高速公路声屏障降噪效果研究

王立璇

(河北化工医药职业技术学院 石家庄市 050000)

0 引言

近年来高速公路的快速普及，对交通运输业及国民经济的高速发展起到了极大的促进作用[1]，但同时产生的道路交通噪声污染也成为一个突出的环境问题。道路交通噪声对人们的心理和生理都能产生危害。噪声引起的心理反应主要是烦恼或烦躁，干扰正常思维，使人们精神无法集中，影响工作效率，妨碍休息、睡眠，如果环境噪声超过了66dB(A)，一般情况下人们不能进行正常的交谈。噪声对人的生理影响体现在听觉疲劳或听力损伤[2]。长期工作生活在交通干线两侧噪声严重超标区域的人们，持续不断的受到噪声刺激，听觉敏感性显著降低，甚至造成暂时或永久性的听觉损伤，是噪声性耳聋的主要诱因[3]。有资料表明噪声也对人体机能产生影响，可引起头晕、头痛、神经衰弱、消化不良等症状，从而引发高血压和心血管病[4]。

针对高速公路噪声污染可以从控制噪声源、控制传播途径、接受者采取相应防护措施三个方面进行。其中在高速公路与受声点之间设置声屏障是控制道路交通噪声传播途径的有效方法，可以大大降低噪声危害。上世纪60年代发达国家开始对声屏障技术进行研究探索，随后十几年间在工程建设中广泛应用[5]。1992年我国首例声屏障在贵阳至黄果树高速应用[6]。本研究选取高速公路有代表性的监测区域，研究声屏障的降噪效果，同时通过设置衰减断面，监测噪声随距离的衰减情况，为今后高速公路噪声防治及环境影响评价提供参考。

1 监测布点及内容、方法

1.1 噪声监测点布设

选取大广高速深州至大名段有代表性的高速公路主线，在监测区域内选取声屏障降噪效果监测点，同时设置衰减断面进行噪声监测，以监测交通噪声的衰减情况。

1.2 声屏障降噪效果监测内容、方法

1.2.1监测点位

声屏障降噪效果监测包括敏感点声环境质量监测和声屏障降噪效果监测两部分。敏感点声环境质量监测点位选择在声屏障后方被保护敏感点前1 m处位置，同时选择无声屏障的开阔地带且与声屏障后方监测点等距离的位置作为对照点进行同步监测。声屏障降噪效果监测点位分别选择在声屏障后10m、20m、30～60m处，每处各设1个点。此外在无声屏障的开阔地带距离道路路肩10m、20m、30～60m处各设一个对照点。对照点与声屏障后监测点之间距离大于100m。

1.2.2监测方法

按照 《声屏障声学设计和测量规范》HJ/T 90—2004中插入损失的间接法测量的有关规定进行监测。

1.2.3监测项目

各监测点昼间和夜间分别给出L10、L50、L90、LAeq。

1.2.4监测频率

连续监测2d，每天昼间监测2 次，夜间监测2 次(夜间22：00—24：00 和24：00—6：00各1次)，每次监测20min，监测同时记录车流量，车型分别按大、中、小型分类统计。

1.3 衰减断面监测

1.3.1监测点位

所选路段高速公路线路平直，与弯段、桥梁距离均大于200m，纵坡坡度小于1%，监测范围内运营车辆能够正常行驶，高速公路两侧开阔且无屏障。分别在距离高速公路中心线40m、60m、80m、120m和200m处设置监测点位。监测点位设置如图1。

图1 衰减断面监测布点图

1.3.2监测方法

按照《声环境质量标准》(GB 3096—2008)中的有关规定进行监测。5个点位同步监测，监测同时记录车流量，按大、中、小型车分类统计。

1.3.3监测项目

各监测点昼间和夜间分别给出L10、L50、L90、LAeq。

1.3.4监测频率

连续监测2d，每天昼间监测2次，夜间监测2次，每次监测20min，监测断面5个点位同时监测，监测时段与敏感点监测时段一致。

2 结果分析

2.1 声屏障降噪效果分析

2.1.1敏感点声环境质量监测结果分析

敏感点声环境质量监测结果见表2。

表2 敏感点声环境质量监测

对敏感点声环境质量进行了2d监测，监测结果如表2。由表2可知，敏感点处噪声级与对照点处的噪声级相比较，噪声级均有不同程度的下降，其中昼间降噪量一般在2.2～4.3 dB(A)，夜间的降噪量在6.3～6.9 dB(A)。在连续监测时间段内，昼间的降噪量均低于夜间的降噪量。这可能与车流量及车型有关。监测结果显示，在昼间第一天监测中，当车流量为1012辆，其中含大型车304辆时，降噪量为2.8 dB(A)；车流量为922辆时，含大型车276辆时，降噪量为4.3 dB(A)。昼间第二天监测中，车流量为922辆时，大型车为267辆，降噪量为2.2 dB(A)；车流量为807辆时，大型车226辆时，降噪量为3.1 dB(A)。夜间的车流量明显低于昼间车流量，且大型车、中型车、小型车的车流量与昼间相比较均下降，由于高速公路噪声主要是由于车辆在行驶过程中产生的，这就直接导致夜间噪声级低于昼间噪声级。

