公路项目环境影响评价中声屏障尺寸研究

韩龙芝 熊丛博 张永强 刘建强

摘 要：通过对线源设置声屏障后插入损失的计算方法的研究，明确了公路项目设计降噪目标值的确定方法，推导出了声屏障尺寸计算公式，并通过实例进行了验算，计算结果与现行规范具有较好的适用性，可以作为环境影响评价过程中确定声屏障尺寸的依据。

关键词：交通噪声；环境影响评价；声屏障；插入损失

中图分类号：X827文献标志码：A文章编号：1673-9655（2024）02-00-04

0 引言

隨着城市的不断发展，噪声问题越来越突出。近年来，噪声投诉举报量持续居高，同时交通干线两侧区域夜间噪声达标率持续偏低[1]，交通噪声对居民生活环境的影响越来越大，引起的关注度也越来越高。因此，在环境影响评价阶段对交通噪声提出有效的防治手段，提前将公路建设可能带来的噪声污染消除显得尤为重要。

目前环评过程中，较为常见的交通噪声防治措施包括合理选线（避让声敏感保护目标）、优化方案设计（路堑、隧道）、源头控制（低噪车辆、降噪路面）、传播路径控制（声屏障、绿化林带）、末端控制（隔声窗）等措施，其中声屏障属于较为常见、有效且经济的防治措施，应用越来越普遍。声屏障是降低地面运输噪声的有效措施之一，一般3～6 m 高的声屏障，其声影区内降噪效果在5～12 dB [2]。而影响声屏障降噪效果最关键的因子就是声屏障的尺寸。现行导则及规范未给出声屏障尺寸的计算方法，实际工作中部分环评给出的声屏障尺寸不合理，造成声屏障费用远高于估算费用[3]。本文拟结合现行环评导则和相关技术规范，针对确定的降噪目标值，提出声屏障尺寸的计算方法，为在环评阶段确定合理的声屏障尺寸提供依据。

1 声学理论

（1）声学原理

交通噪声传播至声屏障位置时，将分成三条路径：直接穿透声屏障到达受声点的透射路径，经声屏障顶端绕射至受声点的绕射路径，以及被声屏障反射的反射路径。其中绕射引起的衰减最为明显，是决定声屏障插入损失的主要物理量[2]。

（2）无限长声屏障插入损失计算

将交通噪声声源近似为无限长不相干线声源时，其绕射声衰减量按下式计算：

式中：f — 声波频率，Hz；δ= A+B-d 为声程差，m；c—声速，m/s。

（3）有限长声屏障插入损失计算

根据《HJ/T 90—2004声屏障声学设计和测量规范》，插入损失仍由公式（1）计算，然后根据遮蔽角进行修正。

《环境影响评价技术导则 声环境》[4]给出了修正后的绕射声衰减量计算公式，规定有限长声屏障的绕射衰减量可按公式（2）近似计算：

式中：—有限长声屏障引起的衰减，dB；β—受声点与声屏障两端连接线的夹角，°；θ—受声点与线声源两端连接线的夹角，°；—无限长声屏障的衰减量，dB，可按式（1）计算。

2 现行规范要求

（1）《HJ/T 90—2004声屏障声学设计和测量规范》[2]

根据设计目标值，可以确定几组声屏障的长与高，形成多个组合方案，计算每个方案的插入损失，保留达到设计目标值的方案，并进行比选，选择最优方案。

（2）《JTGB 04—2010公路环境保护设计规范》[5]

声屏障高度不宜超过5 m；当噪声衰减需要声屏障高度超过5 m时，可将声屏障的上部做成折形或弧形，将端部伸向公路，以增大有效高度；声屏障的外延长度不宜小于受保护对象到声屏障距离的2倍。

（3）《DB 4403/T 62—2020道路声屏障建设技术规范》[6]

声屏障高度不宜低于3 m；声屏障两端延长长度宜不小于50 m，对道路噪声源的遮蔽角百分率宜不低于80%。

（4）《DB 11/T 1034.2—2013交通噪声污染缓解工程技术规范第 2 部分 声屏障措施》[7]

