1、 论文题目 公路绿化带噪音衰减效应及其模式优化 学 院 林 学 院 专 业 林 学 专 业 年 级 2010 级 姓 名 吴 锐 指导教师 王 慧 职 称 讲 师 毕 业 论 文公路绿化带噪音衰减效应及其模式优化摘要：本文以晋中市内 6 条典型公路绿化带为研究对象，研究了绿化带宽度及配置模式对绿化带降噪效果的影响。结果表明绿化带在 15 米范围内降噪效果最佳，在 1560 米范围内有效降噪，超过 60 米之后部分降噪效果不明显。并提出了绿化带宽度、密度、郁闭度、地表植物等降噪影响因素与林带衰减的定性关系，为公路绿化带的构建提供参考。为达到较高的降噪水平，公路绿化带宽度最小不应小于 15 m，应
2、采用枝叶浓密、枝下高较低，冠幅较大的植物组成乔灌草相结合的垂直群落。关键词：公路绿化带；交通噪音；影响因素；降噪效果（英文：）目录1 前言 .11.1 噪音的产生及其危害 .11.2 绿化带降噪 .11.3 国内外研究历史 .21.3.1 国外研究 .21.3.2 国内研究. .31.4 研究的目的和意义 .32 研究对象和方法 .42.1 研究对象概况 .52.2 噪音测量 .52.3 声波的距离衰减公式 .63 结果与分析 .63.1 公路绿化带对交通噪声的衰减 .63.2 绿化带噪音衰减量随距离的变化关系 .73.3 林带的宽度与郁闭度 .84 结论与讨论 .9参考文献 .10致谢 .1
3、11 前言1.1 噪音的产生及其危害随着汽车工业的迅速发展和人民生活水平的提高，我国公路交通事业的发展日新月异 1,伴随公路上汽车的增多，车速的加快，交通出行、货物贸易是越来越便捷，对沿线的经济发展起到了积极作用，但同时伴随着车流产生的噪音污染日夜影响着两侧居民的日常生活。噪音是交通给居民带来的污染之一，研究表明 2：公路交通噪声扰民的阈值为 66.3 dB，超过这个值会使人心烦意乱，精神疲惫，严重影响人的各项生理状况。例如：（1）一个人处于高噪音环境下生活，会造成听觉系统的损伤，长期处于这种环境下，听觉器官会发生损伤，鼓膜破裂、内耳出血等症状，严重的会导致听力障碍。（2）很多人都有在道路边居
4、住的体验，持续性的噪音会影响人的睡眠质量，而突发性的噪音会使人惊醒。睡眠时尤为重要的，规律性的睡眠能够调节新陈代谢，使大脑得到充分休息。噪音的存在使人烦躁、惊醒、难以入睡，影响着正常的工作和学习效率。（3）噪音还会影响人的正常交流，当噪音声级和人正常交谈声音声级一样时，会对交流产生干扰，加剧人的烦躁情绪。当噪音过大时，甚至无法通过语言来交流。1.2 绿化带降噪如何采取有效措施降低乃至消除交通噪声对沿路居民生活的影响，改善道路沿线声环境，使公路网线的建设和经济发展相互协调，达到可持续发展的目的，是当今一些相关专家、学者研究的重要课题。对于降噪目标量不大的情况，发展道路绿化来减少噪声污染是公认的经
5、济、环保的方法，同时道路绿化还能美化环境，净化城市空气。利用隔声林带绿化降噪的方法保护生态环境，是能改善生态环境的降噪方法，对环境保护的作用十分突出。隔声绿化带，也称为隔声林带，是指公路两旁人工栽植的成行列分布、以乔木、灌木为主的林带，是降低公路交通噪声的主要手段之一 3。绿化带降噪运用了植物的减噪作用，主要是利用了植物对声波的反射和吸收作用，单株或稀疏的植物对声波的反射和吸收很小，当植物形成郁闭的群落时，则可有效地反射声波，犹如一道隔声障板 4。使用绿化带降噪能吸收净化汽车尾气、滤除灰尘、保持水土，还具有舒缓视觉疲劳、眩目和美化环境等作用。尤其是绿化在降低人们对噪声的心理感觉上有良好的效果。
6、1.3 国内外研究历史1.3.1 国外研究国外对道路降噪的方面研究较早，其中美国人 Aylor 在 1972 年提出植物的降噪效果并进行了多种植物的减噪效果研究，1979 年美国人 Kragh.J 对植物的降噪效果做了定性的研究，并初步为降噪林带的构建设计了方案。Martens 和 MauriceJ.M5根据声音的物理特性入手，研究噪音在传播过程中绿化植物对噪音的衰减原理，提出植物带对噪声的衰减效果与植物的布置、枝叶形状密切相关，并对单一植物的降噪效果做了深入研究。19982000 年，英国的 Greg Watts 和印度的 A.K.PAL 对绿化带的降噪效果又做了更深入的实验研究，利用仿真性
