围蔽街道噪声传播规律分析

周丽君，刘冬骏，马士阳（安徽建筑大学　土木学院，安徽　合肥　230601）



围蔽街道噪声传播规律分析

周丽君，刘冬骏，马士阳
（安徽建筑大学土木学院，安徽合肥230601）

摘要：围蔽街道传播规律对改善交通噪声有重要意义.本文给出了影响围蔽街道噪声传播的因素，包括交通噪声源、街道几何形状和建筑布局，并分析出了噪声在围蔽街道长度方向和高度方向的传播规律.最后通过分析案例和围蔽街道噪声传播的规律，提出改善围蔽街道交通噪声的措施，为今后施工设计提供理论依据.

关键词:围蔽街道；噪声传播规律；交通噪声源；街道几何形状；建筑布局

目前，城市交通噪声影响范围越来越广,严重干扰人们的正常工作、学习和休息,成为城市居民投诉较多的污染源，目前这个问题已经引起城市环保部门、规划管理部门、地产开发商等的高度重视[1].其中交通噪声对围蔽街道的影响尤为明显，国内外对交通噪声研究主要集中在其对居住小区的影响[2-4]，围蔽街道噪声传播规律的研究相对较少，本文的相关研究弥补了这方面的不足.

1　围蔽街道噪声传播影响因素

影响围蔽街道噪声传播规律的主要因素有：噪声源、几何形状、建筑物布局.

1.1噪声源

围蔽街道行驶单个汽车的噪声由发动机噪声，进、排气噪声及轮胎噪声组成，发动机噪声及进、排气噪声与汽车发动机转速有关；轮胎噪声同轮胎花纹、路面情况有关，车速也对轮胎噪声有影响[5-6].单个汽车噪声源噪声大小不由围蔽街道声场环境决定，但围蔽街道会改变噪声传播，从而改变围蔽街道的声场分布.车流量也是噪声大小的决定因素，通常，车流量增大，噪声值增大，但是，当车流量增大到一定限值后，噪声不再随车流量增大而增大.

1.2几何形状

围蔽街道宽度和临界面高度均会对街道声场分布产生影响.当围蔽街道宽度增加时，交通噪声沿围蔽街道长度方向衰减增大.长度方向上，接收点距离声源较近时，直达声对接收点处噪声声级影响较大，临界面反射声影响较小，增加街道宽度对噪声衰减影响较弱；接收点与声源距离增大后，直达声随距离增大衰减，反射声影响加强，街道宽度增加对接收点噪声衰减影响加大；当接收点与声源距离足够大后，由于平均声程早已很长，反射声声级对接收点声级影响极小，街道宽度增加不再对接收点噪声产生影响.Kang比较了围蔽街道高度20m，宽度5m和160m的点声源声衰减，声源与接收点距离200m时声压级相差9dB[7-8].围蔽街道临界面高度对声场分布影响与边界面反射类型相关.边界面为镜面反射时，声源高度低于边界面高度，边界面高度增加不会使反射声向下传播到达原来的围蔽街道声场范围内，故高度增加不对声场分布产生影响.边界面为扩散反射时，临界面高度增加减少反射声反射出围蔽街道范围可能性，故临界面高度增加使围蔽街道总体噪声声级增大.

1.3建筑物布局

建筑物之间间隔可显著增加噪声的衰减.建筑物间隔增大，噪声更易反射出围蔽街道声场范围，因此，噪声衰减显著增加.这种衰减在间隔附近衰减更明显.一些常见的建筑布局方式有连排建筑（均匀间隔）、高层楼群、连片建筑.建筑物立面材料选择确定临界面吸声系数，也是围蔽街道噪声传播的影响因素.建筑物屋顶类型也会对噪声传播产生影响，但是在实践中，通常将斜屋顶简化为平屋顶，以简化计算模型和减少计算时间，简化后噪声变化差别非常小，平均约为0.04dB，因此，本文对斜屋顶采用简化计算，认为建筑布局中屋顶均选择平屋顶.

2　围蔽街道宽度对长度方向噪声分布影响分析

围蔽街道噪声长度方向衰减规律是围蔽街道声场分布研究的重要部分，分析长度方向噪声衰减规律有助于利用噪声随距离增加衰减的性质控制围蔽街道噪声影响.

建立围蔽街道的基准模型，建筑高度20m，街道宽度20m，长度120m，噪声源为道路，ADT=1600Veh/24h，临界面反射为扩散反射.以宽度方向为X轴，长度方向为Y轴，高度方向为Z轴，任一临界面底部边界点为原点，建立坐标轴.根据两条沿长度方向直线（0m，0~120m，1m）、（0m，0~120m，18m）布点.为考察街道宽度对围蔽街道长度方向噪声分布SPL分布如图1、图2、图3、图4所示：

图1　围蔽街道宽度30m无间隔建筑1.5m水平面SPL分布

图2　围蔽街道宽度60m无间隔建筑1.5m水平面SPL分布

图3　围蔽街道宽度120m无间隔建筑1.5m水平面SPL分布

图4　围蔽街道长度与SPL拟合曲线

比较不同宽度围蔽街道长度方向的SPL分布云图及围蔽街道长度与SPL拟合曲线如图4，增加街道宽度会降低长度方向噪声SPL.但是，街道宽度从15米增加到30米时，噪声SPL降低并不明显.当围蔽街道宽度从30米增加到60米后，围蔽街道长度方向噪声SPL在3米高处及9米高处降低约5dB，降噪效果明显；当围蔽街道宽度从60米增加到120米后，围蔽街道长度方向噪声SPL在3米高处及9米高处降低约6dB.考虑到增加街道宽度带来的用地成本上升，增加街道宽度至120米效果不如将街道宽度设计为60米成果显著.街道宽度为60米时，围蔽街道长度方向在3米及9米高度噪声SPL均值介于56dB至58dB之间，若仍未能满足《声环境评价标准》要求，可通过绿化降噪、声屏障、控制噪声源等方式进一步降低噪声；或者在设计阶段选择合适的建筑用途以达到标准.

