一种城市隧道洞口噪声预测方法与流程

本发明涉及一种城市隧道洞口噪声预测方法，适用于城市隧道尤其是周边存在较多噪声敏感建筑的城市隧道。
背景技术：
：随着城市的发展，交通设施的建设日益完备，尤其是城市隧道、城市高架等不断涌现。对于城市交通设施而言，其噪声问题是需要考虑的。目前国家及行业内已经提出了对于道路、高架桥的交通噪声预测方法，例如，对于道路交通运输噪声预测的《环境影响评价技术导则声环境》(HJ2.4)等。与高架桥等相比，城市隧道内噪声对周边环境影响相对较小，但由于隧道属于管状结构，空间封闭，仍存在噪声污染的问题。据有关报道，隧道内噪声接近90dB，隧道口接近80dB。隧道内的噪声使司机、乘客及检修人员感到非常不适，尤其在中长隧道中更为突出；而隧道口的噪声污染则直接影响着周边居民的生活，在隧道下穿城市繁华区域时尤为突出。在隧道使用过程中，经常被居民投诉的一个方面就是噪声污染。对隧道噪声的治理在上海、南京等城市都曾多次见诸报端。目前国家及行业内提出的交通噪声预测方法仅适用于道路、高架桥等，而并不适应于目前城市隧道的噪声预测，提供一种对城市隧道口噪声进行预测的技术是本领域目前需要解决的技术问题。技术实现要素：(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种城市隧道洞口噪声预测方法，其可以对城市隧道进行噪声预测，尤其适用于对隧道口的噪声预测。(二)技术方案为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：一种城市隧道洞口噪声预测方法，其包括如下步骤：S1、预测道路交通噪声Leq道路；S2、预测隧道口噪声辐射Leq洞口辐射；S3、依据步骤S1和S2的预测结果得到城市隧道洞口噪声Leq外总；其中，步骤S3中，依据式1计算得到城市隧道洞口噪声Leq外总：式1中，r为行车道中心线到预测点的距离，单位：米。其中，根据式2计算得到道路交通噪声Leq道路：式2中，Leq大、Leq中、Leq小为各类车辆的等效声级。其中，依据各类车辆的小时等效声级Leq(h)i得到各类车辆的等效声级，并根据式3计算得到各类车辆的小时等效声级Leq(h)i：式3中：Leq(h)i为第i类车的小时等效声级，单位：分贝(A)；为第i类车速度为Vi，单位：千米/小时，水平距离为7.5米处(指7.5米为固定或标准行驶路径至预测点的距离)的能量平均A声级，单位：分贝(A)；Ni为昼间/夜间通过某个预测点的第i类车平均小时车流量，单位：辆/小时；r为从行车道中心线到预测点的距离，单位：米；Vi为第i类车的平均车速，单位：千米/小时；T为计算等效声级的时间，单位：小时；Ψ1、Ψ2为预测点到有限长路段两端的张角，弧度；ΔL为由其他因素引起的修正量，单位：分贝(A)。较佳的，Ψ1＝Ψ2＝π，单位：分贝(A)。较佳的，ΔL仅考虑路面材料修正。例如：当为水泥混凝土路面时，行驶速度在30～40千米/小时时，修正量为1.0，行驶速度在40～50千米/小时时，修正量为1.5，行驶速度≥50千米/小时时，修正量为2.0；当为沥青混凝土路面时，修正量为0。其中，当隧道为平直式隧道时，依据式4计算得到隧道口噪声辐射Leq洞口辐射，平直：式4中：Leq道路为使用式3得到的道路噪声等效声级，单位：分贝(A)；S为隧道横断面面积，单位：米2；C为隧道横断面周长，单位：米；d为隧道外噪声计算点位置到隧道分界面处横断面中心点的距离，单位：米；D为指向性因数，单位：分贝(A)；为隧道内平均吸声系数。其中，当隧道内平均吸声系数时，D＝-0.115θ+3.08(式5)；当隧道内平均吸声系数时，D＝-0.165θ+6.95(式6)。其中，θ表示预测点P到隧道明暗分界面中心点，与隧道分界面中心垂线之间的夹角，并有0°≤θ≤90°，单位：度。其中，当隧道为下沉式隧道时，依据式7计算得到隧道口噪声辐射Leq洞口辐射，下沉：Leq洞口辐射，下沉＝Leq洞口辐射，平直-ΔLd(式7)，式7中，ΔLd为敞开段影响修正值。