第四章城市声环境

城市环境物理第四章城市声环境主要内容„噪声及其计量„噪声污染的控制途径和标准„城市声环境与规划设计一、噪声和噪声源从人的感受上声音分两类：„C类：舒服的，如音乐、歌唱、生活中的交谈等。Comfortable„U类：不舒服的，如噪声、爆炸声、刺耳的啸叫声等。Uncomfortable„有时，C类也会转换成U类，如邻居的歌声、节日里的爆竹声等。什么是噪声？…噪声是声音的一种。…从物理角度看，噪声是由声源作无规则和非周期性振动产生的声音。…从环境保护角度看，噪声是指那些人们不需要的、令人厌恶的或对人类生活和工作有防碍的声音。…噪声不仅有其客观的物理特性，还依赖主观感觉的评定。„如在听音乐时，悦耳的歌声不是噪声；而在人们需要休息时，邻居传来的音乐将成为噪声。噪声的特点„一般是声压级较高的，频率特性杂乱无章的声音。声音噪声级(A)对人的影响火箭导弹发射150-160听觉器官物理损伤喷气飞机喷口130-140痛、无法忍受螺旋桨飞机、高射机枪120-130痛柴油机、球磨机110-120难于忍受织布机、电锯100-110较难忍受载重汽车、喧嚣马路90-100很吵大声说话、较吵的附近70-80较吵一般说话60-70对其他讲话者有干扰普通房间50-60较静静夜30-40非常静消声室内10-20极静听觉下限0-10听(0)噪声的来源城市噪声的来源主要有三种„交通噪声„工业噪声„生活噪声交通噪声交通噪声主要是由交通工具在运行时发出来的。„如汽车、飞机、火车等都是交通噪声源。…调查表明，机动车辆噪声占城市交通噪声的85%。„车辆噪声的传播与道路的多少及交通量大小有密切关系。在通路狭窄、两旁高层建筑物栉比的城市中，噪声来回反射，显得更加吵闹。同样的噪声源在街道上较空旷地上，听起来要大5-10分贝。„在机动车辆中,载重汽车、装载机等重型车辆的噪声在90分贝，而轿车、吉普车等轻型车辆噪声约有80-85分贝，以上声级均为距车7.5米处测量。„汽车速度与噪声大小也有较大关系，车速越快，噪声越大，车速提高1倍，噪声增加6-10分贝。„汽车噪声主要来自汽车排气噪声。若不加消声器，噪声可达100分贝以上。„其次为引擎噪声和轮胎噪声，引擎噪声在汽车正常运转时，可达90分贝以上，而轮胎噪声在车速为90公里/时以上时，可达95分贝左右。„因此，在排气系统中加上消声器，可使汽车排气噪声降低20-30分贝。„在引擎方面，以汽油引擎代替柴油引擎，可以降低引擎噪声6-8分贝。汽车噪声„接近城市中心的铁路客货运站，由于来往列车都要在市区内穿行，因而影响较大，尤其是在车流量大时，其影响是不容忽视。地下铁路的噪声来源与火车相似。因车辆在地道内行驶，噪声不易散失，对车厢内的人干扰较大。据英国实测，车厢内开窗时噪声高达102分贝。铁道边界噪声限值距离铁道外侧轨道中心30米处的铁道边界噪声限值白天70dB（A）；晚上70dB（A）。飞机运输噪声„水陆交通运输噪声，虽然影响面广，但从直接造成显著的危害来说，还是空运的噪声。喷气机出现后，空运噪声产生较大的影响。这一方面是喷气机噪声声级较大，另一方面也是空运日趋繁忙的结果。事实上，机场不仅是飞机升降时产生噪声，而且机场地勤保养和飞机试运转时也会产生强烈的噪声，对附近居民的影响非常大。当大型喷气客机起飞时，跑道两侧1千米内语言通讯都受到干扰，4千米范围内人不能休息和睡眠。工业噪声主要来自生产和各种工作过程中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动而产生的声音。城市中各种工厂的生产运转以及市政和建筑施工所造成的噪声振动，其影响虽然不及交通运输广，但局部地区的污染却比交通运输严重得多。因此，这些噪声振动对周围环境的影响也应予重视。工业噪声工业企业厂界噪声标准LeqdB（A）区域类别昼间夜间15545260503655547055建筑施工场界噪声限值LeqdB（A）施工阶段主要噪声源昼间夜间土石方装载机\挖掘机7555打桩打桩机85禁止施工结构搅拌机\电锯7055装修吊车\升降机6555生活噪声主要指街道和建筑物内部各种生活设施、人群活动等产生的声音。