環(huán)境噪聲控制工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、環(huán)境噪聲控制工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)環(huán)境科學(xué)與工程系二00五年十二月1 / 161名詞術(shù)語(yǔ)本規(guī)范采用下列名詞定義1.1 聲壓級(jí) (Lp) sound pressure level聲壓與基準(zhǔn)聲壓之比的以10為底的對(duì)數(shù)乘以20，單位為分貝(dB)： dB (1)式中： p聲壓，Pap0基準(zhǔn)聲壓， 20Pa1.2 A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)(LpA,LA)A-weighted sound pressure level用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲壓級(jí)。1.3 等效連續(xù)A計(jì)權(quán)聲壓級(jí) (LAeq,T，Leq) equivalent A-weighted continuoussound pressure level在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，某一連

2、續(xù)穩(wěn)態(tài)聲的A計(jì)權(quán)聲壓，具有與隨時(shí)間變化的噪聲相同的均方A計(jì)權(quán)聲壓，則這一連續(xù)穩(wěn)態(tài)聲的聲級(jí)就是此時(shí)變?cè)肼暤牡刃暭?jí)，單位為分貝(dB)。等效聲級(jí)的公式是 dB (2)式中：LAeq,T等效聲級(jí)，dBT指定的測(cè)量時(shí)間, pA(t)噪聲瞬時(shí)A計(jì)權(quán)聲壓，Pap0基準(zhǔn)聲壓，20Pa 當(dāng)A計(jì)權(quán)聲壓用A聲級(jí)LpA (dB)表示時(shí)，則此公式為1.4 最大聲壓級(jí)(Lpmax) maximum sound pressure level在一定的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，用聲級(jí)計(jì)快檔(F)或慢檔(S)測(cè)量到的最大A計(jì)權(quán)聲級(jí)、倍頻帶聲壓級(jí)或13倍頻帶聲壓級(jí)。1.5 背景噪聲 background noise當(dāng)測(cè)量對(duì)象的聲信號(hào)不存在時(shí)

3、，在參考點(diǎn)位置或受聲點(diǎn)位置測(cè)量的噪聲。本規(guī)范中所指的測(cè)量對(duì)象一般指采用聲屏障來(lái)控制的噪聲源。3 / 161.6 聲屏障 noise barriers一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的立于噪聲源和受聲點(diǎn)之間的聲學(xué)障板，它通常是針對(duì)某一特定聲源和特定保護(hù)位置(或區(qū)域)設(shè)計(jì)的。1.7 聲屏障插入損失(IL) insertion loss of noise barriers在保持噪聲源、地形、地貌、地面和氣象條件不變情況下安裝聲屏障前后在某特定位置上的聲壓級(jí)之差。聲屏障的插入損失，要注明頻帶寬度、頻率計(jì)權(quán)和時(shí)間計(jì)權(quán)特性。例如聲屏障的等效連續(xù)A計(jì)權(quán)插入損失表示為ILPAeq。1.8 吸聲系數(shù)() sound absorpt

4、ion coefficient在給定的頻率和條件下，分界面(表面)或媒質(zhì)吸收的聲功率，加上經(jīng)過(guò)界面(墻或間壁等)透射的聲功率所得的和數(shù)，與入射聲功率之比。一般其測(cè)量條件和頻率應(yīng)加說(shuō)明。吸聲系數(shù)等于損耗系數(shù)與透射系數(shù)之和。1.9 降噪系數(shù)(NRC) noise reduction coefficient在250、500、1000、2000Hz測(cè)得的吸聲系數(shù)的平均值，算到小數(shù)點(diǎn)后兩位，末位取0或5。 (3)1.10 傳聲損失(TL) sound transmission loss屏障或其它隔聲構(gòu)件的入射聲能和透射聲能之比的對(duì)數(shù)乘以10，單位是分貝： （4）式中：Ei入射聲能；Et透射聲能。1.11

