直升機通用機場建設項目噪聲影響控制

付甫剛，魏浪，夏豪

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽 550081)

直升機通用機場建設項目噪聲影響控制

付甫剛，魏浪，夏豪

(中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽 550081)

隨著國家放開低空飛行領域，通用航空業迎來快速發展的同時，也帶來相應的環境問題，其中最突出的是低空飛行噪聲的污染問題。結合貴州省通用航空發展現狀及規劃，闡述通用航空發展對貴州經濟社會發展的意義；著重分析直升機噪聲來源及通用航空機場特征，從而判定影響通用航空機場噪聲的影響因素；結合國際、國內的通用機場噪聲預測模式及評價標準分析其優缺點，對現有噪聲預測模式和評價量進行優化調整，針對工程實例應用，探討合理可行的通用機場噪聲控制措施，為研究通用機場噪聲的控制對策提供思路。

通用機場；直升機噪聲；噪聲控制；飛行程序

隨著國家放開低空飛行領域及貴州通用機場發展規劃的實施，低空飛行噪聲將成為貴州經濟社會發展過程中需要直面的環境問題。目前，國內沒有專門針對直升機噪聲影響的預測模型，主要參考噴氣式民用飛機的噪聲預測模型，該模型應用于通用機場噪聲預測存在一定的局限性。

本文針對直升機通用機場特征和國際通用的噪聲影響評價量進行了分析，提出了針對通用機場噪聲影響預測的評價量和評價方法，基于盤縣通用機場上平川場址不同起飛/進近飛行程序，利用Cadna A噪聲軟件進行了預測和評價，探索了降低通用機場噪聲影響的方法，以期為貴州省通用機場的健康、有序發展提供噪聲防治思路。

1 貴州省通用航空發展現狀及規劃

1.1發展現狀

貴州省通用機場發展起步相對較早，但發展緩慢，沒有形成穩定的服務和市場。近年來，通用航空企業加快籌建和成立，通用航空逐步進入快速發展期。截至2016年底，全省共有3家甲類通用航空企業，籌建企業7家，共有各類通用飛機15架。通用航空器及企業現狀具體見表1。

表1 通用航空器及企業現狀表

1.2發展規劃

根據《貴州省通用機場布局規劃(2016—2030)》，至2030年，貴州省機場總體布局方案是“17、18、54”骨干布局，即由17個運輸機場兼顧通用航空功能、18個一類和54個二類通用機場組成的骨干網絡。貴州省規劃2030年通用機場總體分布情況具體見表2，全省通用機場規劃布局及與貴州省旅游資源相互位置關系具體見圖1。

表2 貴州省通用機場總體分布(2030年)

由表1、圖1可知，貴州A1級通用機場布局分布在貴州省各個市、州及縣政府所在地，交通基礎設施完善，機場維護保養便利；A2級通用機場主要分布在貴州省旅游區內或臨近區域，方便空中觀光及旅游。結合貴州省通用機場規劃布局及貴州省旅游資源分布情況，發展通用航空有利于構建完善的應急救援體系、立體交通體系及旅游產業體系，對貴州經濟社會發展將會帶來積極的影響。

圖1 通用機場規劃與貴州旅游資源關系Fig.1 Relation between general airport planning and Guizhou’s tourism resources

2 通用航空飛行特點及噪聲源分析

2.1通用航空飛行特征

通用航空機場直升機屬于低空飛行，航線分為起飛/進近航線和飛行航線，起飛/進近航線由垂直起飛、起飛增速、航線建立、著落目測、五邊消速、懸停和垂直著落組成，通常包括5個邊和4個90°轉彎；飛行航線沒有固定的航線，僅在飛行時臨時確定航線和報備。飛行時段主要分布在白天，夜間和傍晚僅在緊急情況下飛行。

2.2通用航空的噪聲源分析

直升機噪聲源的主要構成要素包括引擎及轉動噪聲、主旋翼噪聲、尾槳噪聲[1-2]。根據國內外的研究資料，主旋翼噪聲是直升機噪聲的主要影響源，其來源包括高速脈沖噪聲、槳渦干擾噪聲、葉片-尾流交互作用(Blade-Wake Interaction, BWI)嗓聲和紊流噪聲。直升機噪聲產生位置及噪聲類型具體如圖2所示。

