林带对交通噪声衰减的效果研究及公路防噪林带设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流林带对交通噪声衰减的效果研究及公路防噪林带设计.精品文档.林带对交通噪声衰减的效果研究及公路防噪林带设计48环境工程2005年4月第23卷第2期棘带对交通噪声衰凛硇效果研夯及公路防噪棘带设计周敬宣丁亚超李恒李艳萍(华中科技大学环境科学与工程学院,武汉430074)摘要采用一套试验方案,对8处林带降噪效果进行测试,得出了林带总的衰减,愈量衰减与宽度,能见度的定量关系,并对衰减效果进行了频谱分析,为公路防噪林带的设计提供了依据.关键词交通噪声林带降噪效果防噪林带设计1介绍林带被认为是自然降噪物,尽管林带不像实体墙那样能成为隔离空气声传播的有效屏障

2、,但树木有浓密的枝叶,比粗糙的墙壁吸声能力强,能够减少声音的反射.当噪声通过树木时,树叶表面的气孔和粗糙的毛,吸收一部分声能,尤其能隔离高频的车辆噪声.又由于树木对声波有散射作用,通过枝叶摆动,使声波减弱而逐渐消失.枝叶吸收声能通过声场中空气分子动能转化为叶子的振动,因此,从声能中分离出来的振动能一部分因枝叶的摩擦转变为热能而散失.目前对于林带的降噪效果有很少的定量描述,早期的降噪研究主要是对准落叶林和松叶林,亚热带的树木会有不同的效果.此外,许多早期的研究只是对准某些树种,没有讨论树的种植密度,高度,长度,宽度,能见度与林带降噪效果的关系.因此不同种类的混和林带在这里得到研究,这项工作在多项

3、因子可以控制的林带进行,研究的林带参数包括能见度,高度,宽度,长度,研究了8处林带的噪声综合衰减,通过实验结果表明降噪量和能见度,宽度的关系,对于公路防噪林带的设计具有一定的指导意义.2方法和材料2.1材料,林带测量为了得到林带降噪关系与林带宽度,高度,能见度等参数的定量关系,我们对武汉一些地区的林带(华工校园内,瑜珈山下,珞瑜山下等处)进行了实验观测.林带要求长度>50m,宽度40m以上,林带周边噪声在48-I-2dB(A).由于林带密度是不容易确定的,因此此处采用了能见度,即一个物体变得模糊不清的林带距离,作为密度的表征.这里确定的能见度参考Eyring和Embleton方法.选取的

4、8处有代表性的林带参数见表1.表1各测量林带处植被特性表2.2声源制作将交通噪声录下来并且进行编辑作为试验的声源.于2004年4月12日记录珞瑜路关山口附近高*湖北省孝襄高速公路指挥部资助项目峰期交通声源,录下来作为没有编辑噪声.从中间找出5s声压级波动很小的一段,并且将这段录音反复用专用录音设备录下来,反复录60min,作为编辑噪环境工程2005年4月第23卷第2期49声源.对声音频段与声压级关系进行分析,记录声源(50W扬声器)外5nl处各个频带的声压级,见图1,等效声压级73.7dB(A),频率分布主要在250Hz,500Hz,1kHz,2kHz,4kHz5个频段.由于编辑的声源波动小,

5、平均稳定声压级获得时间短,在声源1m外进行多次测量求平均值,找到声压稳定的次数为10次,有效消除了声源误差.要巅幽杖各倍频程/Iz图1编辑声源5m外各频带声压级曲线2.3实验方案在每个林带处测量时,声级计放在中心线两边2.5m横断线上,在每条横断线上,测点间距5m,从边界开始,依次标注5,10,15m.5m处的声压级由中心线对称的两个点平均求得.用同样方法测得空旷场地噪声,从而可求得林带的愈量衰减.实验方案见图2,图3.试验在2004年56月进行,声源(扬声器50w)放在林带1m外1.2m高的断面线上.声级计(AWA6270噪声频谱分析仪)放在1.2m高的测点上.待声源扬声器工作稳定后测量,每

6、个测点测l0组数据,参数为三A和各中心频率处声压级.用总的衰减,愈量衰减描述,并对林带降噪效果进行频谱分析.日三5m10m15m/测点f林带长度l林带i三I是I空旷处图2测量方案平面图横断线横断线图3测量方莱剖面图虽然气象影响声波的传播速度,一般认为分子吸收是微小的,当天气状况相似的条件下,气象影响是可以忽略的.因此试验在天气状况基本相同的条件下进行从而消除气候影响.为了增加试验精度,观测在风速<2m/s和晴天进行.3实验数据及结果按照上述布点测试方案,8处林带总的衰减情况见表2.表28处林带每5m总的噪音衰减表采用相同的测试布点方案,在没有林带处进行对愈量衰减,每10m林带产生的愈量衰