对于第一天昼(2)与第二天昼(1)在总车流量相同的情况下，敏感点处的噪声量分别是57.0 dB(A)和57.3 dB(A)，基本一致，但对照点处噪声量分别为61.3 dB(A)和59.5 dB(A)，相差1.8 dB(A)。这可能与监测点位的选取有关，敏感点声环境质量监测点位选择在声屏障后方被保护敏感点前1 m处进行，对照点选择在无声屏障的开阔地带且与声屏障后方监测点等距离处，由监测结果可知声屏障对高速公路交通噪声有良好的降噪效果。

2.1.2有、无声屏障监测结果分析

对监测点进行有、无声屏障声环境质量监测，监测期间二天的昼间降噪效果对比见图2，夜间声屏障降噪效果对比见图3。

图2 昼间声屏障降噪效果

图3 夜间声屏障降噪效果

从图2、图3中可以看出，距离声屏障分别为10m、20m、30m处及敏感点位置昼间、夜间有声屏障处比无声屏障处的噪声强度均显著降低，噪声强度降幅一般在2.55～9.95 dB(A)，平均降噪值为6.91dB(A)。最大降噪值出现在第一天监测夜间距离声屏障10m处，噪声强度下降9.95 dB(A)。最小降噪值出现在第二天昼间敏感点处，噪声强度下降2.55 dB(A)。第一天昼间监测结果当显示距离声屏障10m时，噪声强度下降6.70 dB(A)；距离声屏障20m时，噪声强度下降5.50 dB(A)；距离声屏障20m时，噪声强度下降4.95 dB(A)；敏感点处噪声强度下降3.55 dB(A)，说明随着监测点与声屏障距离的增加，降噪效果有一定差距。由图2、图3可知声屏障对于高速公路噪声的降噪效果较好，可以保护人们的工作、生活环境，减少噪声对人体的危害。

声屏障具有的良好降噪效果与声屏障的降噪原理有关。高速公路车辆行驶过程中产生的噪声在空气中传播时，当声波传播到声屏障，由于声屏障壁面的阻碍作用，部分声波能够越过声屏障的顶端，绕射到达受声点，在此过程中使噪声级衰减，降低噪声对受声点的影响；同时部分声波可以在声屏障的壁面发生反射，最后有部分声波可以穿透声屏障壁面到达受声点。声波的绕射、反射可以有效降低道路交通噪声声级，但声屏障对透射声的影响一般不考虑。这样处于声影区的人们就能明显感到噪声减弱了。

2.2 高速公路噪声随距离衰减结果分析

通过对高速公路交通噪声衰减断面进行监测，高速公路噪声随距离的衰减情况见图4，车流量监测情况如图5。

图4 高速公路噪声随距离衰减变化图

图5 车流量监测结果

由图4可知，在高速公路噪声的衰减断面监测中，随着监测点距路中心线距离的逐渐增大，噪声监测值出现明显的衰减。当监测点距道路中心线40m时，昼间等效连续声级值在63.00～64.2dB(A)之间；当监测点距道路中心线200m时，昼间等效连续声级值在57.20～57.70dB(A)之间，昼间最远测点较最近测点噪声衰减6.6～7.00dB(A)。夜间监测发现，当监测点距道路中心线40m时，等效连续声级值在57.8～58.70dB(A)之间；当监测点距道路中心线200m时，夜间等效连续声级值在47.50～49.30dB(A)之间，夜间最远测点较最近测点噪声衰减9.20～11.2dB(A)。监测结果显示，在昼间、夜间距离公路中心线120m可达到2类标准。

由图5可知，昼间最近测点与最远测点间小型车占车流量总量的57.38%左右，中型车占10.77%左右，大型车占31.85%左右。夜间车辆中最近测点与最远测点间小型车占车流量总量的51.05%左右，中型车占13.16%左右，大型车占35.80%左右。由监测结果可知，监测路段车流量较稳定，昼夜间车型均已小型车为主，大型车、中型车在夜间所占比例略有增大。由于夜间车流量仅占昼间车流量的22.25%，这就导致夜间的噪声监测中等效声级值下降。

3 结语

(1)声屏障对于高速公路交通噪声的降噪效果良好。声屏障的降噪值在2.55～9.95 dB(A)左右，平均降噪值为6.91dB(A)。声屏障的降噪效果与声屏障距受声点的距离有关，随距离的变化，降噪效果出现一定波动。

(2)监测区域内，随着监测点距路中心线距离由近至远，噪声监测值呈规律衰减，受声点距离高速公路中心线120m时满足2类标准的要求。