臨街高層建筑道路交通噪聲預測及其修正

1、竽 妬等 收街高層建筑道路交通噪聲預測及氏修正#臨街高層建筑道路交通噪聲預測及其修正李 娟陳勇志，檀科明，洪均（重慶大學，重慶40CI045 ）摘要:選取臨街高層建筑作為影響點對現(xiàn)場噪聲進行了實測同時用類國KHW A道路交通噪聲預測模式進行了 噪尙険測實測值與預測值對比的結果衣明.道路交通噪聲隨高度增加先由小變大再變小.何預測值呈現(xiàn)單一變化。原 因為交通喚聲垂向分布會受到建筑立面對噪聲的反射及散射、車輛乍口及路而材質(zhì)、綠化帶植被對噪筒的吸收等多方 而彩響。在給岀修正預測模式后賈新對影響點進行預測，修正后預測值與實測值誤差可控制在3dB (A )以內(nèi)很好地 反映出道路交通噪聲在垂葭方向上的變化趨

2、勢。關鍵詞:道路空通噪聲；噪奇預測模式；建筑立而聲反射散射中圖分類號：X593文獻標識碼：A文章編號：(K )12088 (原1002-1264 )(2012 )03-()026-05Prediction and Correction of Road Traffic Noise on Storefront High-rise BuildingLI Juan, CHEN Yun-xlii, TAN Kr-ming, HONG Jun(Chongqing University , Chongqing 400045 w China )Abstract: The mrasurrd noisr dati

3、i on a storefront high-rise building was coinparrd with the prediction data l)y the US FHWA model under the assumption of single change Thu comparison clearly showed that the road traffic noise initially increased and tlirn deerrased with tlir increase of building height. The diffrrrncr was caused b

4、y the influrncc of reflection as well as dispersion of building facades, vehicle bodywork of each lane, road surface and roadside vegetation. By modifying Ihr prediction incxlrl with the consideration of all the above factors, thr error of the prediction value with the actual value was less than 3(I

5、B (A ) indicating the modified prediction model could reflect the vertical profiles variation of the road traffic- noisr correctly.Key words: road traffic noise; noise prediction niodrl; sound reflection and dispersion of building facade© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing H

6、ouse. All rights reserved, 竽 妬等 收街高層建筑道路交通噪聲預測及氏修正27收稿日期：2012-01-06;修訂 F1 期:2012-03-05隨衿城市建設步伐的加快汽車數(shù)就快速膨脹. 由此引發(fā)的交通噪聲污染也越來越嚴重。國外相關 機構針對交通噪聲預測已經(jīng)給出多種模型，其中以美 國FHWA高速公路交通噪聲預測模型、英國CRTN模 型、德國RLS槐型使用范圍最廣，我國尚未提出標 準模熨。H前各部門機構對道路交通噪聲預測均采 用以姜國FHW A模型為皋礎并結合我國國悄形成的 預測模型。然而該模型在實際運用中也存在各種問 題涂瑞和2對FHWA模型中存在的適用范圍、技術 缺

7、陷做J'深入研究。冃前預測道路交通噪聲對高層 建筑的影響，一般是通過改變FHW A模型屮影響點高 度的方法來進行,依此方式所進行的預測結果與實測 值差距較大。李秀鴻等人“通過對臨道路兩側高 層建筑物垂也方向上的聲場分布進行實測發(fā)現(xiàn)FH- WA模型在垂|丫方向上分布預測值準確度較差。目 前,對道路交通噪川預測模式主耍是在同一離度下的 影響預測在石慮冇限次的反射及將建筑表面視為完 全反射面的情況卜進行。筆者在綜合前人研究成果 的垠礎上，通過能就虛源法對城市道路兩側山谷地形 下的混響聲場噪聲預測模式進行修正并充分考慮道 路綠化、車身結構、路面材料等對噪聲傳播途徑的影 響因素，給出修正之后的預

8、測公式。1實驗部分1.1道路及影響點選擇本文選取朿慶市沙坪壩區(qū)沙楊路豆慶大學B區(qū) 路段作為實測道路，第三學牛.宿舍作為影響點。該建 筑物距離沙楊路路眉17叫樓層分布為LG + 11層: 平街層（U；層）為商業(yè)店鋪，層高3. 5 地上11層, 層高2. 8叫總高度約34. 3 nu12道路及道路兩側建筑屬性沙楊路為雙向四乍道是連接嘉陵江石門大橋與 內(nèi)環(huán)楊公橋立交的一條交通道為來往江北、北碼 做碑）方向的必經(jīng)道路。該道路為混凝土路面，路面 寬度14山，雙向四車道坡度5%，U前沙楊路車流量 已經(jīng)趟于飽和。本文所選取預測點位于沙楊路下行方向路邊朿 慶大學B區(qū)第三學牛宿舍臨街側房間陽臺，沙楊路上 行方向