其中，ΔLd按式8计算：ΔLd=20lg2πNtanh2πN+5dBN>05dBN=020lg2π|N|tanh2π|N|+5dB0>N>-0.20N≤-0.2]]>(式8)，其中，dB为单位dB(A)的缩写。当接收点处在声影区时，令N＞0；当接收点处在声亮区时，令N＜0。其中，N为菲涅耳数，其按式9计算：N＝±2/λ(A+B-d)(式9)，其中，λ为声波波长，A为隧道洞口分界处中心点距敞开段引道的洞口侧壁的距离，B为敞开段引道的洞口侧壁距预测点的距离，d为隧道洞口分界处中心点距预测点的距离。(三)有益效果本发明的有益效果是：本发明的城市隧道洞口噪声预测方法，由于可以通过计算对城市隧道噪声进行预测，因此，可以在城市隧道建设过程中或建设前或规划时即进行城市隧道洞口噪声的预测，并依据预测结果进行相应的噪声控制方案设计，也就是说，可以在开工建设之前就预定出适当的噪声控制方案，克服了现有技术中需要在建设完成之后才能实际测量噪声，并据此设计噪声控制方案的弊端，有利于缓解日益严重的城市交通噪声问题。附图说明图1为本发明一个实施例的整体流程示意图；图2为本发明一个实施例中Ψ1与Ψ2示意图；图3为本发明一个实施例中的指向性因数中的变量θ示意图；图4为本发明一个实施例中的隧道洞口敞开段引道降噪量计算参数；图5为本发明一个实施例的具体应用例(平直式隧道)；图6为本发明一个实施例的具体应用例(下沉式隧道)；图7为图6实施例的具体应用例中Ψ1与Ψ2示意图。具体实施方式为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。参见图1，本发明的城市隧道洞口噪声预测方法，其将城市隧道洞口噪声分解为道路交通噪声及隧道内噪声声辐射两部分。其中，道路交通噪声可以借鉴现有道路交通运输预测方法，隧道内噪声声辐射通过本发明的方法进行预测；或者，道路交通噪声可以采用本发明的预测方法，隧道内噪声声辐射通过本发明的方法进行预测。然后，再将二者结合，预测得到城市隧道洞口噪声。本发明一个实施例的城市隧道洞口噪声预测方法，其城市隧道洞口噪声可用式1求得：式1中，r为行车道中心线到预测点的距离，单位：米，Leq洞口辐射为隧道口噪声辐射，Leq道路为道路交通噪声。其中，Leq道路可以采用根据道路交通运输噪声预测模式(《环境影响评价技术导则声环境》(HJ2.4))计算得到的道路噪声等效声级，计算方法如下：(1)按照式2计算各类车辆的小时等效声级Leq(h)i：式2中：Leq(h)i为第i类车的小时等效声级，单位：分贝(A)；为第i类车速度为Vi(单位：千米/小时)时，水平距离为7.5米处的能量平均A声级，分贝(A)，例如，可以参照GB1495中规定的上限值进行计算；Ni为昼间或夜间通过某个预测点的第i类车平均小时车流量，单位：辆/小时；r为从行车道中心线到预测点的距离，单位：米；Vi为第i类车的平均车速，单位：千米/小时；T为计算等效声级的时间，单位：小时；Ψ1、Ψ2为预测点到有限长路段两端的张角，弧度，如图2所示，AB为道路位置，P为预测点位置，例如可以取Ψ1＝Ψ2＝π，分贝(A)；ΔL为由其他因素引起的修正量，单位：分贝(A)，在隧道噪声预测中仅需要考虑路面材料修正即可，例如，可以依据表1进行路面材料修正。表1常见路面噪声修正量单位：分贝(A)(2)计算道路噪声等效声级Leq道路：其中，隧道洞口噪声辐射Leq洞口辐射，根据隧道形式的不同，考虑侧墙对噪声的影响，隧道洞口噪声辐射分为平直式隧道(无下沉段)和下沉式隧道两种，具体方法如下：(1)平直式隧道洞口辐射可以按式4计算：式4中：Leq道路为使用式3得到的道路噪声等效声级，例如取Ψ1＝Ψ2＝π，单位：分贝(A)；S为隧道横断面面积，单位：米2；C为隧道横断面周长，单位：米；d为隧道外噪声计算点位置到隧道分界面处横断面中心点的距离，单位：米。D为指向性因数，单位：分贝(A)；为隧道内平均吸声系数。其中，当隧道内平均吸声系数时，D＝-0.115θ+3.08(式5)；当隧道内平均吸声系数时，D＝-0.165θ+6.95(式6)。其中θ如图3所示，表示预测点P到隧道明暗分界面中心点，与隧道分界面中心垂线之间的夹角，并有0°≤θ≤90°，单位：度。