圖2 直升機噪聲產生位置及類型Fig.2 Location and type of helicopter noise generation

3 噪聲預測評價量及模式優化

3.1噪聲評價量及標準

根據《機場周圍飛機噪聲環境標準》(GB 9660—1988)[4]中的具體規定，該標準將機場周邊區域分為兩類，沒有明確不同LWECPN值下的土地使用方法，形式簡單、管理不便，也沒有具體規定搬遷條件、建筑物防護等基本要求，實際工作中尺度不一致，導致爭議不斷。此外，該評價量指標生僻、計算復雜、不能直接測量，在實際的機場噪聲監測中通常是監測LAeq(響度)，再將其換算成LWECPN(噪度)值，而機場周圍受噪聲影響居民常常按《聲環境質量標準》(GB 3096—2008)中的功能區標準值來對照監測結果，導致誤會多、工作難度大。

針對前述問題和工作中的實際困難，借鑒美國、歐洲等發達國家及地區的機場管理經驗，機場噪聲評價標準多采用Ldn和Lden，為了與發達國家管理經驗看齊，本次評價采用Ldn作為擬建項目噪聲評價量，其優點可直接測量、計算簡便。

Ldn和LWECPN之間相互關系具體如下：

Ldn=LWECPN-13；LPN=LA+13；LEPN=LAE+3。

為了與現有《機場周圍飛機噪聲環境標準》(GB 9660—88)中的標準值保持一致，Ldn限值的取值為LWECPN-13。

3.2預測模型及影響因素

目前國內沒有專門針對通用機場旋翼機的噪聲預測模式，在實際的環境影響評價過程中，主要參考《環境影響評價技術導則 聲環境》 (HJ 2.4—2009)[3]推薦的飛機噪聲預測模式，具體如下：

式中，LWECPN為計權有效連續感覺噪聲級；N1為7:00—19:00的飛行架次；N2為19:00—22:00的飛行架次；N3為22:00—次日7:00的飛行架次。

該模型主要適用于飛行班次較多、專門起飛噴氣式飛機的民用機場，對于起飛班次較少，且只起降直升機的直升機場，該預測模式存在一定的局限性。基于通用機場飛機飛行架次較少、低空飛行、無固定飛行航行特性，將通用機場飛行噪聲簡化成移動點聲源進行處理，采用等效A聲級和晝夜等效聲級計算公式進行計算。

(1)等效(連續A計權)聲級

式中，LAeq,T為等效聲級，dB；t2-t1為規定的時間間隔，s；P(A)(t)為A(計權)聲壓，Pa；P0為基準聲壓，20 μPa。

(2)晝夜等效聲級

式中，Ld為晝間噪聲級，dB；Ln為夜間噪聲級，dB；td為晝間噪聲暴露時間，h；tn為夜間噪聲暴露時間，h。

由計算公式并結合通用機場飛行特征可知，通用機場建設項目對其場址及航線兩側區域聲環境的影響大小與飛機特性、起飛/進近程序、飛行架次、航線區域自然環境、航線與沿線敏感保護目標的高度及距離等因素有關。

4 噪聲影響預測及評價

利用CadnaA噪聲預測軟件，針對盤縣通用機場建設項目中的上平川場址進行預測和評價。

4.1項目概況及保護目標

盤縣通用機場項目包括1個(上平川)基地直升機場和3個(八擔山、娘娘山和仙女湖)直升機起降點，規模按滿足M-171及其以下機型直升機使用要求建設，基地直升機場最終進近和起飛區(FATO)規格為220 m×30 m；每個直升機起降點的兩個最終進近和起飛區(FATO)的規格為直徑30 m的圓形混凝土場坪。建設內容主要包括飛行區場道、助航燈光、航管、通信、氣象設施、綜合辦公用房、配套的生產生活用房等配套設施。上平川場址起飛/進近程序及保護目標分布情況具體見圖3和圖4，航空業務量情況具體見表3。

圖3 起飛/進近程序方案圖Fig.3 Takeoff/approach program plan

4.2使用機型及預測參數

盤縣通用機場設計直升機機型為米171、AW139和AW119，依據飛行手冊，上平川場址在起飛/進近參數具體見表4。

圖4 環境保護目標分布Fig.4 Distribution map of environmental protection targets

年份乙類丙類年飛行總架次日均架次高峰小時架次年飛行總架次日均架次高峰小時架次2018480161996030420282077698341514172038576019223011523846

