Predictor-lima預測軟件在道路交通噪聲預測中重要參數(shù)的影響分析

邱涌濤，高 峰，姜春紅，李憲同

(1.北京市勞動保護科學研究所，北京 100054；2.遼寧省沈陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 沈陽 110169；3.中國環(huán)境監(jiān)測總站, 北京 100012)

1 引言

隨著城市化進程不斷加快，人民生活水平的不斷提高，私家車數(shù)量的不斷增多，道路交通噪聲對兩側(cè)沿線居民的生活引起了越來越多的不利影響[1～3]。對于道路交通項目環(huán)境影響而言，噪聲是需要考慮的最主要因素。噪聲預測軟件是道路交通項目環(huán)境影響評價工作中的重要應用工具之一。道路交通噪聲預測工作中常用的預測軟件主要由三種：Cadna/A，Eia和Predictor-lima。影響噪聲預測計算結(jié)果的參數(shù)除車速、車型、車流量等主要參數(shù)之外，還包括聲源條數(shù)、道路寬度、道路坡度、網(wǎng)格大小、聲源高度、地面系數(shù)等。車速、車型、車流量的影響比較明確，但聲源條數(shù)、道路寬度等參數(shù)對預測結(jié)果的影響研究較少，鑒于此，文中基于該軟件計算分析了這些參數(shù)對預測結(jié)果的影響，為廣大環(huán)評工作者提供參考。

2 預測軟件概況

Predictor-lima軟件是由B&K公司生產(chǎn)的環(huán)境噪聲計算和繪圖軟件，能夠基于GIS、CAD地理數(shù)據(jù)快捷準確的建立聲場模型，該軟件內(nèi)部集成了多個國家(中國、德國、法國、澳大利亞等)的計算模型，用戶可根據(jù)需要自行選擇不同的計算模型對道路交通噪聲進行預測。Predictor-lima預測軟件相較于其他軟件具有計算速度快、用戶友好度高和展示效果好的特點，可以作為我國聲環(huán)境影響評價的工具軟件，也可用于城市或區(qū)域環(huán)境噪聲的預測、評價和控制方案設(shè)計。

不同預測模型都具有相似的基本形式，預測點聲壓級是由車輛參考聲壓級加上各類修正項得到。表示型式如下。

3 重要參數(shù)對預測結(jié)果的影響

影響噪聲預測計算結(jié)果的參數(shù)除車速、車型、車流量等主要參數(shù)之外，還包括聲源條數(shù)、道路寬度、道路坡度、網(wǎng)格大小、聲源高度、地面系數(shù)等。本文基于《環(huán)境影響評價導則 聲環(huán)境》(HJ2.4-2009)推薦的計算模型，在預測軟件中分別進行建模計算，對各參數(shù)進行分析。

3.1 聲源條數(shù)

筆者在文獻[4]中對道路交通噪聲預測聲源簡化研究進行過深入研究，推導了2車道、4車道、6車道、8車道和10車道道路簡化為1條線聲源與多條線聲源的誤差公式，例如，對于10車道道路，不同簡化方式的絕對誤差為：

n表示接收點與道路邊緣距離與道路寬度的比值。得出結(jié)論，道路寬度越大，將道路交通聲源簡化為1條線聲源和多條線聲源預測結(jié)果的絕對誤差越大，當接收點位于道路邊緣時(n=0)時，絕對誤差最大，均超過1 dB，且對于10車道的道路，誤差大于3 dB。當接收點與道路邊緣的距離大于道路寬度的一半時(n大于0.5)，絕對誤差可以控制在0.5 dB之內(nèi)。

3.2 道路寬度

Predictor-lima預測軟件中將道路聲源簡化為一條線，沒有對于道路寬度的設(shè)置。然而，道路寬度對預測結(jié)果是有重要影響的，筆者在文獻[5]中的研究認為道路寬度，道路到建筑物距離，圍墻等隔聲措施高度是影響建筑物最大噪聲點分布的主要因素。并且Cadna/A[5]預測軟件也有道路寬度的設(shè)置，因此，在建模時有必要設(shè)置道路寬度。