9、側為普通6層住宅樓，與沙楊路平行修建位 迸關系詳見圖1。第三7生簾舍住宅樓抄楊嶺*8曲骯滯點位圖I沙楊略噪聲監(jiān)測點位示意圖13測量儀器及監(jiān)測點位選擇按照爐環(huán)境質(zhì)量標準(GB3096-2008 )以及心討 學環(huán)境噪聲的描述、測量與評價第2部分:環(huán)境噪 聲級測定(GBT-3222. 2-2009 )中道路交通噪聲監(jiān)測 的要求，筆者及其課題組于2011年5 J 28 H對朿慶 大學B區(qū)第三學生簾舍臨沙楊路11個樓層進行噪聲 實測并對沙楊路乍流就按大沖、小型乍分別同步記 錄車流量,然后再進行統(tǒng)計。監(jiān)測點位選擇在每層陽 臺外1 m處，監(jiān)測點位趴離地面高度為首項A, =2.5 in. 公差(1=3 n.的

10、等差數(shù)列監(jiān)測時間為1 h監(jiān)測時段 為8：00 19:00 JhJ隔1 ho監(jiān)測儀器為SL-5856聲級 計，用ND9聲級校準儀進行校準。2實測結果與預測值2.1實測數(shù)據(jù)沙楊路交通噪聲及臨街建筑各樓層所受噪聲影 響實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計詳見農(nóng)1及農(nóng)2沙楊路行車路血寬 14叫影響點位于地面層距路肩15 m處，車流量在 2 100 3 200輛/h。沙楊路道路交通噪聲實測值乖苴 方向空間分布規(guī)律見圖2。表1沙楊路道路交通實測數(shù)據(jù)測笊時段時刻)車流fct鹽/h)大10車中型車小住車總計8：009：002171812 8533 25110:00-)1:00)801581 8142 15212:00-13:0019

11、92322 1012 53214：OO15：OO1871712 2652 62316：OO-17：OO1901952 0872 47218:00-19:002081562 2732 637© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 竽 妬等 收街高層建筑道路交通噪聲預測及氏修正#© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 竽

12、妬等 收街高層建筑道路交通噪聲預測及氏修正#表2實測數(shù)據(jù)與預測值對比<IB (A )%)IF2F3F4F5F6F7F8F9E10F11F實測值73.971.273.578.680.282.4S3.583.176.774.271.968.3預測值81.681.581.277.576.976.375.775.274.774.373.2© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 竽 妬等 收街高層建筑道路交通噪聲預測及氏修正#圖2交通噪聲預測值與實測備乖i*i

13、分布對比圖2.2我國道路交通噪聲預測模型為將實測值與模型預測值進行對比，筆者使用道 路交通噪聲預測模式對第三學牛宿舍臨沙暢路側乖 直方向噪山悄況進行預測。根據(jù)<f不境影響評價技術 導則聲環(huán)境0IJ2. 4-2009 )公路交通運輸噪聲預測 模式中推薦公式：N7 SLJQ嚴億處)，十10仗待)+ 10仗竽)+10 lg嚴十性)十16(I )77推薦公式中，芒先計算每個乍道大中小型乍等效 聲級再預測每個伍道的等效聲級到達預測樓層的噪 聲影響值呆終將不同車道的影響值進行蒂加.從而 得出道路交通噪蟲垂直方向的分布。預測模式中的預測參數(shù)包括:第i類車速度K ； V, 速度下水平茨離為7. 5 m處

14、的能就平均A聲級 %)；晝間夜間通過某預測點的第i類車平均小時車 流量/V.;車道中心線到預測點的距離預測點到冇限 K路段兩端的張角叭、；其他因素引起的修正忻M 伽(4 ).修正量包括公路坡度修正量、路面材料引 起的修正址、川波傳播途中引起的修正址以及反射所 引起的修正量。2.3道路交通噪聲預測模式預測值根據(jù)2. 2中推薦公式，對沙楊路進行道路交通噪山預測。實測數(shù)據(jù)中，各車型車速V.分別為哄乍=48 6 km/h. V中車=49. 8 km/h. A小車=54.5 km/h;各車熨75 m處的能就平均A聲級(厶圧)，分別為億e)大車=83.2 dB, (Lok )中車=76. 8 dB,億加)

