北京市典型道路交通噪聲排放特征

張 健，劉嘉林，鹿海峰，荊紅衛(wèi)，李 彬，姜 磊，何延軍

北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心，北京 100038

道路交通噪聲污染一直以來(lái)是城市建設(shè)不可回避的問(wèn)題，對(duì)此污染的投訴也一直居高不下[1-2]。很多學(xué)者對(duì)道路交通噪聲做過(guò)研究，包括監(jiān)測(cè)方法研究、排放特征分析、治理措施研究等[3-8]，取得了一定結(jié)果并且一部分措施得到了落實(shí)，對(duì)緩解道路交通噪聲起了一定的作用。前期的研究大多依靠手工監(jiān)測(cè)，在時(shí)間序列上不夠精細(xì)，由于其局限性，對(duì)于24 h變化特征的研究較多，而對(duì)年度變化特征研究相對(duì)較少。北京市自2008年起建設(shè)了北京市噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[9]，在全市范圍內(nèi)建立了30多個(gè)道路交通噪聲監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，開(kāi)展了連續(xù)多年的監(jiān)測(cè)，具備了進(jìn)行精細(xì)特征分析的基礎(chǔ)。因此，本文通過(guò)研究近幾年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析了北京市道路交通噪聲的排放情況，力求為環(huán)境管理提供有效支撐。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳聲器選擇符合《測(cè)量傳聲器 第4部分：工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器規(guī)范》(GB/T 20441.4)的N-1210C戶(hù)外傳聲器單元，監(jiān)測(cè)終端為T(mén)B-N002型，符合中國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程《聲級(jí)計(jì)檢定規(guī)程》(JJG 188—2002)，可實(shí)時(shí)在線傳輸。

裝置示意圖如圖1所示。

圖1 噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the noise automatic monitoring system

2 監(jiān)測(cè)方案

北京市的道路結(jié)構(gòu)是方格網(wǎng)式和環(huán)形加放射式道路網(wǎng)混合型城市道路[10]，主要分成4個(gè)等級(jí)，本研究對(duì)每個(gè)等級(jí)選擇一到兩個(gè)典型的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，對(duì)其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。道路具體劃分等級(jí)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位信息如表1所示。

表1 噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位信息Table 1 The information of noise automatic monitoring sites

3 數(shù)據(jù)分析方法

噪聲水平以連續(xù)等效A聲級(jí)Leq表示，它是用噪聲能量按時(shí)間平均的方法來(lái)評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人影響的指標(biāo)，計(jì)算公式如下。

式中：LpA為某時(shí)刻t的瞬時(shí)A升級(jí)，dB；T為規(guī)定的測(cè)量時(shí)間。

選用的數(shù)據(jù)為審核后的數(shù)據(jù)，對(duì)于24 h數(shù)據(jù)，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)中斷或其他原因?qū)е虏杉实陀?5%，則該24 h將不計(jì)入統(tǒng)計(jì)；對(duì)于月均值，若超過(guò)7 d的數(shù)據(jù)無(wú)效，則該月不計(jì)入統(tǒng)計(jì)。

每年對(duì)所有監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行一次24 h手工比對(duì)，實(shí)時(shí)傳輸過(guò)程中如有數(shù)據(jù)異常會(huì)在4 h內(nèi)進(jìn)行確認(rèn)修復(fù)，并對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。

2016年道路交通噪聲手工監(jiān)測(cè)車(chē)流量數(shù)據(jù)是使用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)20 min內(nèi)雙向的車(chē)輛。

4 結(jié)果討論

4.1 不同道路等級(jí)噪聲分布特征

對(duì)北京市2013—2016年不同等級(jí)道路年Leq進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示。除主干線②外每個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的噪聲年均排放水平基本穩(wěn)定。不同等級(jí)道路Leq存在一定差值，監(jiān)測(cè)的站點(diǎn)中，環(huán)路年均Leq最高，環(huán)路①高于環(huán)路②，且都在70 dB以上；其次是主干線①，監(jiān)測(cè)值多數(shù)在68 dB以上，而主干線②變化幅度較大，最高值在70 dB以上；隨后是次干線和支線，其中支線①低于次干線②而高于次干線①。最高的環(huán)路①與最低的次干線①每年Leq相差10 dB左右。