如在居室中，儿童哭闹，大声播放收音机、电视和音响设备；户外或街道人声喧哗，宣传或做广告用高音喇叭等。这些噪声又可以分为居室噪声和公共场所噪声两类，它们一般在80分贝以下，对人没有直接生理危害，但都能干扰人们交谈、工作、学习和休息。生活噪声二、噪声的危害科学家们已经全面研究了噪声对生物和人类的影响。如小白鼠在160分贝的环境中，几分钟就会死亡。人在喷气发动机5米处，几分钟就变成聋子。一般认为40分贝是正常的环境声音，在此以上就是有害的噪声。„工业企业噪声卫生标准每个工作日接触噪声时间（小时）允许噪声dB（A）885488291194昀高不得超过115dB（A）通常长期在90dB（A）以上的噪声中工作就可能发生噪声性耳聋。当人耳突然受到140~150dB（A）以上的强烈噪声作用时，人耳会受到急性外伤，导致暴震性耳聋。2）噪声对睡眠的干扰人类有近1/3的时间是在睡眠中度过的。睡眠是人类消除疲劳、恢复体力、维持健康的一个重要条件。但环境噪声会使人不能安眠或被惊醒，在这方面，老人和病人对噪声干扰更为敏感。当睡眠被干扰后，工作效率和健康都会受到影响。研究结果表明：连续噪声可以加快熟睡到轻睡的回转，使人多梦，并使熟睡的时间缩短；突然的噪声可以使人惊醒。一般来说，40分贝连续噪声可使10%的人受到影响；70分贝可影响50%；而突发动噪声在40分贝时，可使10%的人惊醒，到60分贝时，可使70%的人惊醒。长期干扰睡眠会造成失眠、疲劳无力、记忆力衰退，以至产生神经衰弱症候群等。在高噪声环境里，这种病的发病率可达50%-60%以上。3)噪声对语言交流的干扰噪声对语言交流的影响，来自噪声对听力的影响。这种影响，轻则降低交流效率，重则损伤人们的语言听力。研究表明，30dB(A)以下属于非常安静的环境，如播音室、医院等应该满足这个条件。40dB(A)是正常的环境，如一般办公室应保持这种水平。50-60dB(A)则属于较吵的环境，此时脑力劳动受到影响，谈话也受到干扰。当打电话时，周围噪声达65分贝则对话有困难；在80分贝时，则听不清楚。在噪声达80-90分贝时，距离约0.15米也得提高嗓门才能进行对话。如果噪声分贝数再高，实际上不可能进行对话。噪声的计量„波长、频率和声速„声压、声强和声功率„声压级、声强级和声功率级„声级的叠加波长、频率和声速①波长λ：指简谐声波中两相邻波峰之间的距离。单位为：m。②周期T：指在简谐声波中声波通过一个波长的距离所用的时间。单位为：秒（S）。③频率f：物体在一秒钟内振动的次数。单位为：赫兹（Hz）。④声速c：声波在一秒钟内传播的距离。通常之间有如下关系：c=λf或c=λ/T且有：T=1/f声速与气温θ的关系可简单地描述为：c（θ）=331.45+0.61θ声压、声强、声功率„声功率W：是指声源在单位时间内向外辐射的声音能量。瓦微瓦W„声强I：在声波传播过程中，单位时间内，在垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能。I=W/SW/m2瓦每平方米„声压P：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力起伏。N/m2牛顿每平方米分贝标度和声级：常用一个成倍比关系的对数量—“级”来表示声音的大小，称为声级，单位为：分贝（dB）。通常声强级LI定义为：式中：I为声强，I0为基准声强。且在空气中有:I0=10-12W/m2dBLIII0lg10=声压级、声强级和声功率级通常声压级Lp定义为：式中：p为声压，P0为基准声压，且在空气中有p0=2×105Pa。通常声功率级Lw定义为：式中：W为声源声功率，W0为基准声功率，且在空气中有W0=10-12W。dBLppp0lg20=dBL=声音的叠加⑴声波遇到障碍物时的传播①反射与吸收：„定义吸声系数α:将凡是没有被反射回来的声能均看成被界面或材料吸收，这部分声能与入射声能的比值我们通常称之为该界面或材料的吸声系数α。