城市軌道交通環(huán)境影響評價中噪聲源強問題綜述

韓　麗

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司， 上海 200135)

0　引　言

城市軌道交通的建設為居民出行帶來便利的同時，也不可避免的產(chǎn)生了很多的環(huán)境問題，其中噪聲影響是居民較為關注的環(huán)境問題之一[1-2]，近年來關于軌道交通運營噪聲的投訴案例越來越多。環(huán)境影響評價(簡稱環(huán)評)工作作為項目建設前期的重要專項，采用技術手段對項目可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進行預測，為項目建設及運營過程中如何采取的污染防治措施提供重要的理論依據(jù)。

目前，軌道交通環(huán)評工作噪聲預測主要采用《環(huán)境影響評價技術導則 城市軌道交通》(HJ 453—2008)中推薦的預測模式。根據(jù)產(chǎn)生源的不同，可分為列車運行產(chǎn)生的噪聲及環(huán)控設備(風亭及冷卻塔等)運行產(chǎn)生的噪聲[3]。

1　噪聲預測模式

1.1　列車運行噪聲

列車運行噪聲等效聲級基本預測計算式為

(1)

式(1)中：LAeq,p為評價時間內預測點的等效計權A聲級；T為規(guī)定的評價時間；n為T時間內列車通過列數(shù)；teq為列車通過時段的等效時間，teq為

(2)

式(2)中：l為列車長度；v為列車運行速度；d為預測點到外軌中心線的水平距離。單一列車通過預測點的等效聲級LP,A為

(3)

式(3)中：Lp0,i為列車最大垂向指向性方向輻射的噪聲源強，列車通過時段的參考點等效聲級；m為列車通過列數(shù)，m≮5。

C=Cv+Ct+Cd+Ca+Cg+Cb+Cθ+Cf,i

(4)

式(4)中：C為噪聲修正項；Cv為速度修正；Ct為線路和軌道結構的修正；Cd為幾何發(fā)散的修正；Ca為空氣吸收衰減；Cg為地面效應引起的衰減；Cb為屏障插入損失；Cθ為垂向指向性修正；Cf,i為頻率計權修正。

1.2　風亭、冷卻塔預測公式

風亭、冷卻塔噪聲等效聲級基本預測計算式為

(5)

式(5)中：LAeq，p為評價時間內預測點的等效計權A聲級；T為規(guī)定的評價時間；t為風亭、冷卻塔的運行時間。

LP,A=LP0±C

(6)

式(6)中：LP，A為預測點的等效聲級；Lp0為在當量距離Dm處測得(或設備標定)的風亭、冷卻塔輻射的噪聲源強。

C=Cd+Cf

(7)

式(7)中：C為噪聲修正項；Cd為幾何發(fā)散衰減；Cf，i為頻率計權修正。

由以上預測公式可知，無論是列車運行還是環(huán)控設備產(chǎn)生的噪聲，源強的選擇將直接影響預測結果。而導則中未給出典型線路及車型的噪聲參考值，對噪聲源強的選擇隨意性較大，大部分報告書中采用的源強未給出充分、合理的依據(jù)[4]。以下列舉軌道交通環(huán)評工作中幾個典型的噪聲源強。

2　源強分析

2.1　列車源強分析

北京及上海等一線城市由于軌道交通發(fā)展的較早，已對多條運營線路進行了噪聲源強的實測，列車源強測試結果詳見表1。不同測試條件下(如車輛類型、車輛編組、列車運行速度及線路條件等)源強測試結果存在一定差異。劉揚等,根據(jù)列車源強實測結果，對車輛類型、列車速度及編組等聲環(huán)境影響因素進行綜合分析。分析結果表明，在速度、流量及編組相同的情況下，相同距離的敏感點處B型車產(chǎn)生的噪聲比A型車約大3 dB(A)；車輛類型相同，流量和編組等相同，在相同距離的敏感點處，若速度提高1倍，聲級相差約6 dB(A);同一條線路，速度、流量及距離不變，列車編組相差一倍，聲級相差約3 dB(A)。

實際環(huán)評工作中，常用的列車源強多類比上海及廣州等地實測結果或參考北京地方標準，結合《合肥市軌道交通3號線工程環(huán)境影響報告書》(噪聲源強類比了上海地鐵監(jiān)測結果)和《沈陽市城市軌道交通建設規(guī)劃(2016—2022)環(huán)境影響報告書》(噪聲源強參考北京市地方標準《地鐵噪聲與振動控制規(guī)范》(DB 11/T838—2011)中軌道交通噪聲源強)兩個實際環(huán)評案例，針對選用的不同噪聲源強預測結果進行對比分析(見表2)。

表1　國內部分軌道交通列車運行噪聲實測源強匯總表

注：測點距軌道中心線7.5 m，距軌面高度1.5 m。

表2　預測源強參數(shù)

