孫海濤, 劉培杰, 王紅衛(wèi)

(華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點實驗室,廣東廣州 510640)

基于Cadna/A軟件的城市高架道路噪聲預(yù)測

孫海濤, 劉培杰, 王紅衛(wèi)

(華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點實驗室,廣東廣州 510640)

在Cadna/A軟件中建立了城市高架道路的計算模型，并根據(jù)預(yù)測車流量進行噪聲預(yù)測，結(jié)果表明Cadna/A軟件可在設(shè)計初期為建設(shè)項目的可行性提供可靠的相關(guān)依據(jù).

Cadna/A； 城市高架道路； 交通噪聲； 噪聲預(yù)測； 噪聲評價

隨著城市的飛速發(fā)展和道路基礎(chǔ)設(shè)施的改善，越來越多的城市在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中選擇以高架道路的形式來解決城市交通問題.高架道路是采用連續(xù)高架形式的快速路，是保證機動車交通快速、連續(xù)通行的道路系統(tǒng)，是城市中的汽車專用道.建設(shè)城市高架道路已成為國內(nèi)外城市解決城市交通問題的重要手段之一.城市高架道路在給人們帶來方便的同時，也加劇了城市環(huán)境噪聲污染.噪聲污染已被公認是城市環(huán)境中僅次于大氣污染和水體污染的第三大公害，成為一個嚴重的社會問題.現(xiàn)代城市噪聲污染主要來源于交通運輸、工業(yè)生產(chǎn)和公共活動.而交通運輸，特別是道路交通則是造成交通干線鄰近地區(qū)噪聲超標的主要因素.有關(guān)資料表明，城市環(huán)境噪聲中有70%左右來自交通污染[1].噪聲不僅影響了人們的日常工作和生活，而且給社會造成了相當大的經(jīng)濟損失.

城市交通噪聲預(yù)測可在規(guī)劃初期對擬建的道路交通噪聲進行預(yù)測分析，并對降噪方案進行預(yù)測評價.采用這種預(yù)測手段可以提高效率、節(jié)約社會成本，是今后的發(fā)展方向.20世紀80年代以來各國相繼開發(fā)了基于本國情況的道路交通噪聲預(yù)測理論模型，其中主要有美國聯(lián)邦高速公路管理局(Federal Highway Administration)1978年12月發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級LAeq為評價指標的FHWA高速公路交通噪聲預(yù)測模型[2]、英國交通部于1988年發(fā)布的以統(tǒng)計百分數(shù)聲級L10為評價指標的CRTN88模型(Calculation of Road Traffic Noise)[3]，德國交通部公路建設(shè)司(Road Construction Section of the Federal Ministry for Transport)發(fā)布的以等效連續(xù)A聲級LAeq為評價指標的RLS 90模型[4].將上述噪聲預(yù)測理論模型與計算機模擬技術(shù)相結(jié)合，可以客觀有效地分析交通噪聲對目標區(qū)域產(chǎn)生的影響.

1 噪聲預(yù)測軟件Cadna/A

Cadna/A系統(tǒng)是一套基于ISO9613-2：1996《戶外聲傳播的衰減的計算方法》標準方法的噪聲模擬和控制軟件.該系統(tǒng)適用于公路、鐵路等多種噪聲源的環(huán)境影響預(yù)測、評價，可應(yīng)用于工程設(shè)計及其控制對策研究.其公路交通噪聲預(yù)測計算方法是基于德國RLS90通用計算模型.RLS90模型對道路車流量、重車比、車速、道路表面、道路坡度、聲屏障形式、三維地形、建筑立面的吸聲性能、氣象條件等均有考慮，可計算噪聲在道路兩旁的屏障或建筑物間的多重反射，適用于道路交通噪聲的預(yù)測.經(jīng)國內(nèi)多家單位試用結(jié)果表明, 利用Cadna/A軟件預(yù)測的電廠、公路、鐵路、小區(qū)環(huán)境噪聲水平與利用GB/T17247.2-1998《環(huán)境影響評價導(dǎo)則——聲環(huán)境》規(guī)定的方法所得到的結(jié)果基本相同,LAeq值的預(yù)測結(jié)果與現(xiàn)場測量結(jié)果的誤差在1 dB(A)以內(nèi).經(jīng)國家環(huán)保總局環(huán)境工程評估中心認證，該軟件理論基礎(chǔ)與GB/T17247.2-1998《環(huán)境影響評價導(dǎo)則—聲環(huán)境》要求一致，預(yù)測結(jié)果可靠，適用于城市或區(qū)域環(huán)境噪聲的預(yù)測、評價和控制方案設(shè)計[5].

2 工程概況

擬建道路為雙向8車道快速路，設(shè)計車速80 km/h，快速道路高出地面15 m左右，單邊路寬18.5 m，采用軟性瀝青路面.

敏感區(qū)位于山體旁，高架道路在其東側(cè)通過，靠近高架道路西面主要受體為4棟5層辦公樓和3棟2層建筑.根據(jù)環(huán)評報告，該住宅用地為2類區(qū)域，要求晝間LAeq≤60 dB(A)，夜間LAeq≤50 dB(A).由于該敏感點有部分建筑臨近高架道路，根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3096-2008),對于這些臨近道路的建筑采用4a類標準，其噪聲限值為晝間LAeq≤70 dB(A)，夜間LAeq≤55 dB(A).

目前敏感區(qū)周邊無明顯噪聲源，擬建高架道路旁的噪聲實測結(jié)果為晝間55.9 dB(A)，夜間52.6 dB(A).為了評價高架道路建成后對敏感點的聲環(huán)境質(zhì)量的影響程度，利用Cadna/A軟件進行噪聲預(yù)測.