圖2 不同等級(jí)道路2013—2016年平均Leq箱線圖與車(chē)流量曲線圖Fig.2 Annual average Leq distribution and traffic graphs of different levels of road in 2013-2016

噪聲水平高低可能與道路的規(guī)格、周邊環(huán)境以及車(chē)流量有關(guān)系[11-13]。結(jié)合2016年道路交通噪聲手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，不同等級(jí)道路的噪聲排放水平與車(chē)流量具有較高的相關(guān)性。與之前學(xué)者研究結(jié)論[14]不同的是，支線①作為城市支線道路，噪聲值高于城市次干線道路監(jiān)測(cè)點(diǎn)次干線①，支線①車(chē)流量為1 623輛/h；次干線車(chē)流量為468輛/h，因此推測(cè)由于支線①車(chē)流量尤其是大型車(chē)流量高于次干線①，且支線①周?chē)鸁o(wú)綠化，噪聲衰減較弱，可能導(dǎo)致支線①噪聲監(jiān)測(cè)值較高。根據(jù)此研究對(duì)象可得出不同等級(jí)道路的噪聲排放值從大到小順序依次為快速路>主干線>次干線和支線，噪聲排放值大小與車(chē)流量密切相關(guān)。

4.2 不同等級(jí)道路噪聲值隨時(shí)間變化特征

4.2.1 逐月變化特征

不同道路類(lèi)型2013—2017年逐月數(shù)值比較見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，不同等級(jí)道路逐月變化存在一定的周期性特征，以快速路特征最為明顯，而支路的周期性特征較弱，這與快速路車(chē)流量相對(duì)穩(wěn)定、影響因素較支路小有關(guān)。具體的特征表現(xiàn)為2月開(kāi)始，噪聲水平處于相對(duì)低位，至7月開(kāi)始升高，至11月達(dá)到峰值。這與北京城市特征較為相關(guān)，2月處于春節(jié)假期，城市人口處于低位，人類(lèi)活動(dòng)水平較弱，車(chē)流量相對(duì)較少，故而噪聲水平較低，9月開(kāi)學(xué)季開(kāi)始，人類(lèi)活動(dòng)水平較高，再加上夏秋季節(jié)人類(lèi)活動(dòng)水平較高，車(chē)流量升高，噪聲水平開(kāi)始上升。

圖3 不同等級(jí)道路噪聲逐月排放水平Fig.3 The monthly noise emission of roads at different levels

具體到道路，環(huán)路①7月噪聲水平較低，這與站點(diǎn)附近綠化水平較高、植被的吸聲作用影響可能較大。環(huán)路②2016年秋冬季節(jié)噪聲水平未周期性上升反而下降，這可能與10月開(kāi)始設(shè)置公交專(zhuān)用道有關(guān)，專(zhuān)用道的設(shè)置，使得大型公交車(chē)更加暢行，加速的次數(shù)減少，響應(yīng)產(chǎn)生的噪聲也相對(duì)較少。其次，專(zhuān)用道的設(shè)置也使得其他車(chē)道車(chē)行相對(duì)緩慢，也降低了噪聲水平。另外發(fā)現(xiàn)，支線①噪聲水平起伏較大，這可能是因?yàn)槌鞘兄Ь€多交叉分布于人群生活區(qū)，會(huì)有人們生活噪聲的影響。

因此，加強(qiáng)綠化、合理規(guī)劃道路使用對(duì)降低噪聲有一定的作用。

4.2.2 逐時(shí)變化特征

選取4月1—7日的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇4種等級(jí)道路的代表性站點(diǎn)，分析其一周的24 h變化曲線。如圖4所示。

圖4 不同等級(jí)道路噪聲一周逐時(shí)變化曲線Fig.4 The level of 24-hours emissions of road noise in one week

不難發(fā)現(xiàn)，道路的24 h噪聲排放特征比較明顯。晝間噪聲(06：00—22:00)明顯高于夜間噪聲(22:00至次日06:00)，交通早高峰(07：00—09:00)的噪聲值處于全天最高水平。這與人們的生活方式關(guān)系密切，此時(shí)段交通流量較高。

不同等級(jí)道路比較來(lái)看，晝夜差值區(qū)別較為明顯，其中以道路支線①的差值最高，達(dá)到20 dB以上，快速路環(huán)路①的差距最小為8 dB左右。可能是因?yàn)槌鞘兄Ь€夜間車(chē)流量明顯減少，噪聲本底值低所致。

