1、基于 FHWA 的兰州市道路交通噪声预测模型的建立第 26 卷第 9 期2006 年 9 月环境科学ActaScientiaeCircumstantiaeVo1.26,No.9Sep.,2006石矗,巨天珍,温飞,等.2006.基于 FHWA 的兰州市道路交通噪声预测模型的建立J.环境科学,26(9).1568 1575shiY.JuTZ,WenF,eta1.2006.BasedontheFHWAfortheestablishmentofroadtrafficnoisepredictionmodelinLanzhoucityJlActaScientiaeCircumstantiae.26(9)
2、:15681575基于 FHWA 的石矗,巨天珍任正武,杨泓,陈源州市道路交通噪声预测模型的建立飞,常成虎,王勤花,曹1.西北师范大学地理与环境科学学院,兰州 7300702.甘肃省环境科学设计研究院,兰州 7300003.兰州大学资源与环境科学学院,兰州 7300004.兰州市环保局环境科学研究所,兰州 730000收稿日期:2005-11-22 修回日期 :2006-05-23 录用日期 :2006-07-17春,吴永红,贾摘要:结合美国道路交通噪声污染预测模型(FHwA)和国内学者在该方面的大量研究成果,选择兰州市主,次干道共计 52 条,142 个监测点的建模采样数据,并应用统计学原理
3、分析了影响道路交通噪声的各个因子与道路交通噪声的相关性,最终得出了符合兰州市道路交通特征的噪声污染统计预测模型.随后通过兰州市 15 个监测点的预测与实测对比验证后发现二者具有较高的一致性,此模型可应用在兰州市道路交通噪声污染的预测评价中.关键词:连续等效噪声级(L.);FHWA;道路交通;统计模型;影响因子; 兰州市文童编号:0253-2468(2006)09-1568-08 中图分类号:X827 文献标识码:ABasedontheFHWAfortheestablishmentofroadtrafficnoisepredictionmodelinLanzhoucitySHIYao,JUTia
4、nzhen 一,WENFei,CHANGChenghu,WANGQinhua.,CAOChun,WUYonghong,JIALi,RENZhengwu,YANGHong,CHENYuan1.GeographicalandEnvironmentalDepartment,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou7300702.EnvironmentalScienceDesignResearchDepartment.GansuProvince.Lanzhou7300003.ResourceandEnvironmentalDepartment,LanzhouUniversit
5、y,Lanzhou7300004.EnvironmentalScienceResearchCenter,LanzhouEnvironmentalProtectBureau,Lanzhou730000Received22November2005;receivedinrevisedform23May2006;accepted17July2006Abstract:ThispapercombinedtheforecastmodelofthenoisepollutionintheroadtrafficbyUSA(FHWA)andthemassiveresearchachievementbydomesti
6、cscholarsinthisfiled,totallychosensampledateontheestablishedmodelfromthe52roadsandlanes,142inspectingsitesinLanzhoucity,andanalyzedtherelevancebetweenthefactorsinfluencingthenoiseintheroadtrafficandthenoiseintheroadtrafficitselfbasedontheprincipalofstatistics,andfinallysetupthestatisticalforecasting
7、modelofnoisepollutioninconformitytotheroadcharacteristicsofLanzhoucity.Then,theforecastingby15inspectingsitesandtherealtestarefoundconsistentwitheachothertoahighdegree,andthismodelcanbeusedintheappraisalsfornoisepollutionforecastinginroadtrafficofLanzhoucity.Keywords:theequivalentnoisegradeinsuccess