7、减见表3.比观测,得出相应数据,从而求出仅有林带而产生的环境工程2005年4月第23卷第2期表38处林带每10m的愈量衰减表4实验分析及对公路防噪林带的设计指导4.1实验数据分析声波衰减通过正常衰减和愈量衰减,正常衰减通过声波的球形脱离和前进中与空气分子摩擦,又称为距离作用,随距离增加而衰减.此外,由于声源与接收者间障碍物而产生反射,折射,散射,吸收作用,产生愈量衰减.由表3数据可把衰减效果分为3个区:1)有效降噪区:愈量衰减超过1.1dB(A),林带由低于11m能见度的浓密灌木组成;2)次级有效降噪区:愈量衰减为0.81dB(A),由乔木和灌木组成,能见度15m以上;3)无效降噪区:愈量衰减

8、少于0.8dB(A),主要是稀少乔木,能见度超过27m.8处林带40m总的衰减变化范围为10.218dB(A),愈量衰减变化范围为2.44.7dB(A).结合其它测量处数据,描绘出林带衰减与宽度,能见度关系图,见图4.区域A是稠密灌木,有最好的防噪效果,实验发现只要接收者高度比稠密的枝叶和树干顶部低,即能产生大量的声衰减.区域曰为第二有效降噪区,这组树木差别虽比较大,但是稠密的树叶和枝干仍然抵抗声波,可以发现低分支的灌木和乔木有更好的降噪效果.区域c也有一定的降噪效果,因为枝干比较高,基本没有什么障碍物吸收声音.区域D降噪效果较差.宽度,m图4林带宽度,能见度与愈量衰减关系图林带密度,宽度,高

9、度,长度是比枝叶大小和枝干特性更有效的降噪因子.密度,宽度,高度,长度因子扩散声音,枝叶尺寸和树干特性引起共振吸收,扩散作用大于吸收作用,因此,林木的种植形式是林带降噪的最明显因素.能见度越低,密度越大,更多枝叶来降低噪声,散射作用也越大.在这个研究中,能见度是最突出的降噪因子,它与愈量衰减成反比关系.宽度是另一个重要的降噪因子,更宽的距离导致声波传播路径上有更多的树木,产生了更大的吸收和扩散.同时,林带的结构和树叶可以分散声源附近集中的声波,但随着距离增加散射作用减小,距离与衰减成正比,一般认为至少30m绿化带才有较好的降噪效果.林带的高度和长度在这里没有作为主要因子,愈高的林带提供了更大的

10、表面,因此有更多的散射和吸收的机会,这在研究中得到了证实.当林带越长,声波受阻产生的衍射现象更高,降噪效果更好,一般至少60m长的绿化带才能提供最大的衰减.在所有观测的林带中,灌木降噪是最有效的,因为它们稠密的树叶和树干产生的散射,而有一定高度的树木(乔木)会对声波有更好的扩散和吸收作用.可是,大多数灌木较低,而树木在分枝高度下有较少的树叶和树干.因此,灌木和乔木同时利用,即灌木种植在乔木下,使得林带产生最好的降噪效果.对频谱进行分析,发现林带对高频的降噪效果优于低频,有腐殖质的地面对中低频衰减较好,而树干树枝的散射和树叶的散射和吸收对高频效果较好.林带的屏障作用,点声源衰减比线声源好,但是衰

11、减倾向二者是相似的.这里虽然引用了点声源,可推断林带对线声源降噪效果基本与此相似.4.2林带的降噪效果对公路防噪林带设计的指导(1)公路沿线各噪声敏感点防噪林设计内容包括边坡地带和隔离带外的防噪林带两部分.边坡绿化包括路肩,挖方边坡和填方边坡地绿化,边坡和平台用草皮覆盖间隔种植冠木或低矮乔木,达到降噪及美观效果.在路肩树种的选择上,多选用低矮成球状的树种.如mO,瑙氓箍环境工程2005年4月第23卷第2期51为保证降噪绿化效果,防噪林带采取沿公路两旁先低后高分层次种植.选择几种植物混种,以便取长补短,在车道近旁可栽种灌木,稍远处可以种植草地,再远处可栽种乔木林带,并探索出不同的地方用不同的植物