從一周的噪聲水平特征來(lái)看，不難發(fā)現(xiàn)，周末夜間噪聲要高于工作日，這可能是因?yàn)橹苣┮归g人群活動(dòng)時(shí)間跨度較大，車(chē)流量降低水平較工作日低所致。

4.3 主干線②逐月數(shù)值變化特征原因分析

與其他道路噪聲排放逐年呈穩(wěn)定趨勢(shì)不同，主干線②交通噪聲呈下降趨勢(shì)，如圖5所示。

主干線②監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位于北京市豐臺(tái)區(qū)，南面2 km處即為大紅門(mén)商品批發(fā)市場(chǎng)群。該站點(diǎn)噪聲水平的下降可能與豐臺(tái)區(qū)非首都功能疏解尤其是大紅門(mén)地區(qū)大型批發(fā)市場(chǎng)的疏解有關(guān)。

圖5 主干線②監(jiān)測(cè)站點(diǎn)2013—2017年逐月Leq值Fig.5 2013—2017 Monthly Leq value of main line ②

2015年4月通過(guò)的《京津冀協(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》明確將分布在北京城區(qū)上百個(gè)小商品交易市場(chǎng)作為重點(diǎn)疏解對(duì)象，從2014年始，豐臺(tái)區(qū)便陸續(xù)開(kāi)展了疏解工作，尤其對(duì)大紅門(mén)地區(qū)，預(yù)計(jì)2017年底疏解全部的45家市場(chǎng)[15]。在疏解市場(chǎng)的同時(shí)，對(duì)市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)人員也進(jìn)行了疏解，豐臺(tái)區(qū)人口在2017年出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折[16]，終止了人口的連續(xù)上漲，尤其是常住外來(lái)人口繼續(xù)保持下降態(tài)勢(shì)，2016年末豐臺(tái)區(qū)常住外來(lái)人口79.9萬(wàn)人，占全區(qū)常住人口比重35.4%，同比下降0.7個(gè)百分點(diǎn)；較上年末減少3.9萬(wàn)人，同比下降4.7%。將主干線②站點(diǎn)近幾年年均噪聲排放水平與大紅門(mén)市場(chǎng)疏解數(shù)量及豐臺(tái)區(qū)外來(lái)人口數(shù)量增速進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 主干線②監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及周邊非首都功能疏解情況表Table 2 The main line 2 monitoring data and surrounding non-capital function relief situation

注：“—”表示數(shù)據(jù)未公布。

從表2可以看出，噪聲排放水平與外來(lái)人口增速呈正相關(guān)，與疏解市場(chǎng)數(shù)量呈負(fù)相關(guān)。可見(jiàn)，外來(lái)人口增速降低，疏解市場(chǎng)數(shù)量增加，噪聲排放水平會(huì)下降。這可能是因?yàn)殡S著市場(chǎng)數(shù)量增加，人口的減少，使得大紅門(mén)周邊地區(qū)人們活動(dòng)水平降低，車(chē)流量相應(yīng)減少，使得輻射到的主干線②站點(diǎn)附近噪聲排放水平相應(yīng)降低。非首都功能的疏解對(duì)降低噪聲排放、提高人們的生活環(huán)境質(zhì)量具有較好的成效。

5 結(jié)論

北京市不同等級(jí)的道路噪聲排放具備一定的特征，排放水平的大小順序依此為城市高速路>城市主干線>城市支路和城市次干線，隨時(shí)間變化方面，道路噪聲存在一定的周期性排放特征，24 h變化特征比較明顯，這些特征與周?chē)h(huán)境、車(chē)流量、人們活動(dòng)等因素相關(guān)。部分道路存在特異性，主干線②站點(diǎn)噪聲出現(xiàn)了逐年下降趨勢(shì)，經(jīng)分析，與北京市非首都功能疏解存在一定關(guān)系。

對(duì)北京市不同等級(jí)道路噪聲排放特征進(jìn)行的分析發(fā)現(xiàn)，采取一定的規(guī)劃和管理措施，如加強(qiáng)綠化，合理規(guī)劃道路使用以及對(duì)非首都功能的疏解，都能夠在一定程度上降低道路噪聲的排放。