声屏障在防治交通噪声污染中的应用研究

摘要：随着城市的快速发展，城市机动车保有量逐年增加，在方便人们出行的同时，也给环境带来了交通噪声污染，直接影响工作和生活，甚至会影响人体健康。因此，做好道路交通噪声污染防治具有积极的现实意义。本文在分析道路交通噪声特点的基础上，根据声屏障在治理交通噪声污染中的原理，分析了声屏障降噪效果模拟设计和实际应用分析，并从切实加强交通管理、发挥道路自降功能、合理种植绿化林带等方面提出综合治理交通噪声的思路和对策。
关键词：声屏障；交通噪声；治理
中图分类号：TU112.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0141-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.072
Abstract： With the rapid development of the city， the number of urban motor vehicles has increased year by year， and it has also brought traffic noise pollution to the environment， which directly affected the work and life， and even affected health. Therefore， do a good job of road traffic noise pollution prevention and control has a positive practical significance. Based on the analysis of the characteristics of road traffic noise， this paper analyzes the simulation design and practical application analysis of sound barrier noise based on the principle of noise pollution in the control of traffic noise， and from the practical strengthening of traffic management， Green belt and other aspects of comprehensive management of traffic noise ideas and countermeasures.
Key words： sound barrier； traffic noise； governance
随着城市的快速发展，城市机动车保有量逐年增加，重型车、大型车比例也呈不断增加态势，由此导致的道路周边的噪声级也呈现出上升趋势。交通噪声成为了城市道路的主要污染源之一，也是一种污染公害。长期生活在交通噪声环境下，不仅干扰工作和休息，也会使人烦躁不安，失眠心慌，长期还会导致听力衰退，降低工作效率。随着科技的发展和现有工业水平的提升，为了满足城市规划发展的现实需要，通过建立声屏障的方法来达到治理交通噪声污染效果。
1 道路交通噪声特点
1.1 影响范围广
道路交通噪声主要是来自道路中行驶的车辆，车辆实现着道路的运输功能，但车辆的流动性、线性影响等特点，使得道路噪声污染源影响具广泛性。而且，道路噪声还呈现出显著的带状特点，即随着道路的不断延伸，道路交通噪声污染便会随着延伸，随着道路网络的完善，城市交通量的增长，以及道路交通状况等都会导致交通噪声污染的加剧，影响着周边的居住环境。
1.2间歇性
自动车辆发出的噪声具有随机性和不稳定性，即，就单个噪声源（机动车）来说，当行驶中的自动车发动机停止运转行时，噪声污染便会立刻消失。但，对于车流量大的路段和时刻，此起彼伏的交通噪声又会对该路段的环境产生持续的噪声污染影响，即，对环境的影响又是长期的。
1.3 影响因素多
道路交通噪聲与车速、车况、路况等因素有关，具体来说，路面结构的空隙率和表面纹理及摩擦系数等与车辆的轮胎花纹产生不同声级噪声；大型载重以及柴油动力车辆的噪声污染大，车辆行驶速度越快，噪声也越大，此外，行驶的拥堵也是影响噪声声级的重要因素之一。
2 声屏障治理交通噪声污染原理
不同的交通噪声污染防治各有优缺点，其中，声屏障措施具有降噪效果好，造价适中，易管理等优势。
声屏障是指在声源与接受者之间插入一个足够面密度的板或墙，使声波有一个显著的附加衰减量个，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这里的设施就是声屏障。声波在空气中传播，一旦遇到声屏障便会出现反射、透射和衍射等现象。因此，设立声屏障的主要作用就是通过阻止直达声的传播，来达到隔离透射声，并使衍射声得以足够衰减。最终实现降低噪声的效果。
