高速公路聲屏障降噪效果研究

王立璇

(河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院 石家莊市 050000)

0 引言

近年來高速公路的快速普及，對交通運輸業(yè)及國民經(jīng)濟的高速發(fā)展起到了極大的促進作用[1]，但同時產(chǎn)生的道路交通噪聲污染也成為一個突出的環(huán)境問題。道路交通噪聲對人們的心理和生理都能產(chǎn)生危害。噪聲引起的心理反應主要是煩惱或煩躁，干擾正常思維，使人們精神無法集中，影響工作效率，妨礙休息、睡眠，如果環(huán)境噪聲超過了66dB(A)，一般情況下人們不能進行正常的交談。噪聲對人的生理影響體現(xiàn)在聽覺疲勞或聽力損傷[2]。長期工作生活在交通干線兩側噪聲嚴重超標區(qū)域的人們，持續(xù)不斷的受到噪聲刺激，聽覺敏感性顯著降低，甚至造成暫時或永久性的聽覺損傷，是噪聲性耳聾的主要誘因[3]。有資料表明噪聲也對人體機能產(chǎn)生影響，可引起頭暈、頭痛、神經(jīng)衰弱、消化不良等癥狀，從而引發(fā)高血壓和心血管病[4]。

針對高速公路噪聲污染可以從控制噪聲源、控制傳播途徑、接受者采取相應防護措施三個方面進行。其中在高速公路與受聲點之間設置聲屏障是控制道路交通噪聲傳播途徑的有效方法，可以大大降低噪聲危害。上世紀60年代發(fā)達國家開始對聲屏障技術進行研究探索，隨后十幾年間在工程建設中廣泛應用[5]。1992年我國首例聲屏障在貴陽至黃果樹高速應用[6]。本研究選取高速公路有代表性的監(jiān)測區(qū)域，研究聲屏障的降噪效果，同時通過設置衰減斷面，監(jiān)測噪聲隨距離的衰減情況，為今后高速公路噪聲防治及環(huán)境影響評價提供參考。

1 監(jiān)測布點及內(nèi)容、方法

1.1 噪聲監(jiān)測點布設

選取大廣高速深州至大名段有代表性的高速公路主線，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)選取聲屏障降噪效果監(jiān)測點，同時設置衰減斷面進行噪聲監(jiān)測，以監(jiān)測交通噪聲的衰減情況。

1.2 聲屏障降噪效果監(jiān)測內(nèi)容、方法

1.2.1監(jiān)測點位

聲屏障降噪效果監(jiān)測包括敏感點聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和聲屏障降噪效果監(jiān)測兩部分。敏感點聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位選擇在聲屏障后方被保護敏感點前1 m處位置，同時選擇無聲屏障的開闊地帶且與聲屏障后方監(jiān)測點等距離的位置作為對照點進行同步監(jiān)測。聲屏障降噪效果監(jiān)測點位分別選擇在聲屏障后10m、20m、30～60m處，每處各設1個點。此外在無聲屏障的開闊地帶距離道路路肩10m、20m、30～60m處各設一個對照點。對照點與聲屏障后監(jiān)測點之間距離大于100m。

1.2.2監(jiān)測方法

按照 《聲屏障聲學設計和測量規(guī)范》HJ/T 90—2004中插入損失的間接法測量的有關規(guī)定進行監(jiān)測。

1.2.3監(jiān)測項目

各監(jiān)測點晝間和夜間分別給出L10、L50、L90、LAeq。

1.2.4監(jiān)測頻率

連續(xù)監(jiān)測2d，每天晝間監(jiān)測2 次，夜間監(jiān)測2 次(夜間22：00—24：00 和24：00—6：00各1次)，每次監(jiān)測20min，監(jiān)測同時記錄車流量，車型分別按大、中、小型分類統(tǒng)計。