Predictor-lima預測軟件中道路寬度可以通過在道路下方增加“地面地區(qū)”模型的方式添加。假設(shè)路寬分別為20 m和60 m，其他參數(shù)都一致，通過計算發(fā)現(xiàn)，有無“地面地區(qū)”(即路寬)模型時，預測結(jié)果誤差為0 dB?？梢?，在Predictor-lima預測軟件中，路寬不是其主要考慮因素。在使用在Predictor-lima預測軟件進行道路交通噪聲預測時可直接將道路簡化為線聲源，不用設(shè)置路寬。道路寬度對應的計算時間如表1所示。

表1 有無“地面地區(qū)”(即路寬)模型的計算結(jié)果及誤差

3.3 道路坡度

在預測軟件下，分別選取不同的道路坡度，比較其差別。設(shè)定坡度分別為0%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%。表2為不同道路坡度的計算結(jié)果及誤差?？梢姡瑢τ诖笮蛙?，坡度每增加1%，聲級增加約1 dB；對于中型車，坡度每增加1%，聲級增加0.7 dB；對于小型車，坡度每增加1%，聲級增加0.5 dB。

表2 不同道路坡度的誤差

3.4 計算網(wǎng)格大小

通過計算發(fā)現(xiàn)，計算區(qū)域的網(wǎng)格尺寸越小，計算網(wǎng)格數(shù)目越多，計算速度則越慢，展示效果越好(圖1)。然而從計算結(jié)果來看，預測結(jié)果對計算結(jié)果沒有影響。表3是計算網(wǎng)格分別為5 m，20 m和50 m的計算結(jié)果。圖1為預測結(jié)果展示圖。

表3 計算網(wǎng)格分別為5 m，20 m和50 m的計算結(jié)果

圖1 計算網(wǎng)格分別為(a)5 m，(b)20 m和(c)50 m的預測結(jié)果展示

3.5 聲源高度

戶文成等[7]在《道路交通噪聲預測模型實踐探析》中使用CNOSSOS-EU模型，將聲源簡化后高度定為0.05 m，我國噪聲評價中也是將車輛簡化為0.5 m高的點源。Predictor-lima預測軟件中聲源高度是可以設(shè)置的，通過計算，相對于聲源高度設(shè)置為1 m，聲源高度越低，預測結(jié)果越小，聲源高度分別為1 m與0.2 m時，預測結(jié)果相差0.3 dB。不同聲源高度的計算誤差如表4所示。

表4 不同聲源高度的計算誤差

3.6 地面系數(shù)

Predictor-lima中的地面系數(shù)指的地面的軟硬程度，地面系數(shù)數(shù)值設(shè)定為0～1。地面系數(shù)越大，表示地面越軟，對聲波的吸收作用越大。如表5所示，通過計算發(fā)現(xiàn)，地面系數(shù)越大預測結(jié)果越小，地面系數(shù)為1時，預測結(jié)果比地面系數(shù)為0時低4.3 dB。

表5 不同地面系數(shù)的計算誤差

4 結(jié)論

通過對Predictor-lima預測軟件中各參數(shù)的建模計算及分析，可以得出以下結(jié)論。

(1)根據(jù)前面的分析結(jié)果，聲源條數(shù)、道路寬度、道路坡度、網(wǎng)格大小、聲源高度、地面系數(shù)等參數(shù)對預測結(jié)果、計算速度和預測圖展示效果等均有影響。

(2)道路交通噪聲預測過程中，應該根據(jù)道路寬度及預測點與道路邊界的距離關(guān)系，將其簡化為一條位于道路中心線的線聲源或者兩條線聲源；在使用在Predictor-lima預測軟件進行道路交通噪聲預測時可直接將道路簡化為線聲源，不用設(shè)置路寬；對于道路坡度而言，坡度增加，預測聲級增加，大、中、小型車增加幅度分別為1 dB、0.7 dB和0.5 dB；計算網(wǎng)格大小對計算結(jié)果沒有影響，但會影響展示效果，降低計算速度；聲源高度越低，預測結(jié)果越小，聲源高度為1 m與0.2 m時，預測結(jié)果相差0.3 dB；地面系數(shù)越大預測結(jié)果越小，地面系數(shù)為1 h，預測結(jié)果比地面系數(shù)為0時低4.3 dB。

(3)分析結(jié)果將有助于環(huán)評工作者在進行噪聲預測時合理、準確地選擇參數(shù)，保證預測結(jié)果。