城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)中噪聲源強(qiáng)問題綜述

韓　麗

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司， 上海 200135)

0　引　言

城市軌道交通的建設(shè)為居民出行帶來便利的同時(shí)，也不可避免的產(chǎn)生了很多的環(huán)境問題，其中噪聲影響是居民較為關(guān)注的環(huán)境問題之一[1-2]，近年來關(guān)于軌道交通運(yùn)營(yíng)噪聲的投訴案例越來越多。環(huán)境影響評(píng)價(jià)(簡(jiǎn)稱環(huán)評(píng))工作作為項(xiàng)目建設(shè)前期的重要專項(xiàng)，采用技術(shù)手段對(duì)項(xiàng)目可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，為項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)營(yíng)過程中如何采取的污染防治措施提供重要的理論依據(jù)。

目前，軌道交通環(huán)評(píng)工作噪聲預(yù)測(cè)主要采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)中推薦的預(yù)測(cè)模式。根據(jù)產(chǎn)生源的不同，可分為列車運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲及環(huán)控設(shè)備(風(fēng)亭及冷卻塔等)運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲[3]。

1　噪聲預(yù)測(cè)模式

1.1　列車運(yùn)行噪聲

列車運(yùn)行噪聲等效聲級(jí)基本預(yù)測(cè)計(jì)算式為

(1)

式(1)中：LAeq,p為評(píng)價(jià)時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)點(diǎn)的等效計(jì)權(quán)A聲級(jí)；T為規(guī)定的評(píng)價(jià)時(shí)間；n為T時(shí)間內(nèi)列車通過列數(shù)；teq為列車通過時(shí)段的等效時(shí)間，teq為

(2)

式(2)中：l為列車長(zhǎng)度；v為列車運(yùn)行速度；d為預(yù)測(cè)點(diǎn)到外軌中心線的水平距離。單一列車通過預(yù)測(cè)點(diǎn)的等效聲級(jí)LP,A為

(3)

式(3)中：Lp0,i為列車最大垂向指向性方向輻射的噪聲源強(qiáng)，列車通過時(shí)段的參考點(diǎn)等效聲級(jí)；m為列車通過列數(shù)，m≮5。

C=Cv+Ct+Cd+Ca+Cg+Cb+Cθ+Cf,i

(4)

式(4)中：C為噪聲修正項(xiàng)；Cv為速度修正；Ct為線路和軌道結(jié)構(gòu)的修正；Cd為幾何發(fā)散的修正；Ca為空氣吸收衰減；Cg為地面效應(yīng)引起的衰減；Cb為屏障插入損失；Cθ為垂向指向性修正；Cf,i為頻率計(jì)權(quán)修正。

1.2　風(fēng)亭、冷卻塔預(yù)測(cè)公式

風(fēng)亭、冷卻塔噪聲等效聲級(jí)基本預(yù)測(cè)計(jì)算式為

(5)

式(5)中：LAeq，p為評(píng)價(jià)時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)點(diǎn)的等效計(jì)權(quán)A聲級(jí)；T為規(guī)定的評(píng)價(jià)時(shí)間；t為風(fēng)亭、冷卻塔的運(yùn)行時(shí)間。

LP,A=LP0±C

(6)

式(6)中：LP，A為預(yù)測(cè)點(diǎn)的等效聲級(jí)；Lp0為在當(dāng)量距離Dm處測(cè)得(或設(shè)備標(biāo)定)的風(fēng)亭、冷卻塔輻射的噪聲源強(qiáng)。

C=Cd+Cf

(7)

式(7)中：C為噪聲修正項(xiàng)；Cd為幾何發(fā)散衰減；Cf，i為頻率計(jì)權(quán)修正。

由以上預(yù)測(cè)公式可知，無論是列車運(yùn)行還是環(huán)控設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，源強(qiáng)的選擇將直接影響預(yù)測(cè)結(jié)果。而導(dǎo)則中未給出典型線路及車型的噪聲參考值，對(duì)噪聲源強(qiáng)的選擇隨意性較大，大部分報(bào)告書中采用的源強(qiáng)未給出充分、合理的依據(jù)[4]。以下列舉軌道交通環(huán)評(píng)工作中幾個(gè)典型的噪聲源強(qiáng)。

2　源強(qiáng)分析

2.1　列車源強(qiáng)分析

北京及上海等一線城市由于軌道交通發(fā)展的較早，已對(duì)多條運(yùn)營(yíng)線路進(jìn)行了噪聲源強(qiáng)的實(shí)測(cè)，列車源強(qiáng)測(cè)試結(jié)果詳見表1。不同測(cè)試條件下(如車輛類型、車輛編組、列車運(yùn)行速度及線路條件等)源強(qiáng)測(cè)試結(jié)果存在一定差異。劉揚(yáng)等,根據(jù)列車源強(qiáng)實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)車輛類型、列車速度及編組等聲環(huán)境影響因素進(jìn)行綜合分析。分析結(jié)果表明，在速度、流量及編組相同的情況下，相同距離的敏感點(diǎn)處B型車產(chǎn)生的噪聲比A型車約大3 dB(A)；車輛類型相同，流量和編組等相同，在相同距離的敏感點(diǎn)處，若速度提高1倍，聲級(jí)相差約6 dB(A);同一條線路，速度、流量及距離不變，列車編組相差一倍，聲級(jí)相差約3 dB(A)。