3 噪聲預(yù)測

3.1高架道路建成后噪聲影響預(yù)測

將敏感區(qū)的地形圖導(dǎo)入Cadna/A中建立三維仿真模型(圖1).在每棟建筑物樓前1 m處設(shè)置受聲點，P1、P6、P7、P10為敏感區(qū)臨街建筑典型受聲點，采用4a類標準.P2、P3、P4、P5、P8、P9為敏感區(qū)非臨街建筑典型受聲點，采用2類標準(圖2).

圖1 敏感區(qū)三維仿真模型

在軟件中輸入高架道路車流量參數(shù)，車流量采用日均小時車流量數(shù)據(jù)，按晝間4 474 輛/h，夜間995輛/h，重車比為27%計算.對高架道路建成后敏感區(qū)的噪聲分布進行模擬預(yù)測，計算的結(jié)果可顯示出敏感區(qū)晝、夜間噪聲級的水平和垂直分布圖(圖3～圖6)(圖內(nèi)噪聲單位為dB(A)，下同)，并可給出典型受聲點的噪聲預(yù)測結(jié)果(表1).

圖2 敏感區(qū)受聲點布置圖

圖3 離地5 m高平面的晝間噪聲分布圖

圖4 離地5 m高平面的夜間噪聲分布圖

圖5 晝間噪聲分布剖面圖

圖6 夜間噪聲分布剖面圖

表1 典型受聲點噪聲預(yù)測值 dB(A)

從以上的預(yù)測結(jié)果可以看出，該高架道路建成后將對敏感區(qū)聲環(huán)境有較大影響，敏感區(qū)大部分區(qū)域晝夜噪聲級均超出噪聲限值，夜間超出限值較多.從噪聲分布的剖面圖來看，其噪聲分布等值線呈現(xiàn)規(guī)則的形狀.

3.2高架道路降噪方案效果預(yù)測評價

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，道路建成后將對敏感區(qū)造成較大的影響，為了使該區(qū)域聲環(huán)境達標，應(yīng)對擬建高架快速路采取降噪措施，在道路邊上設(shè)置8.0 m高直立式聲屏障，頂部水平傾斜2.5 m，見圖7.聲屏障沿快速路方向長370 m，設(shè)立聲屏障后的預(yù)測模型如圖8所示.

圖7 快速路聲屏障剖面示意圖

圖8 快速路聲屏障設(shè)置示意圖

對建立了聲屏障的高架道路的噪聲分布進行模擬預(yù)測，降噪后敏感區(qū)晝、夜間噪聲級水平和垂直分布圖如圖9～圖12所示，設(shè)置聲屏障后典型受聲點的噪聲預(yù)測結(jié)果見表2.

圖9 設(shè)置聲屏障后離地5 m高水平位置晝間噪聲分布圖

圖10 設(shè)置聲屏障后離地5 m高水平位置夜間噪聲分布圖

圖11 設(shè)置聲屏障后晝間噪聲分布剖面圖

圖12 設(shè)置聲屏障后夜間噪聲分布剖面圖

從降噪后預(yù)測結(jié)果可知，經(jīng)設(shè)置直立式聲屏障，敏感區(qū)內(nèi)的噪聲明顯減弱，晝間夜間噪聲均滿足噪聲限值要求.

表2設(shè)置聲屏障后典型受聲點噪聲預(yù)測值dB(A)

4 結(jié)論

利用Cadna/A軟件對城市高架道路噪聲影響進行預(yù)測，可以在設(shè)計階段評價敏感區(qū)的噪聲污染狀況，為建設(shè)項目的可行性提供相關(guān)的依據(jù).如果能將Cadna/A軟件與中國的實際交通狀況結(jié)合起來，建立符合我國國情的交通噪聲計算模型，可為我國的高架道路建設(shè)和環(huán)境評價提供更多的技術(shù)支持[6].

[1] 牛鳳瑞，潘家華. 中國城市發(fā)展報告No.1[M].北京：社會科學(xué)文獻出版社, 2007：220-231.

[2] BARRY T M, REAGAN J A. FHWA highway traffic noise prediction model[R]. Washington, DC: Office of Environmental Policy, 1978.

[3] Department of Transport and Welsh Office UK(DoT UK).Calculation of road traffic noise[R].London:HMSO,1988.

[4] Road Construction Section of the Federal Ministry for Transport(RCS-FMT). Directives for anti-noise protections along roads[R].Berlin: Ministry for Transport,1990.

[5] 關(guān)于德國Cadna/A環(huán)境噪聲模擬軟件系統(tǒng)鑒定意見[R].國家環(huán)?？偩郑簢h(huán)評中心文[2001]7號.

[6] 李本綱，陶澍.道路交通噪聲預(yù)測模型研究進展[J].環(huán)境科學(xué)研究，2002，15(2)：56-59.

LI Bengang, TAO Shu. Progress in road traffic noise prediction model study[J]. Research of Environmental Sciences, 2002，15(2)：56-59.

Keywords： Cadna/A； urban elevated road； traffic noise； noise prediction； noise assessment

【責(zé)任編輯 成 文】

THENOISEPREDICTIONOFURBANELEVATEDROADBASEDONCADNA/A

SUN Haitao， LIU Peijie， WANG Hongwei

(State Key Laboratory of Subtropical Building Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

A calculation model of urban elevated road was built up in Cadna/A software, and the noise prediction was performed according to vehicle flow. The results show that Cadna/A software can be used to assess the feasibility of construction project in the early stage of road planning design.

2009-09-22

孫海濤(1975—),男,湖南邵陽人,華南理工大學(xué)2008級博士生,華南理工大學(xué)工程師, 主要研究方向：建筑聲學(xué)與環(huán)境聲學(xué),Email: htsun@scut.edu.cn.

1000-5463(2010)01-0058-04

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