7、的模拟噪声，并结合人体心理烦躁度和视觉心理感受，来研究植物景观（绿化带）的吸声降噪效果。研究发现，针对相同的声压、声频的噪声，相比看不到噪声污染源，人们在看到噪声来源时的心理烦躁度比较强烈。另外，植物景观效应的存在，能够降低噪音对人们的影响，减轻烦躁，缓解心理感受。在芬兰，公路绿化被纳入了环境政策，先种树再修路，具有完善的公路绿化体制，依据自然林带设计公路，最大程度的缓解噪音对人们生活的影响。和中国相比，芬兰的设计更贴近自然，绿化林带高大茂密，更好的发挥了林带的生态作用。因为它们采用的大多数是自然式绿化设计，树木生长更加茂盛，所以有效预防了噪声污染 6。此外，日本的公路建设过程中，会有 20m
8、 宽的绿化带（临近居民区的路段） 。1.3.2 国内研究.国内对绿化带降噪效应的研究起步较晚，上世纪 80 年代才开始对噪音控制的研究，随着交通的快速发展，最近几年，对于绿化带的降噪效应的重视，大量的专家学者投入了研究。公路规划院翟志涛认为，树木能够降低噪音，是由于树木能够将投射到树叶上的噪声，反射到各个方向上，树叶的轻微震动使得噪声能量消耗而减弱，据测定，快车道的汽车噪声，在穿过 12m 宽的林带后可以降低噪声 35dB，穿过 40m宽的防护林带时，噪声会降低 1015dB 7。程明昆等研究表明，单株或稀疏的植物对声波的反射和吸收很小，形成郁闭的树林或绿篱则可有效地反射声波 8。姚成等 9人
9、认为，树叶和树枝表面对声波的反射和衍射引起噪声衰减，部分声能被树叶和树皮吸收，他们还对沪杭高速公路上海段的降噪绿化带进行了设汁，并在两个路段进行了工程实施。蒋美珍等 10人认为，园林植物由于枝繁叶茂，对噪声具有良好的吸收屏障作用，当噪声投射到树叶枝条时，能被反射到各个方向，使声波发生偏转和折射，从而衰减噪声。陈振兴等 11人对不同结构形式的绿篱减噪效果的测试证明，以高中低不同层次的灌木、乔木组成的密集绿篱，其减噪效果最好。我国在植物降噪这方面的研究开展得较晚,多数实验也较为简单,精确性不够。1.4 研究的目的和意义以晋中市内存在的几条典型公路为研究对象，分析公路绿化带的减噪效应并对不同深度的绿
10、化带降噪效果进行测量，分析降噪绿化带宽度的适宜范围。进行各绿化带之间减噪效果的比较，总结出更加优势的植物配置模式，为道路绿化带的建设提供依据以及为现有绿化带模式提出优化方案，更好的发挥出公路绿化带的降噪效应。2 研究对象和方法2.1 研究对象概况山西省公路绿化工程于 2006 年全面实施，是要在省内所有道路两侧营造 550m的绿化带。结合晋中市公路绿化带的绿化现状，根据绿化带结构类型在市内 6 条主要道路（其中 2 条高速公路、2 条国道、2 条省道）选取典型路段设置样带 ，在各路段样带内设置测点，进行外业调查测定。为确保数据的有效性，样带均远离居民区和工业污染源。为保证试验结果的代表性，样带
11、均设置在林带长度不小于 200m 的直线路段。各林带概况及特性： 见表 1表 1：各林带概况及特性榆社太长高速榆社太长线榆社南太线平遥大运高速平遥G108平遥S222林带编号 林带 林带 林带 林带 林带 林带道路宽度/m 28.6 12 16 28.6 12 12林带宽度/m 100 20 10 50 50 10林带行数 35 5 5 17 16 5树种组成 杨 杨 杨 杨 杨柳 杨槐郁闭度 0.86 0.61 0.81 0.44 0.56 0.34株行距/m 3.03.0 4.03.0 4.01.5 3.03.0 4.03.0 3.02.0林带最高树种高度/m8.54 11.47 8.73
12、 9.45 7.47 7.12林带最低分枝高度/m3.07 3.98 1.61 2.91 1.98 3,27林带冠幅/m 3.26 2.30 4.21 3.88 3.87 2.97100m 林带胸高总断面积/m24.175 1.004 1.286 4.890 2.072 0.392叶面积指数（m2/m2） 0.63 1.08 0.92 0.78 0.40 0.63林冠下植被类型 稀灌 地草覆盖 稀灌地草覆盖、稀灌 裸地 稀灌车流量/日 16430 6125 8758 28807 21732 91682.2 噪音测量为测量道路两侧不同距离的噪声状况，在路侧按距离路沿0m、5m、10m、20m、3
13、0m、40m、50m、60m、70m 、80m 、90m、100m 处设置噪音测点，定点测定噪音强度。测量仪器使用手持噪音测定仪（香港希玛 SMART AR-824） ，在每日上午 9：0012：00，下午 3：00 6：00 车流量较多的时间段按照（GB/T3222-94 声学 环境噪声测量方法）进行测量，每个测点测定三组数据，取平均值，测点高度定为测量仪器离地面 1.2m。气候条件的不同也会影响声波的传播速度，为减少气候的影响，测量需要在无风或微风的晴天进行，提高测量精度。2.3 声波的距离衰减公式本次测量中，道路旁绿化带对交通噪声有一定的衰减作用，声级衰减分为两种，第一种为距离产生的衰减