15、小車= 72.9 dBo預測值及其與實測值對比見衣2,對比圖見圖2。根據(jù)表2及圖2町知：采用環(huán)保部所推薦的道路 交通嗓川預測模式所計算的結果交通噪山底層至高 層逐漸減?。憾鴮嶋H監(jiān)測值噪川聲級在亞山爲度上隨 樓層增加首先呈遞增變化，隨厲在臬個樓層出現(xiàn)最大 值后再減小。在實測中交通噪聲影響強度總體趨勢 是從第1層到第6層由小變大隨后乂由大變小，披© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 竽 妙等 收街高層建筑道路交通噪丙預測及其修正31大值出現(xiàn)在第6層83.5(

16、IB)3垂直分布規(guī)律差異分析根據(jù)環(huán)保部推薦的道路交通噪川預測模式筆者 結合實測數(shù)據(jù)對兩者進行了細致分析:對于較為復雜 的城市道路系統(tǒng)道路交通噪聲預測在引用FHWA公 路噪聲預測模式時,還必須考慮聲學問題。由于預測 模型的汁算主?？紤]出達川擴散隨距離衰減的影響, 對于道路兩側臨街高層建筑間的聲反射及散射、車輛 乍身的相互遮捋、路面材料以及路邊綠化植被對交通 噪聲的影響預測模式并沒冇充分考慮，因此模電預 測值從1層到11層呈現(xiàn)逐漸降低的單一變化趨勢。3. 1道路兩側高層建筑聲谷地形的混響聲場城市道路兩側若被高X理筑包圍則交通噪聲輻 射會受到建筑立面的阻擋出現(xiàn)多次反射、散射，從而 形成川谷地形的混響

17、川場(見圖3 )并在一定高度處 出現(xiàn)匯集積聚C. H. Chew等人*在對某道路交通噪聲垂直方 向分布進行實測后，對EHWA預測模型進行了旨次修 正。修正公式中對道路兩側建筑形成的川傳播分成 了 3類:直達聲、反射聲、散射擴散聲。再充分考慮道 路坡度、植彼綠化、建筑與道路夾角等岡素町以使預 測結果也為接近實測值。吳碩賢等人®也提出一種 針對兩側密集分布建筑物的城市街道交通噪聲的計 算機模型。該模型依據(jù)虛聲源能量原理，不僅考慮發(fā) 牛于建筑表面的鏡象反射和表而吸收而且考慮了由 于墻面材質(zhì)的粗糙性所引起的建筑表面對聲散射的 影響。研究農(nóng)明：直達川能雖占據(jù)各點總川能的45% -47% 而在聲

18、谷地形下建筑表而的聲擴散反射和 聲散射能就町分別占據(jù)各點總聲能的20%及 13%。M. R. Ismail.Homikx. M等人” 在隨后的 研究中繼續(xù)對道路兩側高層建筑聲谷地形的混響聲 場進行研究并弔慮了多次反射、建筑立面散射對噪 聲擴散的影響發(fā)現(xiàn)道路聲谷地形對高頻噪聲反射能 力較強。筆者結合前人研究成果采用能量虛川源原理. 對聲谷地形混響聲場進行修正。根據(jù)吳碩賢等人提 出的由能貢獻因子式"在考慮路而全反射以及一 階、一階虛聲源作用影響卜噪聲各傳播路徑聲能貢 獻因子如下:直達聲:e| = 1 /rjQ)立面A鏡像反射聲：勺=“、/：6 )立面B鏡像反射聲:6 = M-v/r；4

19、)立面A散射聲：j = 2/x(1 -.<治“祗/彳 6 ) 立面 B 散射聲:e5 =2/10 - s )他 cos2/rj 6 ) 立面A B兩次鏡像反射聲： = “寧/忌 a) 立面A鏡像反射及立面B散射反射聲：5 =0-5 )ArI2 co8|2/r2® )立面B A兩次鏡像反射聲：5 = /忌0 )立面B鏡像反射及立面A散射反射聲：e9 = 2/x2 (1-5 )k2i cos821 /rx(10 )立面A的散射及立面B鏡像反射聲：«10 = 2ft2S (1-5 )Zr|2( 0冷 12/2a 1 )立面B的散射及立而A鏡像反射聲：el( = 2fis (