()2112211220ccccEErrρρρρ+−==rEEEr−==−100α噪声的传播特性⑴声波遇到障碍物时的传播②透射与隔声：当声波入射到某一围护结构时，使结构层产生振动，从而向另一面辐射声波的现象称为声透射，透射声能与入射声能之比称为透射系数τ。工程上常用此结构的传声损失或称隔声量Ｒ表示围护结构的隔声性能的优劣。且R通常定义为声音传过围护结构前后的声压级之差，它与透射系数的关系如下：R=10lg(1/τ)⑴声波遇到障碍物时的传播③绕射（或称衍射）：是指声波在传播过程中遇到障碍物或孔洞时，其中部分声能能绕过障碍物的边缘继续前进的现象。„绕射的发生与声波的波长及障碍物的大小有关。„隔声屏对于低频声的隔声效果不太明显⑵声波的衰减①传播衰减：随着声音传播距离的增加，声波的波阵面不断扩大，形成声波的衰减。②吸收衰减：声波在匀质的空气中传播时，空气不断被压缩和膨胀，由于空气的粘滞性、热传导和分子驰豫现象等原因，使声能转化为其它形式的能量（如热能），从而使声波的强度随距离的增加而下降，产生了衰减。噪声的评价A声级LA是目前国际上使用昀广泛的噪声评价方法。A声级是对声音的频带上使用A计权网络得到的加权即时单一值。单位是dB(A)。A声级反映了人耳对不同频率声音响度的计权。不论噪声强度是高还是低，A声级都能较好地反映人的主观感觉，A声级越大，人感觉越吵。对于稳态的噪声，可以直接测量A声级进行评价。等效连续A声级Leq有时，噪声的A声级是变化的，不能简单的使用某一时刻的A声级，需要使用在一段时间内使用平均A声级来表示能量平均，即Leq。例如，在一小时内，每五分种A声级有变化，如下：时间123456789101112A声级(dB)808390869281668694959288则：这一小时的Leq为：80dB+83dB+90dB+86dB+92+81dB+66dB+86dB+94dB+95dB+92dB+88dB-10lg12=100dB-10.8dB=89.2dB昼夜等效声级Ldn一般噪声在晚上比白天更容易引起人们的烦恼。研究结果指出，夜间噪声的干扰比白天大10dB。因此，计算一天24小时的等效声级时，夜间要加上10dB的计权，这样得到的等效声级称为昼夜等效声级。Ldn=10lg[(15×10Ld/10+9×10(Ln+10)/10]其中：Ld----为白天(07:00-22:00）的LeqLn----为夜间(22:00-07:00）的Leq统计分布声级（累积分布声级，用于描述交通噪声）Leq只能表示噪声的平均情况，有时为了了解不同声级在时间上出现的概率分布，人们提出了累积分布声级的概念。L1L5L10L50L90…LN表示在有百分之N的时间上出现了A声级大于LN的情况。如：L10=70dB，表示有10%的时间里噪声的A声级超过了70dB。一般对于偶发性噪声（如交通噪声），常使用累积分布声级，分别统计出L1、L5、L10、L50、L90…，以详细了解噪声情况。例：如果出现L1=90dB,L5=40dB,L10=35dB,L90=33dB,则说明大部分时间噪声水平不高，偶尔出现高声级噪声（如深夜在马路上偶尔出现卡车的情况）。噪声评价数（NR噪声评价曲线）在一些对安静要求较高的环境里，如剧场、录音室、演播室，不但需要考虑噪声的声级，同时要考虑噪声的频率特性。通过国际标准化组织的一组评价曲线，每条曲线用一个NR值表示，噪声各个频率值都不超过的昀低的曲线作为噪声评价的NR值。语言干扰级SIL500、1K、2K、4KHz四个倍频带噪声声压级年的算术平均值。噪声污染的控制途径及标准噪声源传播途径接受物控制噪声源控制传播防护1、从声源根治噪声„昀有效昀彻底的措施„是通过改进机器设备的结构和工艺操作方法等来实现„属于环境噪声控制学的范畴2、在传播途径中降低噪声„利用声波随距离衰减的原理，实行“闹静分开”的设计原则，缩小噪声干扰范围„利用噪声的指向性，合理布置建筑物和声源„利用天然地形，例如屏障、丘陵、土坡、沟壑、森林等的降噪作用，把声源和人活动区域分开„利用不