8、ion(Leq),FHWA,roadtraffic,statisticalmodel,influencefactor,Lanzhou1 引言(Introduction)随着我国城市经济建设的迅速发展,人口数量的急剧增加以及伴随出现的城市建设用地尤其是道路交通用地的无限扩张,一种立体纵横交错,星罗棋布的城市现代交通网络已经形成,这虽然标志基金项目:甘肃省外国专家局西部环境教育推广模式研究 项目(No.L20056200028);兰州市科委 交通噪声管理系统 项目(No.02.1.13)SupportedbytheEnvironmentalEducationExtendingModelinWest
9、ofChinafoundedbyGansuProvincialBureauforForeignExpert(No.L20056200028);TrafficNoiseManagementSystemfoundedbyLanzhouMunicipalScienceandTechnologyCommission(No.02.1.13)作者简介:石矗(1985 一), 男 ,硕士研究生,E-mail:;通讯作者(责任作者),E-mail:Biography:SHIYao(1985 一),male,E-mail:shiyao8541163con:Correspondingauthor,E-mail:兰
10、盈,9 期石盎等:基于 FHWA 的兰州市道路交通噪声预测模型的建立着一个城市的现代化水平提高和对内对外功能进一步完善,但是随之而来的城市交通污染也愈演愈烈,引起了人们的广泛关注.交通噪声污染的危害不仅仅表现为会影响人类的身心健康,造成交通事故,更重要的是会对一个城市内个别地段的经济发展造成阻碍,也会对城市总体生态环境造成一定的破坏.所以对城市道路交通噪声污染的评价不仅是城市道路建设环境影响评价和城市总体环境规划的重要组成部分,而且也成为对一个城市可持续发展水平评价的重要因子.目前,城市道路交通噪声评价的主要手段是以预测为主,实测为辅,面向受体(李本纲等,2001),即在实测基础上通过对城市不
11、同道路交通噪声污染情况的模拟预测,来评价道路附近不同接受点的污染水平.城市道路交通噪声预测与评价建立有不同的模型,其中以美国 FHWA(Barryeta1.,1978),英国 CRTN88(DepartmentofTransportofUK,1988)应用最为广泛,大多学者也是在这 2 个模型的基础上进行修正并应用于特定研究城市,另外,AledoCalixto 等也应用并改进了德国的 GermanStandardRLS 一 90 道路交通噪声预测模型对 Curitiba 市的道路交通噪声污染状况进行了研究(AlffedoCalixtoeta1.,2003).与此同时 ,国外许多学者都建立了适合
12、本国本地区特定条件下的噪声预测模型,如:ThanaphanSuksaard 等(1999)通过对泰国 Bangkok市的研究建立了适合该地区的道路交通噪声环境影响评价模型;RufinMakarevicz(1998)通过对固定和移动声源在持续和非持续时间段内的噪声研究,得出了道路交通噪声作为固定时间段内的移动声源的预测模型;Martin 和 Hothersall 通过对比连续和非连续 2 种交通流的道路交通噪声预测模型,进而得出了同时考虑地面吸收和声屏障 2 种因素的交通噪声预测模型(MartinSjeta1.,2002)等等.另外,我国学者在该研究领域也提出了众多见解,如:多层递阶预报模型(姜
13、海涛,1989),考虑街道声散射的交通噪声预报模型(吴硕贤,1996),神经网络模型(张继萍等 ,1998),高架桥交通噪声预测模型(陈子明,1994) 和灰色预测模型(王国平,1996)等等.从以上该领域的文献研究中可以看出,道路交通噪声预测模型建立研究方面,在结合本地区特定道路交通状况下综合地考虑各影响因素并用于城市环境影响评价和环境规划的预测模型还不多,大多还是在理论方面进行各影响因子等细节的改进,建立的许多模型应用到其它地区仍具有很大的偏差,在实际工作岗位上的环境工作者和城市规划者不能实际性应用.因此,本文就通过对理论性较强的美国(FHWA) 模型进一步改进,就兰州市道路交通噪声进行预
14、测.模型的最终结果虽然不能普遍的推广应用,但模型的建立过程可以为其它地区环境工作者提供一种道路交通噪声污染的研究思路,也可以为随后建立兰州市道路交通噪声污染信息管理系统和道路噪声污染环境仿真模型提供理论支持和前提保障,并最终为兰州市的城市总体规划和道路交通规划提供环境方面的决策支持.2 兰州市道路交通系统概况(GeneralsituationofroadtrafficsysteminLanZhoucity)兰州市位于东经 102.36104.34,北纬 35.3437.07 的范围内,面积为 13086km.城区中心海拔 1520m,是一个典型的东西长,南北窄的峡谷沿河带状城市.城市主体主要集
15、中在沿河沿山的河谷盆地,市区所处的建成区面积为 146km,城区宽约 28km,长约 35km(温飞等,2004).这种典型的地形特点使兰州市比同等规模的城市交通堵塞严圈 1 兰州市道路交通网络示意圈Fig1NetworksketchmapoftheroadtrafficinLanzhoucity环境科学重,从而导致交通噪声污染的加剧.同时兰州市城市道路体系单一,以地面交通为主,水上地下交通体系尚未完成,地面道路网的压力大,道路交通噪声主要是汽车噪声.此外,兰州又是西部重要的交通枢纽和货运中转站,大量的过境车流拥挤于狭长的市区,增加了兰州市城市交通噪声污染程度.本论文的调查范围包括兰州市行政四