5、 計(jì)權(quán)隔聲量(Rw) weighted sound reduction index隔聲構(gòu)件空氣聲傳聲損失的單一值評(píng)價(jià)量，它是由1003150Hz的1/3倍頻帶的傳聲損失推導(dǎo)計(jì)算出來(lái)的。聲屏障的設(shè)計(jì)中，為避免由聲屏障透射聲能量影響聲屏障的實(shí)際降噪效果，通常采用具有一定傳聲損失的結(jié)構(gòu)。聲屏障的空氣聲隔聲量可采用1003150Hz 1/3倍頻帶的平均隔聲量或計(jì)權(quán)隔聲量來(lái)評(píng)價(jià)。3 / 162聲屏障的聲學(xué)設(shè)計(jì)聲屏障是降低地面運(yùn)輸噪聲的有效措施之一。一般36m高的聲屏障，其聲影區(qū)內(nèi)降噪效果在512dB之間。2.1聲學(xué)原理當(dāng)噪聲源發(fā)出的聲波遇到聲屏障時(shí)，它將沿著三條路徑傳播(見(jiàn)圖1.a)：一部分越過(guò)聲屏障頂

6、端繞射到達(dá)受聲點(diǎn)；一部分穿透聲屏障到達(dá)受聲點(diǎn)；一部分在聲屏障壁面上產(chǎn)生反射。聲屏障的插入損失主要取決于聲源發(fā)出的聲波沿這三條路徑傳播的聲能分配。2.1.1繞射越過(guò)聲屏障頂端繞射到達(dá)受聲點(diǎn)的聲能比沒(méi)有屏障時(shí)的直達(dá)聲能小。直達(dá)聲與繞射聲的聲級(jí)之差，稱(chēng)之為繞射聲衰減，其值用符號(hào)Ld表示，并隨著角的增大而增大(見(jiàn)圖1.b)。聲屏障的繞射聲衰減是聲源、受聲點(diǎn)與聲屏障三者幾何關(guān)系和頻率的函數(shù)，它是決定聲屏障插入損失的主要物理量。聲源ABdSR反射路徑繞射路徑透射路徑道路聲屏障（a）聲波傳播路徑聲影區(qū)RS直線(xiàn)路徑徑繞射路徑(b)聲波繞射路徑SR(c) 聲波的反射反射波直達(dá)波繞射波圖1 聲屏障繞射、反射路徑圖

7、5 / 162.1.2透射聲源發(fā)出的聲波透過(guò)聲屏障傳播到受聲點(diǎn)的現(xiàn)象。穿透聲屏障的聲能量取決于聲屏障的面密度、入射角及聲波的頻率。聲屏障隔聲的能力用傳聲損失TL來(lái)評(píng)價(jià)。TL大，透射的聲能小；TL小，則透射的聲能大，透射的聲能可能減少聲屏障的插入損失，透射引起的插入損失的降低量稱(chēng)為透射聲修正量。用符號(hào)Lt表示。通常在聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要求TLLd10dB，此時(shí)透射的聲能可以忽略不計(jì)，即Lt0。2.1.3反射當(dāng)?shù)缆穬蓚?cè)均建有聲屏障，且聲屏障平行時(shí)，聲波將在聲屏障間多次反射，并越過(guò)聲屏障頂端繞射到受聲點(diǎn)，它將會(huì)降低聲屏障的插入損失(見(jiàn)圖1.c)，由反射聲波引起的插入損失的降低量稱(chēng)之為反射聲修正量，用符號(hào)L

8、r表示。為減小反射聲，一般在聲屏障靠道路一側(cè)附加吸聲結(jié)構(gòu)。反射聲能的大小取決于吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)a，它是頻率的函數(shù)，為評(píng)價(jià)聲屏障吸聲結(jié)構(gòu)的整體吸聲效果，通常采用降噪系數(shù)NRC。2.2 聲屏障插入損失計(jì)算2.2.1 繞射聲衰減Ld的計(jì)算2.2.1.1 點(diǎn)聲源當(dāng)線(xiàn)聲源的長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲源至受聲點(diǎn)的距離時(shí)(聲源至受聲點(diǎn)的距離大于線(xiàn)聲源長(zhǎng)度的3倍)，可以看成點(diǎn)聲源，對(duì)一無(wú)限長(zhǎng)聲屏障，點(diǎn)聲源的繞射聲衰減為： N 0 N = 0 0N -0.2 （5） 0 dB , N 0.2N菲涅耳數(shù)，聲波波長(zhǎng)，md聲源與受聲點(diǎn)間的直線(xiàn)距離，m5 / 16A聲源至聲屏障頂端的距離，mB受聲點(diǎn)至聲屏障頂端的距離，m若聲源與

