(4a类区边界)和市政道路与人行道的交界线外50m处(部分临街无高层建筑物路段的1类区边界)进行垂直断面噪声预测分析,预测结果如下:利用噪声预测软件,分别对该路网近期、中期和远期时段的道路交通噪声进行水平声场预测,计算道路两侧的昼、夜间噪声贡献值,E0路红线外3m处垂面断面噪声贡献值结果见下表。
表1 E0路红线外3m处垂面断面噪声贡献值 单位:dB(A)
距地面高度 (m) | 2021年(近期) | 2027年(中期) | 2035年(远期) | |||
昼间 | 夜间 | 昼间 | 夜间 | 昼间 | 夜间 | |
1F(1.2) | 54.5 | 48.5 | 54.9 | 48.8 | 57.5 | 51.3 |
3F(7.2) | 56.1 | 50.1 | 56.6 | 50.4 | 59.1 | 52.9 |
5F(13.2) | 55.6 | 49.6 | 56.1 | 50.0 | 58.6 | 52.4 |
7F(19.2) | 55.1 | 49.1 | 55.6 | 49.4 | 58.1 | 51.9 |
9F(25.2) | 54.6 | 48.6 | 55.1 | 48.9 | 57.6 | 51.4 |
11F(31.2) | 54.1 | 48.1 | 54.6 | 48.5 | 57.1 | 50.9 |
13F(37.2) | 53.7 | 47.7 | 54.2 | 48.0 | 56.7 | 50.5 |
15F(43.2) | 53.3 | 47.3 | 53.8 | 47.7 | 56.3 | 50.1 |
17F(49.2) | 53.0 | 47.0 | 53.5 | 47.3 | 56.0 | 49.8 |
(3)对环境保护目标的影响分析
路网环境保护目标主要包括片区内部规划建设的居民住宅、学校等。评价选取车流量最大的E0路(代表性路段)对两侧现状及规划建设的敏感目标进行预测分析。考虑该路网为市政道路,车流量相对等级公路较少,声源较低,因此评价选取临路的第一排建筑物、第二排建筑物进行预测评价。根据预测结果可知,道路临路第一排建筑近、中、远期昼间噪声预测值在56.3-59.6dB(A)之间,夜间噪声预测值49.1-52.9dB(A)之间,均可满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]4a类标准;临路第二排建筑物近、中、远昼间噪声预测值在52.1-54.8dB(A)之间,夜间噪声预测值41.5-44.7dB(A)之间,均可满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]1类标准要求。
2 结论
(1)从水平声场噪声预测结果可以看出:
线路两侧不同距离处受交通噪声影响程度随距离的增加而衰减。
(2)从垂直断面噪声预测结果可以看出:
①道路在同一点处垂直断面噪声基本呈现出“先增加——最大值——再减小”的趋势。
②E0道路运营中期(2027年)边界线3m处高度11.2m噪声出现最大值,昼间最大值为56.6dB(A),满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]4a类标准,但超过《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]1类标准限值,超标量为1.6dB(A);夜间最大值为50.5dB(A),满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]4a类标准,但超过《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]1类标准限值,超标量为5.5dB(A)。随着高度的增加,噪声影响值逐渐降低。
E0道路运营中期(2027年)边界线50m处高度21.2m噪声出现最大值,昼间最大值为52.1dB(A),满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]4a类及1类标准;夜间最大值为45.9dB(A),满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]4a类标准,但超过《声环境质量标准》(GB3096-2008)[5]1类标准限值,超标量为0.9dB(A)。随着高度的增加,噪声影响值逐渐降低。
③随着特征年交通量的增减变化,垂直断面噪声基本呈现相同的变化规律。
(3)道路两侧敏感目标噪声影响主要来源于道路上行驶的机动车。在采取限速、禁鸣、在居住用地与道路间设置绿化带、声环境敏感点设置双层隔声窗等降噪措施,该交通噪声不会对周边居民正常生活、休息产生明显影响。
参考文献:
[1] 钟志强.交通噪声空间分布规律分析[J].大科技, 2016(52):294-295.
[2] 张军林.城市道路交通噪声的危害与防治办法[J].环境研究与监测, 2011(1):41.
[3] 生态环境部环境工程评估中心.《环境影响评价技术导则与标准》[M].2020年3月第13版.北京:中国环境出版社, 2020.
[4] JTGB03-2006.《公路建设项目环境影响评价规范》[S].
[5] GB3096-2008.《声环境质量标准》[S].
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