(2)下沉式隧道洞口辐射可以按式7计算：Leq洞口辐射，下沉＝Leq洞口辐射，平直-ΔLd(式7)，式7中，ΔLd为敞开段影响修正值。其中，ΔLd按式8计算：ΔLd=20lg2πNtanh2πN+5dBN>05dBN=020lg2π|N|tanh2π|N|+5dB0>N>-0.20N≤-0.2]]>(式8)，其中，dB为单位dB(A)的缩写。其中，N为菲涅耳数，其按式9计算：N＝±2/λ(A+B-d)(式9)，其中，λ为声波波长，如图4所示，A为隧道洞口分界处中心点距敞开段引道的洞口侧壁的距离；B为敞开段引道的洞口侧壁距预测点的距离；d为隧道洞口分界处中心点距预测点的距离。当N＞0时，表示接收点处在声影区；当N＜0时，表示接收点处在声亮区。通过上述方法，即可以通过计算得到城市隧道噪声在预定点的数值，也就是说，可以在城市隧道建设过程中或建设前或规划时即进行城市隧道洞口噪声的预测，克服了现有技术中需要在建设完成之后才能实际测量噪声的弊端。本发明还提供了预测方法的两个应用示例。平直式隧道如图5所示，南京富贵山隧道，其外平直道路噪声Leq道路＝75dB，，具有一噪声敏感建筑物，其噪声预测点位于隧道外。预测点距隧道洞口中心点d＝42米，距离行车道中心线距离r＝30米，隧道洞口中心点垂线夹角θ＝45°，隧道周长C＝26米，面积S＝39平方米，隧道内平均吸声系数为0.1。(1)由于隧道内吸声系数根据式5，可得D＝-2.1；(2)平直式隧道，根据式3，得到Leq洞口辐射＝75+14.1-21.5+D，贝Leq洞口辐射＝65.5；(3)根据式1，Leq外总＝70.6dB。(4)对南京市富贵山隧道进行噪声实测，该时段预测位置实测噪声值为69.7dB(A)，表明本发明的预测方法得到的结果与实测结果基本相一致，可以用于预测，具有较好的适用性。下沉式隧道南京市江东北路定淮门大街南向东匝道隧道外平直道路噪声Leq道路＝76dB。具有一噪声敏感建筑物，其噪声测点位于隧道外。测点距隧道洞口平面距离y＝30米，距离道路中心线距离x＝40米，测点高度h＝10米，测点到道路中心线的距离为41米。测点距离隧道洞口中心点距离d＝51.7米，绕射路径长52米。隧道洞口中心点垂线夹角54.5°。隧道周长C＝28米，面积S＝48平方米，隧道内平均吸声系数为0.1，如图6所示。(1)由于隧道内吸声系数根据式5，可得D＝-3.2；(2)计算Leq洞口辐射，平直，根据式3，得到Leq洞口辐射，平直＝76+13.8-22.4+D＝67.2+D得Leq洞口辐射，平直＝64dB；(3)计算菲涅耳数数N：为了简化计算，取常用可听声频段(63Hz～4KHz)的中频500Hz作为平均值进行计算：N＝±2/λ(A+B-d)，其中，λ为声波波长，频率为500Hz时，取0.68m，由于处在声影区，故N取正值，有N＝±2/λ(A+B-d)＝0.88；(4)将N带入式8，N＞0，故ΔLd=20lg2πNtanh2πN+5dB=7.6+5=12.6dB;]]>(5)根据式7，得到Leq洞口辐射，下沉＝Leq洞口辐射，平直-ΔLd＝64-12.6＝51.4dB；(6)对Leq道路进行修正，修正值根据道路噪声辐射角度(弧度)Ψ1+Ψ2计算：如图7所示，得Leq道路，修正＝76-1.4＝74.6dB；(7)根据式1，得到Leq外总＝67.2dB。(8)对南京市江东北路定淮门大街南向东匝道进行噪声实测，该时段预测位置实测噪声值为68.1dB(A)，将计算数据与实测数据相比可知，本发明的预测方法得到的结果与实测结果基本相一致，也就是说，按照本发明的方法可以准确地进行预测，本发明的方法具有较好的适用性。综上所述，本发明的城市隧道洞口噪声预测方法，由于其可以通过计算对城市隧道噪声进行预测，因此，可以在城市隧道建设过程中或建设前或规划时即进行城市隧道洞口噪声的预测，并依据预测结果进行相应的噪声控制方案设计，也就是说，可以在开工建设之前就预定出适当的噪声控制方案，克服了现有技术中需要在建设完成之后才能实际测量噪声，并据此设计噪声控制方案的弊端，有利于缓解日益严重的城市交通噪声问题。当前第1页1 2 3