9、受聲點(diǎn)的連線(xiàn)和聲屏障法線(xiàn)之間有一角度時(shí)，則菲涅耳數(shù)應(yīng)為N()=Ncos工程設(shè)計(jì)中，Ld可從圖2求得圖2 聲屏障的繞射聲衰減曲線(xiàn)2.2.1.2無(wú)限長(zhǎng)線(xiàn)聲源，無(wú)限長(zhǎng)聲屏障當(dāng)聲源為一無(wú)限長(zhǎng)不相干線(xiàn)聲源時(shí)，其繞射聲衰減為： (6) 式中：f 聲波頻率，Hz= A+B-d為聲程差，mc聲速，m/s6 / 162.2.1.3 無(wú)限長(zhǎng)線(xiàn)聲源及有限長(zhǎng)聲屏障Ld仍由公式(6)計(jì)算。然后根據(jù)圖3進(jìn)行修正。修正后的Ld取決于遮蔽角/。圖3(a)中虛線(xiàn)表示：無(wú)限長(zhǎng)屏障聲衰減為8.5dB，若有限長(zhǎng)聲屏障對(duì)應(yīng)的遮蔽角百分率為92%，則有限長(zhǎng)聲屏障的聲衰減為6.6dB。（a）修正圖 （b）遮蔽角 圖3 有限長(zhǎng)度的聲屏障及線(xiàn)

10、聲源的修正圖2.2.2透射聲修正量Lt的計(jì)算透射聲修正量Lt由下列公式計(jì)算： (7)2.2.3反射聲修正量Lr的計(jì)算反射聲修正量取決于聲屏障、受聲點(diǎn)及聲源的高度，兩個(gè)平行聲屏障之間的距離，受聲點(diǎn)至聲屏障及道路的距離以及靠道路內(nèi)側(cè)聲屏障吸聲結(jié)構(gòu)的降噪系數(shù)NRC，具體步驟見(jiàn)規(guī)范性附錄A。8 / 162.2.4障礙物聲衰減的確定如果在聲屏障修建前，聲源和受聲點(diǎn)間存在其他屏障或障礙物，則可能產(chǎn)生一定的繞射聲衰減，由它們產(chǎn)生的聲衰減稱(chēng)之為障礙物聲衰減，用符號(hào)LS表示。LS由4.2.1，4.2.2和4.2.3來(lái)確定。2.2.5地面吸收聲衰減的確定如果地面不是剛性的，則會(huì)對(duì)傳播過(guò)程中的聲波產(chǎn)生一定的吸收，從

11、而會(huì)使聲波產(chǎn)生一定的衰減。由地面吸收產(chǎn)生的聲衰減稱(chēng)之為地面吸收聲衰減，用符號(hào)LG表示。DLG）A（dB 240120603015012345/mDE受聲點(diǎn)至等效行車(chē)線(xiàn)距離圖4 地面吸收聲衰減2.2.5.1地面吸收聲衰減LG通常應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到。具體測(cè)量方法是：在地面上方1.5m和67.5m高處設(shè)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)有聲源的倍頻帶(中心頻率2502000Hz)或13倍頻帶(中心頻率2002500Hz)的頻帶聲壓級(jí)或A計(jì)權(quán)聲級(jí)。兩測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)或A聲級(jí)之差即為L(zhǎng)G。若現(xiàn)場(chǎng)聲源不存在(如未建道路)，則可采用人工聲源，但必須測(cè)量倍頻帶或13倍頻帶聲壓級(jí)，以便對(duì)未來(lái)聲源的A計(jì)權(quán)LG進(jìn)行計(jì)算。2.2.5.2