12、配置原则.树木一定要求速生且高大,能很快超过路堤高度形成自然屏障;防噪林的效果会因声波频率,树林的密度和宽度而异,所以林带要种得密,相当宽,而且要根据土壤选用树冠矮,分枝低,枝叶茂密的灌木与乔木搭配构成防噪林带,且阔叶的树木比针叶树木的单位吸声量大;(2)林带的降噪作用不仅与种植参数有关,而且与声源及接收者离地高度有关.对实验进行频率分析,发现在2000Hz以上的高频,其波长往往比树叶小,故树叶只有遮挡视线和高频声的作用,而对中低频的吸收较好;(3)林带位置应尽量靠近公路,其间距离宜在615m之间,林带宽度一般不<30m;林带高度宜在10m以上,灌木高度不宜<3m;长度应大于受保护

13、点的长度.(4)注意树的株行距,保证树木得到充足的生活空间,水分,养分,光.以72杨,69杨为例,一般12a6S幼树树冠在23m,23a生可达45m,3行以上的成片,速生丰产林行间距为3mX3m.对防噪林的采伐要严加控制,在经济林成熟以后,采伐宜分期分批进行,采伐后要及时补种新树;(5)保证一年四季都有降噪效果,耐寒树木不可少,可选用蜀桧柏和独木女贞等常见的耐寒树种;为了提高抗病虫害的能力,树种应有多样性,错落有致,形成一个良好的生态群落,也有利于树木成活与降噪,减少管理和维护;考虑林木色彩搭配合理,避免单调呆板,增加色彩与美观.(上接第47页)5林斌,吕红镰,胡若民.水雾水膜式厨房油烟净化装

14、置.环境保护科学,1999.25(2).6后德强.新型油烟净化器的应用.工业安全与防尘,1997.(4).7羌宁等.实用厨房抽雾净化设备研制.环境工程,1999.17(2):442.8洪强华.城市餐饮业油烟污染及监测方法初探.青海环境,2002.12(2).9党乐平,王向宇,苏运来等.金属铝整体式载体催化剂的油烟净化性能研究.复旦(自然科学版),2003.42(3).1O邓九兰,韩国君,张文俊.复合式油烟及有害气体净化设备的研制.环境保护科学,1999.25(3).5结论林带衰减与宽度成正比,与能见度成反比,树带要有一定的高度和长度才有降噪效果,每10m林带总的噪声衰减在3dB(A)左右,愈量

15、衰减在1dB(A)左右.枝叶和有腐殖质的地面对中低频衰减较好,而树干对高频衰减较明显.不同地面影响的重要之处在于低流阻多孔腐殖质地面的形成,地面作用的愈量衰减在500I-Iz以下,1000Hz的愈量衰减主要为树干树枝的散射和树叶的散射和吸收.利用林带降低噪声,其效果取决于树种,能见度,种植宽度,树冠高度,枝叶密度以及季节变化等,其中能见度和宽度是最重要的两个因子.在噪声源与建筑物之间,要合理配置由常绿(或落叶期短)乔木和灌木组成的绿化带,且靠近噪声源植树比靠近防护对象植树效果要好.林带最好是稠密的高树,分枝点低,枝叶茂密,垂直分布,并高矮搭配.应该指出,栽植防噪林带可以降低噪声,但作用有限,因

16、为树木即使有浓密得树叶,它的空隙仍然很大,声波容易穿透,遮挡引起的声衰减作用较小,至于草皮与松土只对靠近地面传播有作用.参考文献1ChihFangFang,Der-LinLing.Investigationofthenoisereductionprovidedbytreebel乜.LandscapeandUrbanPlanning,2003.63:187195.2A.K.Pal,V.KumarandN.C.SBxena.Noiseattenuationbynbel乜.JournalofSoundandVibration,2000.234(1):149165.3赵剑强编着.公路交通与环境保护.北京:人民交通出版社,2002.作者通讯处周敬宣430074武汉市华中科技大学(主校区)西l5宿舍24信箱E-maildyepmjtetang.eom.面=丽=丽11闫玉德.CKYJ型星合式高效油烟净化器研究.河南科学,2002.2o(4).12张玉福,李捷,朱殿兴等.制冷在油烟净化中的应用.天津理工学院,2OO2.18(3).13GB/T161571996国家污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法.作者通讯处张金萍730070兰州交通大学环境与市政工程学院电话(0931)4956848E-mallir93oyahoo.eon1.ell2.0.0.4.-.l.l.-.3.0.