基于交通量的高速公路防噪聲距離制訂

劉曉華，殷承啟，吳賢斌，葉秋霞，張 瑋

（1.江蘇省生態(tài)環(huán)境評估中心 江蘇省排污權(quán)登記與交易管理中心，江蘇 南京 210036；2.華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014）

0 引言

交通噪聲是高速公路的重要環(huán)境影響因素?！吨腥A人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》第十二條規(guī)定：城市規(guī)劃部門在確定建設(shè)布局時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)國家聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范，合理劃定建筑物與交通干線的防噪聲距離，并提出相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求。防噪聲距離是減輕高速公路噪聲影響最經(jīng)濟(jì)有效的一種手段。北京、上海、江蘇等?。ㄊ校┮迅髯蕴岢?00 m 至200 m 不等的地方性的高速公路防噪聲距離建議[1-2]，但國家層面尚未出臺高速公路防噪聲距離的統(tǒng)一規(guī)定。目前各地規(guī)定的防噪聲距離均為單一數(shù)值，未考慮交通量的影響。根據(jù)國內(nèi)不同高速公路的噪聲實(shí)測結(jié)果[3-8]，不同交通量條件下高速公路的防噪聲距離存在明顯差異。單一數(shù)值的防噪聲距離在實(shí)施中勢必造成高交通量公路兩側(cè)防噪聲距離不足和低交通量公路兩側(cè)土地資源浪費(fèi)的情形。針對上述問題，研究制訂不同交通量條件下的高速公路防噪聲距離，對高速公路沿線規(guī)劃控制實(shí)施差異化和精準(zhǔn)化管理，有利于協(xié)調(diào)噪聲防治與土地開發(fā)之間的關(guān)系，有力支撐高速公路的高質(zhì)量發(fā)展。

1 研究方法

1.1 總體思路

基于交通量的高速公路防噪聲距離制訂按照以下步驟開展：

（1）以若干典型高速公路的噪聲實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用回歸擬合方法獲得噪聲級與距離的數(shù)學(xué)關(guān)系，以達(dá)到GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》2 類聲環(huán)境功能區(qū)夜間標(biāo)準(zhǔn)限值（50 dB(A)）為標(biāo)準(zhǔn)，由所得數(shù)學(xué)關(guān)系獲得不同實(shí)測交通量下的噪聲達(dá)標(biāo)距離；

（2）對于（1）所得的不同交通量下的噪聲達(dá)標(biāo)距離數(shù)據(jù)組，通過回歸擬合方法獲得噪聲達(dá)標(biāo)距離與交通量的數(shù)學(xué)關(guān)系；

（3）以（2）所得數(shù)學(xué)關(guān)系推算目標(biāo)交通量條件下的噪聲達(dá)標(biāo)距離，并以此噪聲達(dá)標(biāo)距離作為防噪聲距離。

1.2 噪聲級與距離的關(guān)系擬合

高速公路噪聲實(shí)測數(shù)據(jù)具有以下結(jié)構(gòu)：第i個(gè)高速公路監(jiān)測斷面處共設(shè)置j個(gè)監(jiān)測點(diǎn)開展同步監(jiān)測；各監(jiān)測點(diǎn)與公路中心線的距離序列為X1，X2，……，Xj（單位：m）；對應(yīng)各監(jiān)測點(diǎn)同步監(jiān)測的晝間噪聲級序列為L1d，L2d，……，Ljd（單位：dB(A)），夜間噪聲級序列為L1n，L2n，……，Ljn（單位：dB(A)）；噪聲監(jiān)測時(shí)同步觀測的晝夜小時(shí)交通量分別為Ndk，Nnk，其中k=S，M，H，分別代表小型車、中型車、大型車，車型分類按照J(rèn)TG B03—2006 《公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)規(guī)范》附錄C。

噪聲級的衰減遵循對數(shù)規(guī)律。以距離序列{Xj}為橫坐標(biāo)、噪聲級序列{Lj}為縱坐標(biāo)，對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)回歸，得到噪聲級與距離的擬合公式如下：

式中：X為與公路中心線的距離；Y為距離X處的噪聲級；a，b為常數(shù)。

將同步觀測的晝夜小時(shí)交通量換算為該高速公路的日交通量Ni，換算公式如下：

1.3 噪聲達(dá)標(biāo)距離與交通量的關(guān)系擬合

令（1）式中的Y為2 類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)限值50 dB(A)，獲得2 類區(qū)達(dá)標(biāo)距離結(jié)果序列{ri}。以{ri}為縱坐標(biāo)，以（2）式計(jì)算所得的日交通量序列{Ni}為橫坐標(biāo)，對噪聲達(dá)標(biāo)距離-日交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，獲得噪聲達(dá)標(biāo)距離r與日交通量N的函數(shù)關(guān)系r=f（N）。

根據(jù)HJ 2.4—2009《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》 附錄A.2 推薦的公路交通運(yùn)輸噪聲預(yù)測模式（其中車速計(jì)算公式參照J(rèn)TJ 005—1996 《公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)規(guī)范（試行）》附錄B），假設(shè)Ls 為噪聲標(biāo)準(zhǔn)值，Lw 為單車輻射聲級，V為車速，T為時(shí)間，a，b，c，d均為常數(shù)，不考慮除地面效應(yīng)（Agr）之外的其他衰減項(xiàng)。

當(dāng)T=1 h 時(shí)有：

LS=(b-10)lg(cNd)+101gN-101gr+Ag r-7.25+a

令b’=b-10，K=Agr-7.25，則有：

LS=（b'd+10）lgN-101gr+K+a+b'lgc

上式可變?yōu)椋?/p>

根據(jù)（3）式，噪聲達(dá)標(biāo)距離r與日交通量N之間近似為冪函數(shù)關(guān)系，因此采用冪函數(shù)回歸擬合兩者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。