16、区(安宁区,城关区,七里河区和西固区),涉及主,次干道共计 52 条,142 个监测点,监测路段总长度为125.35km,总面积 2449km,研究区域的面积 1090km,人口 161.6 万人(任正武,2001).3 兰州市道路交通噪声预测模型的建立过程(TheestablishmentoftheroadtrafficnoisepredictingmodelinLanzhoucity)3.1 道路交通噪声预测理论模型(FHWA)的基本形式大部分道路交通噪声预测模型都是通过在预测点对一基本车流参考噪声级进行修正后得到的,即:.L=LR+Co+CD+CL+CG+CGrd+Csc(1)式中,为不
17、同车型的参考噪声级,c.为车流量修正值,c.为距离修正值 ,c 为有限长声源修正值 ,c为车速修正值,C.为路面坡度修正值,C.为地面绿化修正值,c 为声屏障修正值.美国 FHWA 预测模型通过对以上公式的修正后得到的最终形式为:+101g+10lgF0.g 诗+【了)+10lgf9d 一 16.3(2)式中,为第 i 类车型的交通噪声值,.为 i 类车型的参考噪声级,为 i 类车型的车流量,为 i 类车型的平均车速,为测量时间(h),r.为参考距离(等于 7.5m),r 为车流距受声点的等效距离 ,d 为吸声系数(Barryeta1.,1978;赵剑强等,2002).一般情况下,该模型又分为
18、有限长道路模型和无限长道路模型,前者是在面向受体时,即对道路两旁固定点进行影响评价时所选用的模型,见公式(2);而后者大多用在道路所在区域的环境影响评价中,见式(3):,l+eqI=0.+10lg+10lgILo)i,+101grd 一 16.3(3)J.仃.美国 FHWA 模型产生于 20 多年前,主要是用于高速公路匀速车流的交通噪声预测.尽管该模型在理论上具有很强的严谨性,但模型建立时所依据的车型,路况及环境标准与我国的实际情况有很大差异,而且该模型由于假设条件过于理想化,使其存在许多明显的缺陷,应用在城市道路交通噪声预测中也难以保证其预期的精确度.由于影响道路交通噪声的各个因子的影响特征
19、在不同区域,不同城市的特定路况下存在相当大的差异,所以在建立符合兰州市道路交通特点下的噪声预测模型过程中,应用了统计学原理来分析这些影响因子.该模型的建立同 FHWA 一样选取了 8 种影响因子,包括各类型车辆的参考噪声级,车流量,测点到声源距离,车速,有限长声源修正,路面坡度,地面植被吸收和声屏障阻挡.兰州市道路交通噪声污染预测模型的各影响因子及相关公式见表 1.表 1 道路交通噪声预测模型的影响因子及相关公式Table1Theimpactfactomandcorrelationformulasofroadtrafficnoisepredictsmodels兰州市环保局.1995( 兰州市区
20、域环境噪声适用区划分9 期石矗等:基于 FHWA 的兰州市道路交通噪声预测模型的建立3.2 符合兰州市道路交通特点的噪声预测模型研究3.2.1 兰州市不同车型混合车流的参考噪声级测定监测采样方法及步骤:该研究采样必须是在无雨且风速控制在 5m?s 以下的天气条件在单行车道上进行.监测于 2005.0815 在兰州市滨河北路边人行道进行,在距马路中心线两侧各 7.5m,离地面高度 1.2m 处选择测点,并尽量避开周围的反射物,以减少周围反射对测试的影响.测量方法及步骤如下:首先,采用国产 HS5691 型精密声级计和 ND9型声级校准器.打开电源待稳定后,用校准器将仪器校准到标准声级.其次,在选
21、定的测量位置,即在平均车速为50km?h 路段两侧同一垂直线上分别布置测点,在2 个测点各安排 4 个人来分别记录噪声监测值和车辆行驶时间,另外还需 1 个人卡计时开始时间.第三,在所选测点位置沿人行道方向两侧各取25m,即在 50m 的一段距离内实行监测,记录在这段距离内车辆驶过所用的时间,求出其平均车速,并读取各类车辆的平均 A 声级.连续测量大,中,小 3类车型共 118 个数据,监测采样内容按以上所述中的车辆类型,不同车型经过监测点时的平均 A 声级,不同车型经过 50m 路段所需时间认真填写在监测采样数据表格中.第四,测量结束后,用校准器对仪器再次进行校准,检查前后校准误差是否小于
22、2dB,若大于2dB,还需重新监测采样.监测结果:通过以上监测,我们得到了以下监测结果,其中大车,中车各 32 辆,小车 54 辆,见表 2.表 2 兰州市不同车型交通噪声污染监测值Table2Monitortrafficnoise“alueofdifferentstyleofautomobileinLanZhoucitydB大型车噪声监测值中型车噪声监测值小型车噪声监测值65.876.171.577.276.670.572.273.471.178.373.777.372.772.677.972.183.872.471.778.270.773.873.369.667.974.273.177.369.475.176.769.278.475.870.663.569.869.O72.469.669.269.9
