基于Cadna/A噪聲模擬軟件的大學校區噪聲預測分析

方文杰，方明

(1.長安大學公路學院，陜西西安 710054；2.安徽三建工程有限公司，安徽合肥 230001)

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基于Cadna/A噪聲模擬軟件的大學校區噪聲預測分析

方文杰1，方明2

(1.長安大學公路學院，陜西西安 710054；2.安徽三建工程有限公司，安徽合肥 230001)

以長安大學雁塔校區為例，通過Cadna/A噪聲模擬軟件建立噪聲模型，根據實地測量和交通調查，對模型參數進行輸入與標定，預測校區聲場分布情況。研究發現在大學校區，交通噪聲和校園生活噪聲的影響較為顯著，其中尤以交通噪聲最為明顯。受交通量的影響，晝間噪聲比夜間噪聲值大，但在道路有重型車混入時，其所產生的噪聲影響程度加大；對校區內臨近道路的高層住宅樓進行噪聲垂直分布仿真，結果表明背向道路一側建筑物出現噪聲隨樓層升高而增大現象，面向道路一側建筑物出現樓層噪聲中間層最大現象。

大學校區；Cadna/A軟件；噪聲預測；噪聲垂直分布

噪聲會干擾人們的生活工作，甚至能誘發多方面疾病，是一種如影隨形的環境污染。目前，噪聲預測技術已有較大發展，如薛寶永等[1]對不同布局形式居民區受城市噪聲的影響進行分析；朱麗穎等[2]研究公交站點的地理位置對交通噪聲產生的作用；謝海濤[3]對城市交叉口的噪聲分布情況進行仿真；夏平等[4]采用Cadna/A軟件預測城市高架橋梁的噪聲情況；韓文輝等[5]將Cadna/A軟件用于城市道路的噪聲模擬。

以往對噪聲預測的研究多集中于城市道路、交叉口、橋梁和公交站點等地，較少將噪聲軟件應用于大學校區的研究中。本文以長安大學雁塔校區為例，利用Cadna/A建立大學校區噪聲模型，對大學校區及校區內臨近道路高層住宅樓的聲場分布進行模擬研究，可為類似工程提供參考。

1 研究方法

1.1 Cadna/A簡介

噪聲模擬軟件Cadna/A以德國RLS90通用計算模型為基礎，是通過環境保護部環境工程評估中心認證，可以應用于我國聲環境的模擬預測軟件[6]。Cadna/A軟件對建筑物、植物等的衰減以及地面的吸收等因素進行綜合考慮，能夠同時實現數據計算和繪圖功能。

1.2 模型建立

本文實例位于陜西省西安市雁塔北路南段，毗鄰育才路，根據現場實測，其平面圖和三維線框圖如圖1、圖2所示。

圖1 長安大學雁塔校區平面圖Fig.1 The planar graph of Chang’an University Yanta Campus

圖2 長安大學雁塔校區三維線框圖Fig.2 The 3D frame-structured graph of Chang’an University Yanta Campus

1.3 軟件參數的輸入與修正

根據現場實測，校區噪聲主要由校區周邊及內部行駛車輛、學生課余活動及食堂用餐等校園生活所產生。經過調查，將具體數據如表1、表2所示。

表1 交通噪聲相關數據1

注：(1)早、晚調查時段屬于高峰時段，城市道路管理相關部門對于重型車有相應管制，因此在該時間段內所有道路均無重型車通過。(2)夜間調查時段通過雁塔北路、育才路的重型車百分比取20%；其余道路屬于校區內道路，嚴禁重型車輛進出。(3)雁塔北路南段存在施工作業區,距離最近交叉口的間距大于100 m，結合規范,車輛行駛車速不應大于40 km/h；育才路為雙車道單行道,結合規范，車輛速度不宜大于40 km/h；其余道路屬于校區內道路，規定駛入車輛限速15 km/h。(4)雁塔北路南段存在施工作業區，選擇其噪聲源自附近工業建筑。

表2 交通噪聲相關數據2

表3 校園活動噪聲相關數據

注：表中數據的測量方法參考文獻[7]。

2 結果分析

圖3為Cadna/A軟件預測并繪制出的校區晝間和夜間噪聲分布仿真圖。

圖3 長安大學雁塔校區噪聲分布仿真圖(晝間)Fig.3 The noise distribution simulation graph of Chang’an University Yanta Campus (daytime)

圖4 長安大學雁塔校區噪聲分布仿真圖(夜間)Fig.4 The noise distribution simulation graph of Chang’an University Yanta Campus (at night)

從圖3中可以看出，晝間校區大部分區域所受噪聲影響大于夜間，在道路、停車場以及校園活動點周邊更為明顯；道路交通和校園活動對校區噪聲的分布均會產生重大影響，其中交通噪聲的影響最為明顯，校區中面向道路一側建筑物，晝間最大噪聲達到69.0 dB(A)，夜間達到65.0 dB(A)；夜間由于校區外部道路有重型車輛混入，使得臨近外圍道路的建筑物受噪聲影響程度加大。

對校區內建筑物進行噪聲評估，得到該建筑物晝間、夜間所受噪聲的均值，其周邊噪聲值分布情況也可以進行計算，如圖5所示。

圖5 某建筑物所受噪聲圖Fig.5 Noise graph of a building

從右圖可知，該建筑物白天所受噪聲均值達到58 dB(A)，夜間達到52 dB(A)，面向道路一側噪聲值大于背向道路一側，其中面向道路一側晝間噪聲峰值達到59.0 dB(A)，背向道路一側達到51.0 dB(A)。該建筑物的剖面噪聲圖也可以對此加以證明，如圖6所示。