1.3 衰減斷面監(jiān)測

1.3.1監(jiān)測點位

所選路段高速公路線路平直，與彎段、橋梁距離均大于200m，縱坡坡度小于1%，監(jiān)測范圍內(nèi)運營車輛能夠正常行駛，高速公路兩側開闊且無屏障。分別在距離高速公路中心線40m、60m、80m、120m和200m處設置監(jiān)測點位。監(jiān)測點位設置如圖1。

圖1 衰減斷面監(jiān)測布點圖

1.3.2監(jiān)測方法

按照《聲環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3096—2008)中的有關規(guī)定進行監(jiān)測。5個點位同步監(jiān)測，監(jiān)測同時記錄車流量，按大、中、小型車分類統(tǒng)計。

1.3.3監(jiān)測項目

各監(jiān)測點晝間和夜間分別給出L10、L50、L90、LAeq。

1.3.4監(jiān)測頻率

連續(xù)監(jiān)測2d，每天晝間監(jiān)測2次，夜間監(jiān)測2次，每次監(jiān)測20min，監(jiān)測斷面5個點位同時監(jiān)測，監(jiān)測時段與敏感點監(jiān)測時段一致。

2 結果分析

2.1 聲屏障降噪效果分析

2.1.1敏感點聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測結果分析

敏感點聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測結果見表2。

表2 敏感點聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測

對敏感點聲環(huán)境質(zhì)量進行了2d監(jiān)測，監(jiān)測結果如表2。由表2可知，敏感點處噪聲級與對照點處的噪聲級相比較，噪聲級均有不同程度的下降，其中晝間降噪量一般在2.2～4.3 dB(A)，夜間的降噪量在6.3～6.9 dB(A)。在連續(xù)監(jiān)測時間段內(nèi)，晝間的降噪量均低于夜間的降噪量。這可能與車流量及車型有關。監(jiān)測結果顯示，在晝間第一天監(jiān)測中，當車流量為1012輛，其中含大型車304輛時，降噪量為2.8 dB(A)；車流量為922輛時，含大型車276輛時，降噪量為4.3 dB(A)。晝間第二天監(jiān)測中，車流量為922輛時，大型車為267輛，降噪量為2.2 dB(A)；車流量為807輛時，大型車226輛時，降噪量為3.1 dB(A)。夜間的車流量明顯低于晝間車流量，且大型車、中型車、小型車的車流量與晝間相比較均下降，由于高速公路噪聲主要是由于車輛在行駛過程中產(chǎn)生的，這就直接導致夜間噪聲級低于晝間噪聲級。

對于第一天晝(2)與第二天晝(1)在總車流量相同的情況下，敏感點處的噪聲量分別是57.0 dB(A)和57.3 dB(A)，基本一致，但對照點處噪聲量分別為61.3 dB(A)和59.5 dB(A)，相差1.8 dB(A)。這可能與監(jiān)測點位的選取有關，敏感點聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位選擇在聲屏障后方被保護敏感點前1 m處進行，對照點選擇在無聲屏障的開闊地帶且與聲屏障后方監(jiān)測點等距離處，由監(jiān)測結果可知聲屏障對高速公路交通噪聲有良好的降噪效果。

2.1.2有、無聲屏障監(jiān)測結果分析

對監(jiān)測點進行有、無聲屏障聲環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測，監(jiān)測期間二天的晝間降噪效果對比見圖2，夜間聲屏障降噪效果對比見圖3。