20、1 一 $ )k2i co82I/ri(12 )立面A B兩次散射反射出：eI2 = 4r2$ G - 5 Uq < o8|2/r2(13 )立面B A兩次散射反射聲：el3 =(1 一 $ )Zf2| co82i/f2i(14 )上述因子式中屮為反射系數(shù)”為墻面光滑度, hw 為尺度修正因子,0為鏡像反射用。則預測點 R處的總尙能密度肋通過匱加各路徑聲源之和得 出因此總聲能密度公式如下：(15)上式中，W為聲源聲功率級,C為聲速。因此本 研究綜合(2) (14)式,給出道路兩側高層建筑聲谷 地形混響聲場下的交通噪川影響修正項"：Lrf =%為空氣密度,c為聲速)do)3.2車

21、輛本身對交通噪聲擴散影響山于FHWA模型中僅針對單車i首進行預測.在 多車道條件下采取分車道預測再將各車道預測值進 行疊加所得皿，因此FHWA模型中多車道交通噪聲 與影響點的預測值與實測值存在誤差。機動車車輛噪聲主要包括：車輛門身系統(tǒng)噪聲空氣動力噪聲和 輪胎與路面相互作用產(chǎn)牛的噪聲。而在實際情況中. 車輛結構本身也會對噪聲產(chǎn)牛一定影響：輪胎與路面 相互作用產(chǎn)生的噪川在從山源（輪胎與路面接觸點） 向上傳播過程中會在車輛外花面產(chǎn)生反射、散射同 時車輛外殼也會吸收部分噪聲能就（見圖4）。圖4汽乍木巧對交通聲匝向聲場分布影響示意圖若將相鄰乍道車輛視為冇限長聲屏障則車輛車 身対交通噪聲擴散的影響對根據(jù)仰

22、境影響評價技術 導則聲環(huán)境（HJ2. 4 - 2009 ）中聲屏障衰減量進 行預測計算：RUi 一10 lg07)10 lgI)八嘰 L 2h Q + /2 -1 ) )j3eQ8)式中:/為聲波頻率町采用500Hz頻率聲波計算;8為 聲程差H為聲速3.3路面材料對交通噪聲垂向分布的影響路面材料交通噪川主要是山于車輛輪胎振動、輪 胎與路而摩擦所引起的。而路面的平整度及粗糙度 各不相同因此引發(fā)輪胎胎面的振動方式不同所以 路面噪聲的大小也不同"O目前城市道路路面大多 為瀝廿混凝上材質(zhì)屬丁硬質(zhì)路面，本文采川比利時 提出的經(jīng)驗公式來估計瀝青混凝土路而上的降噪 效果：Lrs =0. 005 x

23、 h x VG9 ）式中山表示面層厚度4nm ）,V表示路面孔隙率統(tǒng)）3.4綠化植被對交通噪聲垂向分布的影響城市道路綠化帶通常居于道路兩側，汽車行駛所 產(chǎn)生的交通噪山受到綠化植被吸出、隔山的影響.從 而使較低樓層處在聲影區(qū)佩圖5 ）。關于綠化帶降噪效果的相關理論較少，還沒冇統(tǒng) 一適用的理論公式和降噪效果預測評價模式。冃前 綠化帶的降噪效果僅僅針対熱帶從林灌木進行了測 試研究因此若點接引用該類研究結果，不具冇代表 性叫此外早期研究多是針對某些特定樹種很少 討論透光度、高度、寬度、種植結構、季*變化與林帶 降噪效果的關系。綠化林帶對交通噪川的衰減影響 與樹種、綠化帶結構及種植密度等因素冇關。在聲源

24、 附近的綠化林帶或在預測點附近的綠化林帶或兩 者均有的情況都可以使聲波衰減，3-141 根據(jù)肖紅兵 等人所做的研究，不同地表植被對噪聲衰減有顯 苫區(qū)別地表植被類型與噪聲衰減值見表3。圖5綠化帶對交通噪聲垂向聲場分布形晌示意圖表3不同綠化植被帶對噪聲衰減關系地喪植被類型衰滅關系方程無植被=0.860.57 x (lOlgAd )低鎖旳被A/;zz = 1.21 +0. 53 x (104)鎖小植被Ac/=0.59+0.43 x (lOlgAd )中等髙度植被Zm=0.52+059x (lOlgAd )較奇榊戒Lat =2.01 +0.77 x (101gA<l)注:H中M為聲源與俺測點同P