設定線路敷設形式為高架段，橋高9 m，分別預測不同距離，高差，車速、不同預測高度條件下敏感點的噪聲值，預測結果見表3。

表3　不同源強條件下敏感點噪聲預測結果

該噪聲預測結果表明，北京地方標準中的源強取值與上海等地實測結果相差較小(約1 dB(A))。

但近幾年，南京、蘇州及武漢等二線城市軌道交通迅猛發(fā)展，部分城市已經(jīng)啟動軌道源強測試工作，如蘇州在2015年委托上海交通設計所有限公司編制了《蘇州軌道交通噪聲與振動源強測試研究報告》，南京也對地鐵2號線進行了源強測試。監(jiān)測結果表明，近期營運的蘇州軌道交通、武漢地鐵及南京地鐵噪聲源強監(jiān)測值比早期北京及上海等地源強測試結果要低3～4 dB(A)，噪聲源強監(jiān)測值的降低可能跟軌道結構、扣件形式、車輛和線路的優(yōu)化有關。建議在之后的軌道交通環(huán)評工作中，加強對噪聲源強的監(jiān)測，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫并及時更新數(shù)據(jù)，不建議類比或引用較早的其他地方的源強數(shù)據(jù)。通過規(guī)范源強選取原則，為噪聲預測提供堅實的理論基礎。

2.2　環(huán)控設備源強分析

環(huán)控系統(tǒng)設備噪聲源主要為由風井傳播至地面的列車運行噪聲、風機噪聲、風管氣流噪聲和冷卻塔噪聲等。風亭又分為新風亭、排風亭和活塞風亭；冷卻系統(tǒng)在南方地區(qū)與北方地區(qū)有較大差異，南方多采用冷卻塔，北方則常用風冷機組。環(huán)控系統(tǒng)噪聲實測結果(見表4)表明，各地環(huán)控設備產(chǎn)生噪聲值差異顯著。

表4　國內部分環(huán)控設備噪聲實測源強匯總表

選取深圳地鐵1號線和上海軌道交通6號線風亭測試源強，采用Cadna/A對南京至句容城際軌道交通工程馬群站環(huán)控設備周邊敏感點進行噪聲預測(預測條件：敏感點預測高度為4.2 m，敏感點距離風亭最近距離約為30 m，風亭運行時間晝間16 h，夜間3 h)，分析結果見圖1～圖4。

由圖1～圖4可知，在采用不同源強的條件下，同一敏感點處預測結果差異較大，以環(huán)控設備最北側敏感點為例，采用上海地鐵6號線源強預測時，晝間噪聲53.9 dB(A)，夜間為53.2 dB(A)；采用深圳地鐵1號線源強預測時，晝間噪聲58.1 dB(A)，夜間為55.0 dB(A)，晝間預測結果最大相差4 dB(A)，夜間相差2 dB(A)。

風亭產(chǎn)生的噪聲與風道內風機型號、功率，風道結構、長度，消聲器的長度、消聲量等有關[5]，不同城市的軌道敷設條件不同，風亭等環(huán)控設備的布置形式也存在較大差異，相應產(chǎn)生的噪聲值也有所不同。隨著軌道交通的迅猛發(fā)展，風亭的形式、結構也在不斷的更新變化中，風亭源強數(shù)據(jù)不僅具有地域性，更具有顯著的時效性，早期的監(jiān)測數(shù)據(jù)已不能真實反映現(xiàn)狀，如大連地鐵1號線環(huán)評階段采用的噪聲源強較小，距離風亭20m外的富國街站某居民小區(qū)預測結果不超標，未采取降噪措施，實際運營時附近居民投訴噪音太大，嚴重影響居民休息。建設單位接到投訴后，對距離住宅區(qū)較近、產(chǎn)生噪聲較大的敏感點進行了監(jiān)測，監(jiān)測結果遠大于環(huán)評階段采用的類比源強數(shù)值，建設單位結合監(jiān)測情況及時采取了聲屏障等降噪措施，減少了對居民區(qū)的噪音影響。為避免或減少類似的環(huán)境投訴，建議加強前期的基礎調查與數(shù)據(jù)收集工作，兼顧地域性及時效性，形成系統(tǒng)及實時的數(shù)據(jù)庫，使源強數(shù)據(jù)的選取更具有針對性及科學性。

圖1　敏感點噪聲晝間預測結果(源強采用上海地鐵6號線源強)

圖2　敏感點噪聲夜間預測結果(源強采用上海地鐵6號線源強)

圖3　敏感點噪聲晝間預測結果(源強采用深圳地鐵1號線源強)

圖4　敏感點噪聲夜間預測結果(源強采用深圳地鐵1號線源強)

3　結　語

不同類比條件下的噪聲源強存在明顯差異，對敏感點的噪聲預測結果有較大影響，將直接影響到后期施工及運營時的降噪措施方案。隨著城市軌道交通發(fā)展的日益成熟，提出以下建議：

1) 沈陽、大連、青島、無錫、合肥及武漢等已開通軌道交通的城市啟動噪聲源強測試工作，需綜合考慮地域、線路敷設方式、車輛類型、列車編組、環(huán)控設備型號、線路運營時間等因素，建立時間、空間及軌道特性三維一體的數(shù)據(jù)庫，同時強化實際監(jiān)測結果與環(huán)評預測值的相關性分析，構建更為科學及合理的預測模型，為環(huán)評預測工作提供必要的依據(jù)。

2) 對于環(huán)境影響評價工作者，在源強取值類比選擇時，除考慮軌道交通特性外，要適當兼顧監(jiān)測數(shù)據(jù)的地域性和時效性，盡量采用同區(qū)域較新的監(jiān)測數(shù)據(jù)，使環(huán)境影響評價工作更加趨于合理和科學。