声屏障的高度应满足设计降噪目标值，并结合声屏障位置、敏感区域、声源三者之间的相对距离、相对高差，经过调整计算确定；

声屏障一端的附加长度设计，应按照公式（3）计算，如不足50 m，按50 m设计。

b = 0.15dΔL （3）

式中：b—声屏障的附加长度，m；d—敏感建筑物一端到交通干线的垂向距离，m；ΔL—声屏障的插入损失，dB（A），声屏障的插入损失应不低于声屏障的设计降噪目标值。

（5）《T/SXAEPI 9—2022城市道路声屏障建设技术规范》[8]

声屏障规格设计，应根据敏感建筑物、敏感建筑物集中区的高度和长度，通过声学计算确定。

（6）小结

通过对现行有效的相关技术规范、团体标准统计发现，对于声屏障设置尺寸给出了一般性的规定，包括高度适宜在3～5 m，外延长度不低于50 m，部分标准给出了简化的计算方法，但更精确的尺寸需要通过声学计算来确定。

3 声屏障尺寸设计

3.1 设计基础条件

声屏障的插入损失一般需要明确声源频带宽度、频率计权和时间计权特性。目前我国在道路环评影响评价时认为交通噪声的等效频率为500 Hz[2]，对声环境质量评价采用等效连续A声级[9]，因此本研究主要考虑单侧刚性声屏障（不考虑透射声和反射声）对500 Hz噪声的等效连续 A 计权插入损失。

3.2 确定设计降噪目标值

实际环评工作中，通常将道路视为无限长线声源，而屏障相对于道路而言长度较短，一般视为有限长屏障。因此确定声屏障设计降噪目标值，实际就是确认有限长声屏障的绕射衰减量。

环评的评价目标是保证敏感点处噪声值满足其所执行的声环境质量标准[9]，道路在不设置声屏障情况下敏感点处噪声预测值超过标准值时，需采取措施降低交通噪声来保证敏感处噪声值达标。此时，首先需要计算出道路建设后最大允许噪声贡献值，按公示（4）计算。

式中：Leqg—最大允许交通噪声贡献值，dB（A）；Leqs—敏感点处噪声标准值，dB（A）；Leqb—不含建设项目声源影响的背景声级，dB（A）；

然后采用《环境影响评价技术导则 声环境》HJ 2.4—2021推荐的公式（5）计算无声屏障情况下交通噪声对敏感点处的贡献值Leq（T）[4]。

式中：Leq（T）—总车流等效声级，dB（A）；、、—大、中、小型车的小时等效声级，dB（A）；

最后利用公式（6）计算得出设计降噪目标值ΔLd' 。

ΔLd' = ΔLeq（ T ）-Leqg （6）

需要明确的是，上述确定设计降噪目标值的方法未考虑背景值已经超标的情况。同时确定设计降噪目标值时应考虑声屏障插入损失的限度，通常声屏障的插入损失达到10 dB比较容易，达到15 dB十分困难，要求达到20 dB几乎不可能[10]，要实现更高的插入损失值，需结合降噪路面、提高声屏障吸声性能等措施来实现。

3.3 计算声屏障尺寸

在环评工作中，通常将道路视为无限长线源，此时受声点与线声源两端连接线的夹角θ可视为180°。我们将公式（2）进行整理后得到β计算公式（7）。

式中：β—受声点与声屏障两端连接线的夹角，°；ΔLd' —有限长声屏障引起的衰减，dB；

ΔLd —无限长声屏障的衰减量，dB。

实际工作中，需要设置声屏障的敏感点一般为成片的居住区，此时环评的主要任务是计算声屏障在覆盖敏感点长度之后的外延长度L，计算位置一般选在敏感点两侧的建筑。为简化计算，将该建筑简化为单一的点，此时β是由接收点距离声屏障水平距离和声屏障长度决定的，如图3。

式中：β—受声点与声屏障两端连接线的夹角，°；L—声屏障外延长度，m；b—接收点距离声屏障水平距离，m。

由公式（7）和公式（8）可得公式（9）。

式中：L—声屏障外延长度，m；b—接收点距离声屏障水平距离，m；ΔLd' —有限长声屏障引起的衰减，dB；ΔLd—无限长声屏障的衰减量，dB。

通过公式（9）可知，当设计降噪目标值ΔLd'、道路与敏感点位置相关参数确定后，声屏障长度主要取决于ΔLd；由公式（1）可知，ΔLd主要取决于声程差δ。在图 1的基础上补充各项参数后得到图 4，并将声程差公式展开为公式（10）。