25、IW：3.5模式修正值及分析充分考慮道路兩側高層建筑立面反射散射、各車 道車輛乍身間相互影響、路面材料及綠化植被對交通 噪聲的影響后，本研究在原冇預測模式基礎上加入 各影響修止項對預測模式進行修歸修止后預測模式 如下：仏 S “ -幻MIT * '於 4 S 1£ =10 lgVIO 応SGO ）預測數(shù)據(jù)見農(nóng)4。經(jīng)過修正后，預測值具有與實 測值相同的變化趨勢：1）建筑立面反射及散射對交通 噪聲積聚影響隨衿樓層増高冇先呈現(xiàn)増大趨孫在 某離度（7E ）層出現(xiàn)臥大值說明該層受到街道對面建 筑里面反射積聚影響域大，這與本文3. 1所作研究結 果一致；在高于7 F樓層，由丁街道對面建筑

26、爲度僅為 0F故積聚影響顯若減弱。2 ）從1F到7F.隨衿高度 増加車身對交通噪聲反射影響減弱故Gar修止值 減小.3）綠化植被對交通噪曲衰減影響背先隨著樓 層增高而增加這是山于在1F與2F之間，主要為樹 I：或少許植被無法起到降噪效果而在3F 5廠樹 冠対噪聲的衰減影響占主耍因素;7F以上高層綠化 植被対交通噪聲的吸川和反射作用大大減弱。綜合 以上因素在7F以下樓層中.建筑立面與道路形成的 混響聲場對噪聲產(chǎn)牛的積聚影響占據(jù)主要因素.因此 噪聲隨高度増加而増加；而在較高樓層，影響因素主 要為兒何發(fā)散衰減，肉此7F以上高層隨曽高度增加, 交通噪山逐漸減小。)1994-2013 China Aca

27、demic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 竽 妙等 收街高層建筑道路交通噪丙預測及其修正#)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 竽 妙等 收街高層建筑道路交通噪丙預測及其修正#表4實測數(shù)據(jù)與引入修正項后預測值對比<IB（A）項忖IF2F3F4F5F6F7F8F9F10FI1F實測值71.273.578.680.282.483.583.176.774.271.96& 3

28、頫模式預測値81.681.581.277.576.976.375.775.274.774.373.2混響疽場I.kiE+ 0.7+ 1.5+ 3.4+ 4.7+ 5.3+ 6.0+ 6.5+ 4.5+ 2.3+ 0.2+ 0.0車輛車身Lg修正-6.2-5.03.71.1-0.90.300000路血材料I*修iE-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5綠化植被修正-1.2-1.5-2.3-2.4-1.1-0.5-0.30000修疋麻預測值74.175.278.080.580.981.381.779.276.774.172.7謀差值+ 2.9+ 1

29、.7-0.6+ 0.3-1.5 -1.4+ 2.5+ 2.5+ 2.2+4.4)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 竽 妙等 收街高層建筑道路交通噪丙預測及其修正#4結論與誤差分析通過對沙楊路朿慶大學B區(qū)第三方生宿舍段公 路交通噪聲實地監(jiān)測結果進行分析得出如下結論：1）在本實驗所進行的實際監(jiān)測中道路交通噪聲 隨著高度的增加由小變大再變小展大噪聲級出現(xiàn)在 0F高度處。2）這種變化趨勢主要是由臨街高層建筑立面對 交通噪聲的反射及散射所引起的噪聲聚集、各車道車 輛車身對噪

30、山的反射及吸收、不同路面材質(zhì)對交通噪 川的吸收衰減、道路網(wǎng)側綠化帶對噪川的吸收衰減等 多個影響因素組成。3 ）根據(jù)虛聲源能就原理，對沿道路兩側鳥層建筑 聲谷地形的混響聲場提出修正模式。將該修正模式 引用到FHWA預測模式中預測結果與實測值較為 符合。誤差分析:員然通過修正后的預測值町以很好模 擬交通噪聲乖向分布規(guī)律但與實測值仍存在較大誤通過衣4町以看岀誤差主要分布在較高樓層, 這主要是山丁較高樓層風速較大，而風速對噪聲傳播 影響也較大但風速對噪聲的栽減影響研究還很冇 限無法通過數(shù)學模式進行預測，在后續(xù)課題中右必 耍進行更深入的研究。參考文獻1 丁亞趙.周敬宜國外兒種道路交通噪聲橫測模式的對比 分析J.交通環(huán)ft. 2004.25 G）： 5-7.2 涂瑞和對美國FHU A公路噪聲預測俟式的深入討論Jj.環(huán)境I.程.1995.13 3):41-45.3乍杰.交通噪聲對城市島層住宅頁環(huán)境形響研究一以兩安市 島層住宅為例D.長妥大學.2009.14J竽秀沔張掘維邱明怕等.城市道路噪聲預測方法的修正 JJ.環(huán)境保護科學】999.25 0 ):42-48.5 j CIu-h C. H. . The Infl