14、，第二种为绿化带引起的衰减，分别定义为距离衰减和绿化衰减。为了计算由不同绿化带产生的噪音衰减量，需要先求得由绿化带宽度产生的距离衰减。交通噪声是在汽车的行使过程中产生，由于车辆的运动性，可以把道路车辆流视为功率均匀分布的线声源，根据有关文献 12，这里噪声的距离衰减可以运用以下公式： 12lg97.0rL式中 为绿化带前缘距声源的距离； 为绿化带后缘距声源的距离。1r 2公路上通过的双向车辆都会产生噪声，为方便计算，取道路宽度的一半作为绿化带前缘距声源距离。3 结果与分析3.1 公路绿化带对交通噪声的衰减公路上的噪声为不时间断的瞬间声值，并不是持续不断的，在车辆通过时产生声值较高的噪音，这里噪
15、声为一段时间内的等效声级。各样带测点的噪声测定结果见表 2：表 2 各路段测点绿化带的减噪效果噪音衰减量 /dB林带编号 郁闭度林带宽/m内侧噪音/dB外侧噪音/dB 距离衰减绿化衰减总衰减量林带 0.86 100 88.36 49.52 9.86 28.98 38.84林带 0.61 20 86.75 69.57 6.96 10.22 17.18林带 0.81 10 80.69 67.41 3.85 9.43 13.28林带 0.44 50 82.32 60.74 7.13 14.45 21.58林带 0.56 50 82.06 54.70 10.60 16.76 27.36林带 0.34
16、10 85.00 73.06 4.65 7.19 11.94测定结果表明，6 条典型路段路侧的绿化带均对交通噪声具有一定的减弱效果，绿化衰减的最大值为 28.98dB，最小值为 7.19dB，平均值为 14.505dB，可见不同公路的绿化带对交通噪声的衰减效果存在差异，在不同绿化模式下有很大差别。噪音的绿化衰减量与公路的噪音强度和绿化带的噪音衰减效应有一定关系。3.2 绿化带噪音衰减量随距离的变化关系绿化带并不是越宽越好，为避免浪费资源，绿化带需要有一个适当的宽度。为得出降噪的有效区间，取六条林带的距离梯度噪音测量值取其平均，做出 6 条林带噪音衰减随距离的变化关系：见图 1图 1 噪音衰减随
17、距离变化噪 音 衰 减 随 距 离 变 化 趋 势01020304050607080901000 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100距 离 /m噪音值/dB 林 带 林 带 林 带 林 带 林 带 林 带 图 1 中，几条林带由路基处开始发挥减噪效果，015m 降噪效果最明显，噪音量呈现最快下降趋势为最佳降噪区；1560m 噪音下降趋势减缓，降噪效果明显，为有效降噪区，60m 以后，噪音的下降趋势不显著，降噪效果不明显，为无效降噪区。在营造公路绿化带的时候，其宽度最好为 60m，能够较好的发挥出绿化带降噪效果。3.3 林带的宽度与郁闭度为研究林带的郁闭度对绿化带降
18、噪效果的影响，由于绿化带宽度不一，很难单独比较郁闭度与绿化带降噪效果的关系，有研究表明 13，绿化带的降噪效果与林带宽度和郁闭度的乘积之间存在极显著的线性关系。由此做出噪音衰减值/宽度郁闭度：见图 2图 2 噪音衰减量随林带宽度郁闭度变化的关系0510152025303540453.4 8.1 12.2 22 28 86宽 度 郁 闭 度噪音衰减量/dB由图 2 可以看出，噪音衰减量的变化是随着宽度郁闭度的增大而明显增加，说明公路绿化带的宽度和郁闭程度共同决定了其减噪效果，宽度越大，郁闭度越大，绿化带的降噪效果越好。在公路绿化带的规划中，尤其是在市郊、城区，由于土地资源的限制，公路绿化带的宽度
19、往往是有限的。在有限的绿化带宽度下，提高林带郁闭度往往能够能有效的增加绿化带的降噪效果。4 结论与讨论（1）绿化带的降噪效果在 15m 范围内为最佳，在 060m 范围内有效降噪，公路构造绿化带的宽度以 60m 为最佳。（2）公路绿化带建设过程中由于地形或其他因素影响，绿化带的宽度有一定限制，并不能达到 60m，但最好不要小于 15m，使用乔木灌木草本植物相结合使用枝叶繁茂的壮苗，增加林带郁闭度，能够有效增加其降噪效果。（3）应选择乔木树种与灌木树种相结合，乔木树种应冠大浓荫，分支点较低，灌木树种应有一定的耐阴性、耐贫瘠等特性。合理配置模式，要形成乔、灌、草，高中低结合，层次分明的绿化模式。体现出“层次化、彩色化、多样化” 。栽植后