式中：δ=A+B-d 为声程差，m；a—声源距离声屏障水平距离，m；b—接收点距离声屏障水平距离，m；h—声屏障高度，m；h1—声源离地高度，m；h2—接收点离地高度，m。

通过公式（10）可以看出，此时声程差δ由声屏障高度h决定。由此得出，对特定敏感保护目标针对既定的设计降噪目标值进行声屏障设计时，声屏障的外延长度和高度具有相互关联的函数关系，声屏障高度越高，所需的外延长度就越小，反之亦然。

根据规范要求，声屏障长度一般在3～5 m，在环评工作过程中，可以根据现场实际情况，先给定声屏障高度，然后计算出对应的外延长度，由此确定声屏障的尺寸。

4 应用实例

某公路项目，评价范围内有一座小学，夜间不运营。小学执行2类声功能区标准（昼间60 dB（A）），昼间背景值为57 dB（A）。经初步计算，无声屏障情况下公路对小学交通噪声贡献值为62 dB（A）。

根据公式（4）可得主干道建设最大允许交通噪声贡献值Leqg为57 dB（A），由公式（6）计算ΔLd' 为5 dB（A），属于比较容易达到的声屏障插入损失值，可以通过声屏障进行噪声防治。经现场踏勘后，公路与小学位置关系见图 5，初步确定声屏障适宜高度为3.5 m，根据公式（10）可得声程差δ=0.50 m，进而由公式（1）算得ΔLd=11.9 dB（A），再按公式（9）算得声屏障外延长度L=67 m，相关计算参数见表1。

根据JTG B04—2010，声屏障外延长度不宜小于受保护对象到声屏障距离的2倍，即60 m；根据DB4403/T 62—2020，声屏障两端延长长度宜不小于50 m；根据DB11/T 1034.2—2013计算，声屏障附加长度为22.5 m，按50 m计。综上可知，按本次研究结果计算得出的声屏障外延长度均大于各现行规范最低长度要求，满足规范规定。同时，可通过设置不同的声屏障高度算出不同的外延长度，进而结合现场声屏障设置条件、工程造价等因素对多种长高组合进行优化选取。当根据上述计算公式算出的声屏障尺度过大时，应进一步考虑降噪路面、隔声窗等其它措施，以确保噪聲污染防治措施的经济技术合理性。

5 结语

本文通过对声屏障基础声学原理的研究和推导，明确了公路项目环境影响评价时降噪设计目标值的确定方法，给出了声屏障尺寸计算公式，同时对计算方法进行了验证，证明了计算结果满足现行规范要求。同时也为声屏障设置尺寸的经济技术合理性比选提供了依据。

本次研究是基于无限长线声源只考虑绕射衰减的基础上得出的结论，后续应结合预测模型进行校核。对于车流量较小的公路项目，不能完全视为无限长线声源；同时当道路两侧均设有声屏障时，还存在反射声的影响，在这种情况下声屏障尺寸计算方法还需进一步研究。

参考文献：

[1] 中华人民共和国生态环境部.中国噪声污染防治报告2022[R].2022.

[2] 声屏障声学设计和测量规范：HJ/T 90—2004[S].

[3] 汤春文，苑文颖. 高速公路噪声预测评价与声屏障设计[J].公路，2023（4）：255-262.

[4] 环境影响评价技术导则 声环境：HJ 2.4—2021[S].

[5] 公路环境保护设计规范：JTG B04—2010[S].

[6] 道路声屏障建设技术规范：DB4403/T 62—2020[S].

[7] 交通噪声污染缓解工程技术规范第 2 部分 声屏障措施：DB11/T 1034.2—2013[S].

[8] 城市道路声屏障建设技术规范：T/SXAEPI 9—2022[S].

[9] 声环境质量标准：GB 3096—2008[S].

[10] 蒋康. 公路声屏障优化研究[D].西安：长安大学，2008.