据统计，声屏障能够降低约5-20dB的噪声，但根据不同材质的声屏障降噪的损失值的大小的不同（见表1），最大降噪值不会超过20dB。声波在传播的过程中，有一部分的噪声会因为声屏障材质等因素绕过声屏障后继续传播[2]。
从表1，不同类型、屏体高度以及声屏障的材质来看，使用全透明型的声屏障或者金属透明的复合型材质的声屏障降噪效果较为理想，能够有效阻隔道路交通噪声对周边城区的噪声影响。因此，建议在选择建造声屏障时，选择密度大的材质，减弱噪声传播的距离和影响。
3 声屏障降噪效果模拟设计及应用分析
3.1 声屏障设计思路
从声屏障降噪原理来看，道路交通噪声的声屏障设计主要可以从两个方面考虑：一是根据道路状况设计声屏障。主要方法有：在城市道路周边种植密集的树木，起到吸收汽车尾气，降低噪声的效果。加宽道路的绿化带，并在道路两边的绿化带设置相应的声屏障。改善路况，铺设沥青路面；在特殊的时段和路段，限制道路通行车辆数量和车型，降低噪声。二是根据建筑物设计声屏障。随着城市人口的增加，建筑物密度增大，设置声屏障的空间较少，可结合城市道路周边的建筑物特点设置相应的声屏障。例如，根据道路两旁建筑物的高度、噪声指数等级，设计声屏障时需要的反射区域与道路布局等因素，在声屏障上增设高的棚面物体，降低噪声。
3.2 声屏障降噪效果模拟设计方法[1]。
声屏障降噪效果视道路与敏感点的空间关系而定，为了提升声屏障降噪效果，设置了降噪效果模型，分析不同情形下声屏障的降噪效果[3]。
其中，f表示声波频率（Hz）； δ表示声程差（m），c表示声速，（m/s）以Xm高的无限长声屏障为例，分别计算该声屏障地面路段（假设路基高度为0）与高架路段（路基高度分别为10 m、15 m、20m）声屏障对距离路肩10 m、20m、40m、60m、80m、100m、120m、140m、160m、180 m、200 m敏感点的不同高度的减噪效果，从而分析出声屏障的有效性及其适用范围。（1）路基高度为0时，低楼层声屏障降噪效果理想，随着楼层增加，效果逐渐减少，因此，在路基高度为0的路段，尽量降低楼层高度设计。对于道路两边存在高楼层建筑物时，除了设置声屏障外，还要增加其他配套设施（如增设棚面顶）。（2）路基为高架或者高路堤段时，与路基高度相近的楼层，声屏障对其降噪效果最好。对距离较远的敏感点，一定高度的楼层降噪效果明显，但随着楼层增加降噪效果呈现递减趋势。可见，在高架或者路堤較高的路段，敏感点距离道路近的较低建筑物，当路面高出敏感点较大时声屏障的降噪效果不明显；只有在敏感点高度与道路高度相近时设置声屏障，能够起到很好的降噪效果，但随着楼层的增高，要同时考虑辅助设施[4]。
4 道路交通噪声防治对策
道路交通噪声污染除了设置声屏障外，还需要结合其他措施，才能最大限度地降低交通噪声污染对周边环境的影响。
（1）切实加强交通管理。从道路设计、建设之处就要充分的考虑其声环境的影响，在工程设计时，要做好路基、路面、桥梁隧道等主体工程设计技术满足标准、规范，做好项目建设环境影响评价，将主体工程与环境工程同设计、同施工、同检查，加强工程的环保督查。严格控制公路建设和运营期间的公路交通噪声防护，例如施工时，要严格遵守《建筑物施工场界环境噪声排放标准》和《声环境质量标准》。在道路投入运营时，要积极采取相应的环保措施和交通管制，从声源方面控制噪声污染，诸如控制特殊时段、路段车辆通行时间、数量，并在学校、医院、养老院等声环境敏感区域设置禁鸣标志等。
（2）发挥道路自降功能。首先是改善路面性能，选择低噪声路面设计，例如，疏水沥青混凝土路面在减噪方面具有很好的降噪效果，再采用连通小孔的多孔吸声材料，能够发挥更好地吸声效果，能够降低车辆轮胎噪声2-8dB（A）。其次，做好道路通行设计。例如，在声环境敏感的区域和路段，避免设置陡坡、急弯、爬坡车道，应将路线设计成平、纵指标，提升车辆的通行速度，缩短通行时间，从而降低车辆噪声对环境的影响。
（3）合理种植绿化林带。在道路周边一定范围内设置合理的绿化林带能够起到很好的降噪效果。在选择树木种类时，建议采取乔灌木搭配密植、枝叶繁茂的绿化林带。据测算，林带宽度为10m时，噪声可降低1-3dB（A），当宽度达到30m时，噪声可降低3-5dB（A），因此，要根据道路所在区域的地形地貌实际，合理设计林带宽度[5]。
参考文献
[1]钟志强，石结容.声屏障治理交通噪声的有效性与适用性探讨[J].低碳世界，2016，（24）：11-12.
[2]李定策，叶颖，杨帆等. 长湘高速公路生态声屏障示范工程应用研究[J].公路.2014，（7）：339-344.
[3]蒋红梅.公路声屏障研究进展[J].科技与创新，2015，（9）：1-2.
[4]刘月红，程为波 ，李国旗. 高速公路交通噪声仿真模拟及声屏障设计研究[J].水利与建筑工程学报，2015，（3）：156-160.
[5]徐骝.公路交通噪声的防治与声屏障设计初探[J].淮北职业技术学院学报，2013，（5）：114-116.
收稿日期：2017-05-11
作者简介：吴奕君（1985-），女，硕士，工程师，研究方向为环境保护。