實(shí)際環(huán)評(píng)工作中，常用的列車源強(qiáng)多類比上海及廣州等地實(shí)測(cè)結(jié)果或參考北京地方標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合《合肥市軌道交通3號(hào)線工程環(huán)境影響報(bào)告書》(噪聲源強(qiáng)類比了上海地鐵監(jiān)測(cè)結(jié)果)和《沈陽(yáng)市城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃(2016—2022)環(huán)境影響報(bào)告書》(噪聲源強(qiáng)參考北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《地鐵噪聲與振動(dòng)控制規(guī)范》(DB 11/T838—2011)中軌道交通噪聲源強(qiáng))兩個(gè)實(shí)際環(huán)評(píng)案例，針對(duì)選用的不同噪聲源強(qiáng)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析(見表2)。

表1　國(guó)內(nèi)部分軌道交通列車運(yùn)行噪聲實(shí)測(cè)源強(qiáng)匯總表

注：測(cè)點(diǎn)距軌道中心線7.5 m，距軌面高度1.5 m。

表2　預(yù)測(cè)源強(qiáng)參數(shù)

設(shè)定線路敷設(shè)形式為高架段，橋高9 m，分別預(yù)測(cè)不同距離，高差，車速、不同預(yù)測(cè)高度條件下敏感點(diǎn)的噪聲值，預(yù)測(cè)結(jié)果見表3。

表3　不同源強(qiáng)條件下敏感點(diǎn)噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果

該噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果表明，北京地方標(biāo)準(zhǔn)中的源強(qiáng)取值與上海等地實(shí)測(cè)結(jié)果相差較小(約1 dB(A))。

但近幾年，南京、蘇州及武漢等二線城市軌道交通迅猛發(fā)展，部分城市已經(jīng)啟動(dòng)軌道源強(qiáng)測(cè)試工作，如蘇州在2015年委托上海交通設(shè)計(jì)所有限公司編制了《蘇州軌道交通噪聲與振動(dòng)源強(qiáng)測(cè)試研究報(bào)告》，南京也對(duì)地鐵2號(hào)線進(jìn)行了源強(qiáng)測(cè)試。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，近期營(yíng)運(yùn)的蘇州軌道交通、武漢地鐵及南京地鐵噪聲源強(qiáng)監(jiān)測(cè)值比早期北京及上海等地源強(qiáng)測(cè)試結(jié)果要低3～4 dB(A)，噪聲源強(qiáng)監(jiān)測(cè)值的降低可能跟軌道結(jié)構(gòu)、扣件形式、車輛和線路的優(yōu)化有關(guān)。建議在之后的軌道交通環(huán)評(píng)工作中，加強(qiáng)對(duì)噪聲源強(qiáng)的監(jiān)測(cè)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)并及時(shí)更新數(shù)據(jù)，不建議類比或引用較早的其他地方的源強(qiáng)數(shù)據(jù)。通過規(guī)范源強(qiáng)選取原則，為噪聲預(yù)測(cè)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2.2　環(huán)控設(shè)備源強(qiáng)分析

環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備噪聲源主要為由風(fēng)井傳播至地面的列車運(yùn)行噪聲、風(fēng)機(jī)噪聲、風(fēng)管氣流噪聲和冷卻塔噪聲等。風(fēng)亭又分為新風(fēng)亭、排風(fēng)亭和活塞風(fēng)亭；冷卻系統(tǒng)在南方地區(qū)與北方地區(qū)有較大差異，南方多采用冷卻塔，北方則常用風(fēng)冷機(jī)組。環(huán)控系統(tǒng)噪聲實(shí)測(cè)結(jié)果(見表4)表明，各地環(huán)控設(shè)備產(chǎn)生噪聲值差異顯著。

表4　國(guó)內(nèi)部分環(huán)控設(shè)備噪聲實(shí)測(cè)源強(qiáng)匯總表

選取深圳地鐵1號(hào)線和上海軌道交通6號(hào)線風(fēng)亭測(cè)試源強(qiáng)，采用Cadna/A對(duì)南京至句容城際軌道交通工程馬群站環(huán)控設(shè)備周邊敏感點(diǎn)進(jìn)行噪聲預(yù)測(cè)(預(yù)測(cè)條件：敏感點(diǎn)預(yù)測(cè)高度為4.2 m，敏感點(diǎn)距離風(fēng)亭最近距離約為30 m，風(fēng)亭運(yùn)行時(shí)間晝間16 h，夜間3 h)，分析結(jié)果見圖1～圖4。