注：1.乙類∶丙類=4∶1； 2.白天飛行，緊急情況下夜航。

表4 上平川場址噪聲預測參數

注：H1為起飛點至起飛爬升最高點高程；T1為起飛段爬升梯度；H2為轉彎飛行段起點高程；T2為轉彎爬升梯度；H3為離場點高程。

4.3預測過程及結果評價

(1)噪聲預測過程

依據上平川場址的飛行程序，使用CadnaA噪聲預測軟件進行噪聲預測，預測過程具體如下：

①根據區域地形地貌特征，建立區域三維地形圖；

②根據上平川場址飛行程序輸入起飛、降落及飛越航線；

③建立坐標系并根據聲源性質，將聲源簡化成移動點源進行預測和評價；

④根據已確定的聲源源強的數據，將源強輸入模型；

⑤運行噪聲預測軟件，生成噪聲預測結果。

(2)預測結果評價

根據CadnaA軟件的預測評價結果，在疊加本底值后，上平川場址航線一對起飛/航線區域聲環境保護目標的噪聲影響情況具體如表5所示。近期、中期及遠期噪聲等值線預測結果具體依次如圖5、圖6和圖7所示。

表5 上平川場址起飛/航線區域保護目標噪聲預測評價結果

圖5 近期噪聲預測等值線Fig.5 Recent noise prediction contour map

圖6 中期噪聲預測等值線Fig.6 Mid-term noise prediction contour map

圖7 遠期噪聲預測等值線Fig.7 Long-term noise prediction contour map

由表5可知，在現有飛行手冊段擬定的飛行程序條件下，遠期上平川場址對周邊聲環境保護目標影響較大，超標居民點及人數較多。

4.4飛行程序優化后預測結果

根據表5的噪聲預測結果，上平川場址遠期噪聲對其周邊環境的影響較大，為了有效降低上平川場址起飛/進近航線對周邊聲環境保護目標的影響，對飛行參數進行了優化調整，調整前后參數對比具體見表6，優化前后噪聲預測評價結果具體見表7，遠期預測結果具體見圖8。

表6 上平川場址優化后的預測參數

注：H1為起飛點至起飛爬升最高點高程；T1為起飛段爬升梯度;H2為轉彎飛行段起點高程；T2為轉彎爬升梯度；H3為離場點高程。

表7 上平川場址優化前后噪聲預測結果及對比表

圖8 優化后遠期噪聲預測等值線Fig.8 Long-term noise forecast contour map after optimization

5 通用航空噪聲控制措施

基于貴州地形地貌特征，貴州省人居環境為依山而建、伴水而居。隨著貴州省通用機場發展規劃的實施，通用航空飛行噪聲會對航線周邊區域居民區產生不利影響，也是貴州省經濟社會發展過程中必須直面的環境問題。結合盤縣通用機場預測評價實例及貴州省地形地貌特征，可以從以下幾個方面采取措施來降低通用機場飛行噪聲對環境的影響，具體如下。

5.1優化起飛/進近程序

通用直升機場選址確定后，根據場址周邊地形地貌、海拔、氣象條件和飛行安全確定起飛/進近航線，隨著航線的起降點地面高程、起飛爬升梯度、轉彎點高程及轉彎爬升梯度等基本信息的確定，在通用航空建設項目噪聲影響預測評價過程中，按照飛行程序確定的航線預測近期和遠期通用機場起降噪聲對周邊環境的影響，判定噪聲對周邊敏感保護目標(居民點)的影響情況。如果出現聲環境超標，根據通用機場周邊自然環境特征，在確保飛行安全的前提下，優化通用機場起飛/進近航線參數，調整起飛、轉彎爬升梯度，進而達到提高直升機離場點高程的目的。根據優化后的起飛/進近航線，預測評價通用機場噪聲對周邊環境的影響，列表進行對比分析，判定優化后的航線對周邊環境保護目標的噪聲影響變化情況，給出通用機場優化起飛/進近航線的建議，從而降低通用機場建設項目噪聲對周邊環境的影響。