1.4 不同交通量條件下的防噪聲距離確定

以江蘇省高速公路網(wǎng)為例，利用擬合的噪聲達(dá)標(biāo)距離r與日交通量N關(guān)系式推算不同交通量條件下的噪聲達(dá)標(biāo)距離。根據(jù)江蘇省高速公路網(wǎng)交通量觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，按95%保證率，各路段交通量介于1萬pcu/d 至14 萬pcu/d 之間，因此推算交通量為2，4，6，8，10，12，14 萬pcu/d 條件下的高速公路噪聲達(dá)標(biāo)距離，并將其作為防噪聲距離。

2 研究數(shù)據(jù)

研究樣本數(shù)據(jù)來源于2007年至2019年期間江蘇省7 條高速公路的共13 組噪聲衰減斷面實(shí)測值。研究樣本涵蓋國道和省道，四車道、六車道、八車道高速公路，交通量從2 萬pcu/d 至10 萬pcu/d 不等，可代表江蘇省高速公路噪聲污染的特征。每個(gè)斷面的實(shí)測數(shù)據(jù)均包含垂直于公路中心線不同距離處的若干個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的噪聲同步監(jiān)測值，監(jiān)測因子為20 min 等效連續(xù)A 聲級，以及噪聲監(jiān)測期間同步觀測的大、中、小型車車流量。噪聲監(jiān)測點(diǎn)斷面布置在開闊平坦的曠野中，距離地面以上1.2 m，與公路之間無明顯聲屏障或建筑物遮擋，監(jiān)測路段路基高差小于3 m。監(jiān)測方法按照GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。研究樣本信息見表1，研究樣本數(shù)據(jù)見表2。

表1 江蘇省典型高速公路噪聲實(shí)測數(shù)據(jù)樣本信息

表2 江蘇省典型高速公路噪聲實(shí)測數(shù)據(jù)樣本數(shù)據(jù)

3 防噪聲距離制訂

3.1 高速公路噪聲與距離的函數(shù)關(guān)系擬合

根據(jù)研究樣本數(shù)據(jù)擬合的高速公路噪聲級與距離的函數(shù)關(guān)系式見表3。由表3 可知，噪聲級與距離回歸方程的相關(guān)系數(shù)γ 基本大于0.9，表明高速公路沿線噪聲級與距離的對數(shù)值有顯著的相關(guān)性。

表3 典型高速公路噪聲級距離衰減相關(guān)性分析及達(dá)標(biāo)距離擬合值

3.2 高速公路達(dá)標(biāo)距離與交通量的函數(shù)關(guān)系擬合

以夜間噪聲達(dá)到2 類聲環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)限值，按表3 中C 列的回歸方程計(jì)算F 列交通量下的噪聲達(dá)標(biāo)距離，結(jié)果見表3 的E 列。以表3 中E，F(xiàn) 列數(shù)據(jù)繪制噪聲達(dá)標(biāo)距離與交通量的關(guān)系曲線，見圖1。

圖1 噪聲達(dá)標(biāo)距離與交通量擬合關(guān)系

根據(jù)圖1 擬合得到噪聲達(dá)標(biāo)距離與交通量的函數(shù)關(guān)系為：

r=105.95N-0.4884

γ=0.663 6

3.3 高速公路防噪聲距離制訂

根據(jù)（4）式計(jì)算，得到不同交通量條件下高速公路噪聲達(dá)標(biāo)距離，并將該噪聲達(dá)標(biāo)距離作為相應(yīng)交通量條件下的防噪聲距離，見表4。表4 中防噪聲距離的應(yīng)用條件為：高速公路兩側(cè)開闊地，聲環(huán)境質(zhì)量滿足2 類聲功能區(qū)夜間標(biāo)準(zhǔn)限值（50 dB(A)），防噪聲距離為受聲點(diǎn)距離公路中心線的距離。

表4 不同交通量條件下高速公路防噪聲距離值

4 結(jié)論與建議

利用江蘇省典型高速公路噪聲實(shí)測數(shù)據(jù)擬合獲得不同交通量條件下的高速公路防噪聲距離值如下：當(dāng)交通量為2 萬pcu/d 時(shí)，防噪聲距離為公路中心線外150 m；當(dāng)交通量為4 萬pcu/d 時(shí)，防噪聲距離為公路中心線外210 m；當(dāng)交通量為6 萬pcu/d時(shí)，防噪聲距離為公路中心線外250 m；當(dāng)交通量為8 萬pcu/d 時(shí)，防噪聲距離為公路中心線外290 m；當(dāng)交通量為10 萬pcu/d 時(shí)，防噪聲距離為公路中心線外330 m；當(dāng)交通量為12 萬pcu/d 時(shí)，防噪聲距離為公路中心線外360 m；當(dāng)交通量為14 萬pcu/d 時(shí)，防噪聲距離為公路中心線外380 m。

針對不同交通量的高速公路，城鄉(xiāng)規(guī)劃部門在制訂公路沿線土地利用規(guī)劃和審批建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)，建議按照防噪聲距離控制噪聲敏感建筑物與高速公路的距離。在高速公路防噪聲距離內(nèi)，不宜規(guī)劃新建住宅、學(xué)校、醫(yī)院、療養(yǎng)院等噪聲敏感建筑物；確需建設(shè)的，應(yīng)優(yōu)化建筑物平面布局，充分利用臨路非敏感建筑的遮蔽效應(yīng)，同時(shí)強(qiáng)化噪聲敏感建筑物自身的隔聲措施，保證室內(nèi)聲環(huán)境質(zhì)量滿足相應(yīng)功能要求。