12、若現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量有困難，可由圖4來(lái)確定。圖4中的等效距離DE由下列公式計(jì)算： (7)DN受聲點(diǎn)至最近的車(chē)道中心線(xiàn)距離，mDF受聲點(diǎn)至最遠(yuǎn)的車(chē)道中心線(xiàn)距離，m8 / 16一般，在DE=55m時(shí)，LG為2.5dBA, 在DE=150m時(shí)，LG為5dBA?？紤]到其它障礙物和地面聲吸收的影響，聲屏障實(shí)際插入損失為 (8) max表示取LS和LG中的最大者，這是因?yàn)橐话銉烧卟粫?huì)同時(shí)存在。如果有其他屏障或障礙物存在，地面效應(yīng)LG會(huì)被破壞掉，因?yàn)橹挥匈N近地面，地面聲吸收的衰減才會(huì)明顯。式(9)中減去(LS, LG)max，是因?yàn)橐坏┰O(shè)計(jì)的聲屏障建成，原有屏障或障礙物或地面聲吸收效應(yīng)都會(huì)失去作用。2.3聲源特性2.

13、3.1時(shí)間特性交通噪聲是隨時(shí)間起伏的聲源。在本規(guī)范中，采用等效聲壓級(jí)或等效A聲級(jí)表示時(shí)間平均特性。2.3.2頻率特性交通噪聲的頻率特性在聲屏障設(shè)計(jì)中是最重要的參數(shù)之一。應(yīng)通過(guò)噪聲測(cè)量，得到聲源的倍頻帶(中心頻率634000Hz)或13倍頻帶(中心頻率505000Hz)的頻譜。為簡(jiǎn)化計(jì)算，亦可采用聲源的等效頻率。(見(jiàn)附錄B)2.4聲屏障設(shè)計(jì)程序2.4.1確定聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值2.4.1.1噪聲保護(hù)對(duì)象的確定根據(jù)聲環(huán)境評(píng)價(jià)的要求，確定噪聲防護(hù)對(duì)象，它可以是一個(gè)區(qū)域，也可以是一個(gè)或一群建筑物。2.4.1.2代表性受聲點(diǎn)的確定代表性受聲點(diǎn)通常選擇噪聲最嚴(yán)重的敏感點(diǎn)，它根據(jù)道路路段與防護(hù)對(duì)象相對(duì)的位置以及

14、地形地貌來(lái)確定，它可以是一個(gè)點(diǎn)，或者是一組點(diǎn)。通常，代表性受聲點(diǎn)處插入損失能滿(mǎn)足要求，則該區(qū)域的插入損失亦能滿(mǎn)足要求。2.4.1.3聲屏障建造前背景噪聲值的確定對(duì)現(xiàn)有道路，代表性受聲點(diǎn)的背景噪聲值可由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到。若現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量不能將背景噪聲值和交通噪聲區(qū)分開(kāi)，則可測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境噪聲值(它包括交通噪聲和背景噪聲)，然后減去交通噪聲值得到。交通噪聲值可由現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量。若現(xiàn)場(chǎng)不能直接測(cè)量交通噪聲，則交通噪聲可根據(jù)車(chē)流量、車(chē)輛類(lèi)型及比例等參數(shù)，按照HJT2.495的附錄B計(jì)算得到。對(duì)還未建成或未通車(chē)的道路，背景噪聲可直接測(cè)得。10 / 162.4.1.4聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值的確定聲屏障設(shè)計(jì)目標(biāo)值的確定與受聲

15、點(diǎn)處的道路交通噪聲值(實(shí)測(cè)或予測(cè)的)、受聲點(diǎn)的背景噪聲值以及環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值的大小有關(guān)。如果受聲點(diǎn)的背景噪聲值等于或低于功能區(qū)的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則設(shè)計(jì)目標(biāo)值可以由道路交通噪聲值(實(shí)測(cè)或預(yù)測(cè)的)減去環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)確定。當(dāng)采用聲屏障技術(shù)不能達(dá)到環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)或背景噪聲值時(shí)，設(shè)計(jì)目標(biāo)值也可在考慮其它降噪措施的同時(shí)(如建筑物隔聲)，根據(jù)實(shí)際情況確定。2.4.2位置的確定根據(jù)道路與防護(hù)對(duì)象之間的相對(duì)位置、周?chē)牡匦蔚孛?，?yīng)選擇最佳的聲屏障設(shè)置位置。選擇的原則或是聲屏障靠近聲源，或者靠近受聲點(diǎn)，或者可利用的土坡、堤壩等障礙物等，力求以較少的工程量達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)所需的聲衰減。由于聲屏障通常設(shè)置在道路兩旁，而這