由圖1～圖4可知，在采用不同源強(qiáng)的條件下，同一敏感點(diǎn)處預(yù)測(cè)結(jié)果差異較大，以環(huán)控設(shè)備最北側(cè)敏感點(diǎn)為例，采用上海地鐵6號(hào)線源強(qiáng)預(yù)測(cè)時(shí)，晝間噪聲53.9 dB(A)，夜間為53.2 dB(A)；采用深圳地鐵1號(hào)線源強(qiáng)預(yù)測(cè)時(shí)，晝間噪聲58.1 dB(A)，夜間為55.0 dB(A)，晝間預(yù)測(cè)結(jié)果最大相差4 dB(A)，夜間相差2 dB(A)。

風(fēng)亭產(chǎn)生的噪聲與風(fēng)道內(nèi)風(fēng)機(jī)型號(hào)、功率，風(fēng)道結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度，消聲器的長(zhǎng)度、消聲量等有關(guān)[5]，不同城市的軌道敷設(shè)條件不同，風(fēng)亭等環(huán)控設(shè)備的布置形式也存在較大差異，相應(yīng)產(chǎn)生的噪聲值也有所不同。隨著軌道交通的迅猛發(fā)展，風(fēng)亭的形式、結(jié)構(gòu)也在不斷的更新變化中，風(fēng)亭源強(qiáng)數(shù)據(jù)不僅具有地域性，更具有顯著的時(shí)效性，早期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)已不能真實(shí)反映現(xiàn)狀，如大連地鐵1號(hào)線環(huán)評(píng)階段采用的噪聲源強(qiáng)較小，距離風(fēng)亭20m外的富國(guó)街站某居民小區(qū)預(yù)測(cè)結(jié)果不超標(biāo)，未采取降噪措施，實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)附近居民投訴噪音太大，嚴(yán)重影響居民休息。建設(shè)單位接到投訴后，對(duì)距離住宅區(qū)較近、產(chǎn)生噪聲較大的敏感點(diǎn)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)大于環(huán)評(píng)階段采用的類比源強(qiáng)數(shù)值，建設(shè)單位結(jié)合監(jiān)測(cè)情況及時(shí)采取了聲屏障等降噪措施，減少了對(duì)居民區(qū)的噪音影響。為避免或減少類似的環(huán)境投訴，建議加強(qiáng)前期的基礎(chǔ)調(diào)查與數(shù)據(jù)收集工作，兼顧地域性及時(shí)效性，形成系統(tǒng)及實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，使源強(qiáng)數(shù)據(jù)的選取更具有針對(duì)性及科學(xué)性。

圖1　敏感點(diǎn)噪聲晝間預(yù)測(cè)結(jié)果(源強(qiáng)采用上海地鐵6號(hào)線源強(qiáng))

圖2　敏感點(diǎn)噪聲夜間預(yù)測(cè)結(jié)果(源強(qiáng)采用上海地鐵6號(hào)線源強(qiáng))

圖3　敏感點(diǎn)噪聲晝間預(yù)測(cè)結(jié)果(源強(qiáng)采用深圳地鐵1號(hào)線源強(qiáng))

圖4　敏感點(diǎn)噪聲夜間預(yù)測(cè)結(jié)果(源強(qiáng)采用深圳地鐵1號(hào)線源強(qiáng))

3　結(jié)　語

不同類比條件下的噪聲源強(qiáng)存在明顯差異，對(duì)敏感點(diǎn)的噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果有較大影響，將直接影響到后期施工及運(yùn)營(yíng)時(shí)的降噪措施方案。隨著城市軌道交通發(fā)展的日益成熟，提出以下建議：

1) 沈陽(yáng)、大連、青島、無錫、合肥及武漢等已開通軌道交通的城市啟動(dòng)噪聲源強(qiáng)測(cè)試工作，需綜合考慮地域、線路敷設(shè)方式、車輛類型、列車編組、環(huán)控設(shè)備型號(hào)、線路運(yùn)營(yíng)時(shí)間等因素，建立時(shí)間、空間及軌道特性三維一體的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)強(qiáng)化實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果與環(huán)評(píng)預(yù)測(cè)值的相關(guān)性分析，構(gòu)建更為科學(xué)及合理的預(yù)測(cè)模型，為環(huán)評(píng)預(yù)測(cè)工作提供必要的依據(jù)。

2) 對(duì)于環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作者，在源強(qiáng)取值類比選擇時(shí)，除考慮軌道交通特性外，要適當(dāng)兼顧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的地域性和時(shí)效性，盡量采用同區(qū)域較新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作更加趨于合理和科學(xué)。