5.2合理規劃航線及飛行時間

通用機場起飛/進近航線確定后，由于其周邊自然環境特征復雜多變，航線兩側區域內的環境保護目標(居民點)分布情況不盡相同，導致起飛/進近左、右航線飛行噪聲對周邊環境保護目標的影響也會存在差異，可以根據通用機場噪聲預測評價結果，合理規劃通用機場在運行過程中的主要飛行航向，在無特殊情況下，盡量避免選擇對周邊環境保護目標環境影響較大的航線。此外，在通用機場的實際運行過程中，通過優化和合理規劃起飛/進近航線后，通用機場噪聲對周邊環境保護目標無法避免，為了有效減輕噪聲對其產生的影響，可以采用環保搬遷措施加以解決，或者合理規劃飛行時間(禁止12:00—14:00時間段飛行)等管理措施來減緩或避免對居民日常生活產生的影響。

5.3其他噪聲控制措施

(1)根據典型機型(米171)預測評價結果可知，在直升機飛行時，飛行航線距離垂直航線下居民點的高度在580 m以下時，直升機噪聲會對《機場周圍飛機噪聲環境標準》(GB 9660—1988)中的二類區域居民點產生影響，為了合理控制飛行航線噪聲對居民點的影響，建議飛行航線距離垂直航線下居民點的高度保持在580 m以上。

(2)由于直升機飛行沒有固定航線，根據飛行任務臨時確定航線并報備，為了降低直升機對擬定航線區域養殖業產生不利影響，在擬定航線時必須避開居民區、畜禽養殖等區域，避免飛行噪聲對居民生活、畜禽生長和繁殖等產生影響，規避不必要的環境噪聲污染糾紛。

(3)低空飛行航線擬定時盡量沿山脊線飛行，避免飛越居民區上空，無法避免時必須保證飛行航線距離垂直航線下居民點的高度保持在580 m以上。

(4)直升機懸停時盡量選擇周邊800 m范圍內沒有居民點分布區域，因特殊情況無法避免時，必須盡量減少懸停時間及次數。

(5)加強飛機的維護保養力度，確保飛行設備處于完好狀態。

(6)合理選擇直升機機型，盡量選用噪聲影響小和符合《航空器型號和適航合格審定噪聲規定》(民航總局令第182號)審定合格的機型。

6 結論

隨著國家放開低空飛行領域，通用機場建設迎來了蓬勃發展的機遇，但通用機場噪聲影響也是經濟社會發展過程中必須直面的環境問題。本文對直升機通用機場飛行特征、噪聲來源等方面進行了分析，介紹了通用機場噪聲的影響因素，從合理選址及合理選擇機型、優化起飛/進近航線、合理規劃航線及飛行時間等方面提出了避免和降低通用機場噪聲影響的對策措施和建議。

[1] 吳希明. 我國直升機外部噪聲控制技術發展思路研究[J]. 直升機技術, 2014(3): 1- 6.

[2] 章佳榮, 王冠, 王娟娟, 等. 直升機旋翼噪聲特性研究[J]. 聲學技術, 2016, 35(3): 58- 61.

[3] 環境保護部. 環境影響評價技術導則 聲環境: HJ 2.4—2009[S]. 北京: 中國環境科學出版社, 2009.

[4] 國家環境保護局. 機場周圍飛機噪聲環境標準: GB 9660—1988[S]. 北京: 中國環境科學出版社, 1988.

StudyonNoiseControlforConstructionProjectsofGeneralHelicopterAirport

FU Fu-Gang, WEI Lang, XIA Hao

(POWERCHINA Guiyang Engineering Corporation Limited, Guiyang 550081, China)

With the opening-up of low-altitude space for airplanes, the general aviation industry has ushered in rapid development, and yet it brings environmental problems at the same time, among which the most prominent is low-altitude flight noise pollution. This paper analyzes the significance of general aviation development for Guizhou’s economic and social development, and identifies the impact factors of general airport noise by exploring characteristics of helicopter noise and general airports. After considering the advantages and disadvantages of general airport noise prediction modes and assessment standards at home and abroad, the paper proposes adjustment to the existing noise prediction modes and assessment value. The paper also raises suggestions on noise control measures for general airports with a case study in order to provide references for control policies.

general airport; helicopter noise; noise control; flight program

2017-08-09

付甫剛(1976—)，男，貴州桐梓人，高級工程師，碩士，主要研究方向為環境影響評價， E-mail：gzzyffg@126.com

10.14068/j.ceia.2017.06.021

X827

A

2095-6444(2017)06-0090-07