16、些區(qū)域的地下通常埋有大量管線(xiàn)，故應(yīng)該作詳細(xì)勘察，避免造成破壞。2.4.3幾何尺寸的確定根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)值，可以確定幾組聲屏障的長(zhǎng)與高，形成多個(gè)組合方案，計(jì)算每個(gè)方案的插入損失，保留達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)值的方案，并進(jìn)行比選，選擇最優(yōu)方案。2.4.4聲屏障繞射聲衰減Ld的計(jì)算2.4.4.1根據(jù)選定的聲屏障位置和屏障的高度，確定聲程差，然后根據(jù)聲源類(lèi)型(點(diǎn)源或線(xiàn)源)，按公式(5)或(6)計(jì)算各個(gè)頻帶的繞射聲衰減DLdi，或根據(jù)圖2曲線(xiàn)|得到。2.4.4.2根據(jù)聲源頻譜特性和聲源類(lèi)型(點(diǎn)聲源或線(xiàn)聲源)，按公式(10)計(jì)算沒(méi)有聲屏障時(shí)受聲點(diǎn)的頻帶聲壓級(jí)Lbi，減去屏障建造后各頻帶的繞射聲衰減DLdi，然后按照公式（

17、10）將各頻帶的差值求和，則得到聲屏障繞射后受聲點(diǎn)的聲壓級(jí)La： Lbi= (9) 式中Loi為距聲源ro處聲源第i個(gè)頻帶聲壓級(jí)，通常由測(cè)量得到，r為聲源到受聲點(diǎn)的距離10 / 16 (10)2.4.4.3按上述方法得到的聲屏障建造前后受聲點(diǎn)的聲壓級(jí)之差，即為聲屏障繞射聲衰減Ld (11)式中，為屏障建立前受聲點(diǎn)的總聲壓級(jí)。2.4.4.4根據(jù)A計(jì)權(quán)頻帶修正值A(chǔ)i，可以計(jì)算A計(jì)權(quán)的聲屏障繞射聲衰減Ld： (12)2.4.4.5 聲屏障的A計(jì)權(quán)繞射聲衰減亦可用等效頻率fe求得。通常道路交通噪聲的等效頻率fe=500Hz，按公式(5)或(6)計(jì)算，則得到近似的聲屏障A計(jì)權(quán)的繞射聲衰減Ld。2.4.4

18、.6 聲屏障的A計(jì)權(quán)繞射聲衰減，也可通過(guò)圖5來(lái)求得，圖中假設(shè)聲屏障是無(wú)限長(zhǎng)的。2.4.4.7 若線(xiàn)聲源和聲屏障長(zhǎng)度有限，則可根據(jù)4.2.1.3進(jìn)行修正2.4.5 聲屏障的隔聲要求2.4.5.1 合理選擇與設(shè)計(jì)聲屏障的材料及厚度，若聲屏障的傳聲損失TL-Ld10dB，此時(shí)可忽略透射聲影響，即Lt0。一般TL取2030dB。2.4.5.2 若TL-Ld10dB，則可按照4.2.2節(jié)的公式(7)計(jì)算透射聲修正量Lt。11 / 16圖5 不相干線(xiàn)聲源A計(jì)權(quán)聲屏障繞射聲衰減2.4.6 聲屏障形狀的選擇2.4.6.1 聲屏障的幾何形狀主要包括直立型、折板型、彎曲型、半封閉或全封閉型。2.4.6.2 聲屏障的選擇主要依據(jù)插入損失和現(xiàn)場(chǎng)的