3　围蔽街道宽度对高度方向噪声分布影响分析

为考察街道宽度对围蔽街道高度方向噪声分布影响，改变基准模型中的围蔽街道宽度，其他条件与基准模型相同，设置宽度分别为15m、30m、60m、120m，从z=1~20，间隔1m，设置20个测点，得到高度方向噪声噪声数据如表1.

表1　不同围蔽街道宽度下高度方向噪声SPL

增加围蔽街道宽度和增加建筑间隔均有利于降低围蔽街道高度方向噪声SPL.综合考虑声环境要求和城市土地需求因素，针对边界面几何反射的完全围蔽城市街道，在围蔽街道规划设计阶段，围蔽街道宽度控制在60米，可能能够适度增加土地使用成本，并显著降低围蔽街道高度方向的噪声SPL.若围蔽街道宽度远小于60米，需要花费较多成本用于降低围蔽街道噪声，不利于对声环境要求较高建筑的隔噪、降噪.若围蔽街道宽度大于60米，对围蔽街道高度方影响，改变基准模型中的围蔽街道宽度，其他条件与基准模型相同，设置宽度为30m、60m、120m，得到长度方向噪声向降噪效果呈递减趋势，且不利于合理节约地使用城市土地资源.

建筑高度对围蔽街道噪声分布的影响主要体现在建筑高层.现实设计中，围蔽街道两旁建筑高度不同时，则在建筑高层未形成围蔽，噪声随高度增高下降速度快于围蔽街道噪声SPL随高度下降速度.因此，应将对声环境要求高的建筑功能布置在建筑高层.

4　案例分析

合肥市第四十八中学位于安徽省合肥市滨湖新区金斗路东侧，嘉陵江路北侧，湖南路西侧.项目基地西侧为金斗公园，东侧和北侧为保利楼盘，南侧是万达文旅城.环境噪声是四十八中绿色建筑评价的重点之一，根据不同类别的居住区，要求对场地周边的噪声现状进行检查，并对规划实施后的环境噪声进行预测，使之符合国家标准《声环境质量标准》GB3096-2008中对于不同类别住宅区环境噪声标准的规定.项目属于声环境1类功能区，要求昼间噪声SPL小于55dB，夜间小于45dB.

运用噪声模拟软件SoundPLAN进行分析，建立模型如图1.为了让区域的模拟接近实际情况，严格按照规划平面总图的尺寸建立模型，项目北侧为保利五月花小区.南侧为嘉陵江路，西侧为金斗路，东侧为湖南路.各道路平均日交通量按照《声环境质量标准》GB3096-2008附录A执行，道路数据如表1.模拟得出昼间噪声分布如图2.

图1　SoundPLAN中的模型3D效果图

图2　人员活动高度1.5米处昼间环境噪声等声线云图

表1　道路信息

项目昼间1.5m高度处环境噪声值基本分布在40dB~ 54dB之间，其中湖南路另一侧存在高层建筑（图中红框标示区域），与校区教学楼形成围蔽街道，噪声等级明显高于嘉陵江路和金斗路两侧噪声等级.应用本文论述围蔽街道噪声分布规律，湖南路两侧建筑间隔较大，建筑有较远的建筑后退，使围蔽街道保持一定宽度.因此，能够控制噪声SPL在规范要求以内.图中上部蓝框标示区域，建筑距离较近，且建筑间隔小，若规划设计道路则会形成较封闭的围蔽街道，不利于噪声的控制.因此，在规划设计阶段，确保区域内不出现新的交通噪声源后，才能采用图中街道布局形式.

5　结语

本文分析了对围蔽街道噪声分布产生影响的多种因素，可在围蔽街道的规划设计阶段控制这些因素，以降低噪声对围蔽街道两侧建筑的影响.本文首先定性分析这些因素，包括噪声源、几何形状和建筑物布局.然后，通过案例分析了这些影响因素的实际效果，提出利于在围蔽街道设计规划阶段降低噪声的措施，这些措施能以更低成本减少噪声影响，并利于城市土地的合理规划利用.

参考文献：

〔1〕刘培杰,孙海涛,赵越喆,等.居住小区交通噪声预测评价[J].噪声与振动控制,2009（01）:140-143.

〔2〕李本纲,林健枝.城市居住小区的公路交通噪声预测与规划[J].城市环境与城市生态,1999(2):57-60

〔3〕Yang Q L, Tang Y M. Traffic Noise Pollution and Its Prevention in Residential Area of Qingdao City [J]. Noise & Vibration Control, 2009.

〔4〕Qi Y, Zhuang Y, Lin C, et al. Application of Sound-PLAN in Impact Assessment of Traffic Noise on the Residential Area [J]. Environmental Protection Science, 2014.

〔5〕陈南.汽车振动与噪声控制[M].北京:人民交通出版社.

〔6〕伍先俊,李志明.汽车电机噪声机理和降噪方法[J].微特电机,2003（01）:14-16.

〔7〕Takahiro T, Jian K, Jaiswal J K, et al. Receptor-mediated glutamate release from volume sensitive channels in astrocytes.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2005, 102 (45):págs. 16466-16471.

〔8〕Kang J..Acoustics of Long Space:Theory and Design Guide (London:Thomas Telford Publish --ing) .2002.

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题（2011BAJ03B04）

收稿日期：2015年11月1日

中图分类号：TU-023

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）01-0160-03