圖6 某建筑物剖面噪聲模擬圖Fig.6 Profile noise figure of a building

對臨近道路的高層住宅樓進行噪聲垂直方向仿真預測。如圖7所示，學生公寓樓屬于高層建筑物，北側緊鄰育才路，在其1至9層設置噪聲接收點，對各樓層噪聲進行預測，所得結果見表4。

圖7 學生公寓噪聲接收點設置Fig.7 Noise reception point setting in students’ apartment

測試點背向育才路方向噪聲值/dB(A)面向育才路方向噪聲值/dB(A)晝間夜間晝間夜間1層40.327.363.655.32層40.527.564.256.13層40.627.664.956.64層40.927.864.155.85層41.227.963.354.96層41.528.162.554.17層41.828.361.853.48層42.228.661.152.79層42.529.260.552.1

從表4可以得出：(1)面向育才路方向的噪聲值明顯大于背向，二者噪聲值基本相差20 dB(A)甚至更多。(2)面向育才路方向的樓層出現噪聲中間層最大現象，背向育才路方向的樓層出現噪聲隨樓層升高而增大現象。其中，面向育才路方向樓層最大噪聲值位于3樓，晝間64.9 dB(A)，夜間56.6 dB(A)；背向育才路方向樓層最大噪聲值位于9樓，晝間42.5 dB(A)，夜間29.2 dB (A)。

3 結論

(1)除校區外圍道路沿線建筑物受到的噪聲影響較明顯以外，長安大學雁塔校區的聲環境質量較好。

(2)校區晝間噪聲影響嚴重于夜間噪聲影響，面向道路一側所受噪聲值大于背向道路一側所受噪聲值，但夜間在道路有重型車輛混入時，其所產生的噪聲影響程度加大。

(3)對于臨近道路的高層建筑物，面向道路方向的樓層噪聲值明顯大于背向道路方向的樓層噪聲值。面向道路方向的樓層出現噪聲中間層最大現象，背向道路方向的樓層出現噪聲隨樓層升高而增大現象。

(4)對于面向道路一側建筑物等噪聲值較大區域，可以通過控制噪聲源，在相關部門的協助下對相關道路路段控制管理、控制車速，同時加強校內交通管理、增加校園綠化面積等措施來改善校區的聲環境質量。

(5)結合實地觀測，通過噪聲仿真軟件Cadna/A對校區聲場進行仿真并預測，可以對校區聲環境分布進行可視化的模擬，對于評價并改善校區環境質量具有實踐價值。

[1] 薛寶永, 葛世亮. 不同布局形式居民區受城市交通噪聲影響分析[J]. 環境科學與技術, 2013(5): 168- 170.

[2] 朱麗穎, 李賢徽. 公交車輛停靠站位置對交通噪聲的影響分析[J]. 噪聲與振動控制, 2014(3): 86- 91.

[3] 謝海濤. 基于Cadna/A軟件的城市交通十字路口噪聲預測研究[J]. 四川環境, 2014(1): 124- 127.

[4] 夏平, 徐碧華, 宣燕. 用Cadna/A軟件預測橋梁交通噪聲及應用分析[J]. 應用聲學, 2007, 26(4): 208- 212.

[5] 韓文輝, 李進峰. CADNA/A噪聲預測軟件在城市道路中的應用分析[J]. 科技情報開發與經濟, 2010, 20(18): 163- 165.

[6] 婁金秀, 馬建華. 基于Cadna/A的高層建筑環境噪聲垂直分布仿真[J]. 噪聲與振動控制, 2014(3): 136- 138.

[7] 張強, 楊慧茹, 陳曉蕾, 等. 校園噪聲現狀分析研究——以哈爾濱工業大學(威海)為例[J]. 環境科學與管理, 2014(3): 125- 127.

Research on Noise Prediction of University Campuses Using Cadna/A Noise Simulation Software

FANG Wen-jie1, FANG Ming2

(1.College of Highway, Chang’an University, Xi’an 710054, China; 2.Anhui Sanjian Engineering Co., Ltd., Hefei 230001, China)

This paper took noise prediction in Chang'an University Yanta Campus as the basis of a noise model by using Cadna/A noise simulation software. The model parameters can be input and calibrated according to field measurement and traffic survey, and the sound field distribution of the campus was predicted as well. The results showed that the impact of traffic noise and campus life noise were obvious in the university campus, especially the traffic noise was the most obvious. Affected by the traffic volume, the daytime noise value was larger than the noise at night. When there were heavy vehicles on the road, the noise impact increased. Meanwhile, vertical noise distribution in high rise residential buildings near the roads was simulated. The results showed that the noise increased with the rise of the floor on the far side from the road, and the maximum noise of the floor near the road appeared in the middle floors.

university campus; Cadna/A software; noise prediction; vertical noise distribution

2016-08-31

方文杰(1992—)，女，安徽合肥人，碩士研究生，主要研究方向為交通規劃、交通與環境、城市軌道交通，E-mail：Fangwj212@126.com

10.14068/j.ceia.2016.06.019

X839.1

A

2095-6444(2016)06-0080-05