圖2 晝間聲屏障降噪效果

圖3 夜間聲屏障降噪效果

從圖2、圖3中可以看出，距離聲屏障分別為10m、20m、30m處及敏感點位置晝間、夜間有聲屏障處比無聲屏障處的噪聲強度均顯著降低，噪聲強度降幅一般在2.55～9.95 dB(A)，平均降噪值為6.91dB(A)。最大降噪值出現(xiàn)在第一天監(jiān)測夜間距離聲屏障10m處，噪聲強度下降9.95 dB(A)。最小降噪值出現(xiàn)在第二天晝間敏感點處，噪聲強度下降2.55 dB(A)。第一天晝間監(jiān)測結果當顯示距離聲屏障10m時，噪聲強度下降6.70 dB(A)；距離聲屏障20m時，噪聲強度下降5.50 dB(A)；距離聲屏障20m時，噪聲強度下降4.95 dB(A)；敏感點處噪聲強度下降3.55 dB(A)，說明隨著監(jiān)測點與聲屏障距離的增加，降噪效果有一定差距。由圖2、圖3可知聲屏障對于高速公路噪聲的降噪效果較好，可以保護人們的工作、生活環(huán)境，減少噪聲對人體的危害。

聲屏障具有的良好降噪效果與聲屏障的降噪原理有關。高速公路車輛行駛過程中產(chǎn)生的噪聲在空氣中傳播時，當聲波傳播到聲屏障，由于聲屏障壁面的阻礙作用，部分聲波能夠越過聲屏障的頂端，繞射到達受聲點，在此過程中使噪聲級衰減，降低噪聲對受聲點的影響；同時部分聲波可以在聲屏障的壁面發(fā)生反射，最后有部分聲波可以穿透聲屏障壁面到達受聲點。聲波的繞射、反射可以有效降低道路交通噪聲聲級，但聲屏障對透射聲的影響一般不考慮。這樣處于聲影區(qū)的人們就能明顯感到噪聲減弱了。

2.2 高速公路噪聲隨距離衰減結果分析

通過對高速公路交通噪聲衰減斷面進行監(jiān)測，高速公路噪聲隨距離的衰減情況見圖4，車流量監(jiān)測情況如圖5。

圖4 高速公路噪聲隨距離衰減變化圖

圖5 車流量監(jiān)測結果

由圖4可知，在高速公路噪聲的衰減斷面監(jiān)測中，隨著監(jiān)測點距路中心線距離的逐漸增大，噪聲監(jiān)測值出現(xiàn)明顯的衰減。當監(jiān)測點距道路中心線40m時，晝間等效連續(xù)聲級值在63.00～64.2dB(A)之間；當監(jiān)測點距道路中心線200m時，晝間等效連續(xù)聲級值在57.20～57.70dB(A)之間，晝間最遠測點較最近測點噪聲衰減6.6～7.00dB(A)。夜間監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，當監(jiān)測點距道路中心線40m時，等效連續(xù)聲級值在57.8～58.70dB(A)之間；當監(jiān)測點距道路中心線200m時，夜間等效連續(xù)聲級值在47.50～49.30dB(A)之間，夜間最遠測點較最近測點噪聲衰減9.20～11.2dB(A)。監(jiān)測結果顯示，在晝間、夜間距離公路中心線120m可達到2類標準。

由圖5可知，晝間最近測點與最遠測點間小型車占車流量總量的57.38%左右，中型車占10.77%左右，大型車占31.85%左右。夜間車輛中最近測點與最遠測點間小型車占車流量總量的51.05%左右，中型車占13.16%左右，大型車占35.80%左右。由監(jiān)測結果可知，監(jiān)測路段車流量較穩(wěn)定，晝夜間車型均已小型車為主，大型車、中型車在夜間所占比例略有增大。由于夜間車流量僅占晝間車流量的22.25%，這就導致夜間的噪聲監(jiān)測中等效聲級值下降。

3 結語

(1)聲屏障對于高速公路交通噪聲的降噪效果良好。聲屏障的降噪值在2.55～9.95 dB(A)左右，平均降噪值為6.91dB(A)。聲屏障的降噪效果與聲屏障距受聲點的距離有關，隨距離的變化，降噪效果出現(xiàn)一定波動。

(2)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，隨著監(jiān)測點距路中心線距離由近至遠，噪聲監(jiān)測值呈規(guī)律衰減，受聲點距離高速公路中心線120m時滿足2類標準的要求。