噪聲污染控制工程

第_章緒論環(huán)境聲學(xué)是1974年第八屆國際聲學(xué)會議上正式使用的術(shù)語，是環(huán)境物理學(xué)的一個分支學(xué)科。它從物理學(xué)的角度探討聲環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律，以及評價、控制和改善環(huán)境質(zhì)量的技術(shù)措施。主要研究聲音的產(chǎn)生、傳播和接收，及其對人體產(chǎn)生的生理、心理效應(yīng)；研究聲環(huán)境質(zhì)量評價的理論和方法；研究控制和改善聲環(huán)境質(zhì)量的技術(shù)和管理措施。聲學(xué)系統(tǒng)一般是由聲源、傳播途徑和接收器三個環(huán)節(jié)組成?？刂圃肼曃廴颈仨殢娜齻€環(huán)節(jié)分別采取控制的技術(shù)措施：首先應(yīng)在聲源處抑制噪聲；其次在聲傳播途徑中控制噪聲；最后在接收器上加載保護設(shè)施隔離噪聲。第二章聲波的基本性質(zhì)及傳播規(guī)律聲波的產(chǎn)生和傳播必須具備兩個條件：一是聲源的機械振動，二是聲源周圍存在彈性介質(zhì)。在物理學(xué)上，把振幅和頻率等聲學(xué)特性雜亂、斷續(xù)及其變化無規(guī)則的振動，稱為噪聲。在環(huán)境學(xué)上，把一切干擾人們工作、學(xué)習(xí)和休息的聲音，即不需要的聲音都看作噪聲。由于環(huán)境噪聲一般在空氣中傳播，因此討論的重點是空氣聲。彈性介質(zhì)中的介質(zhì)元在單位時間內(nèi)所完成振動的次數(shù)稱為聲波的頻率。兩個相鄰的同相位點之間的距離稱為波長。聲波在彈性介質(zhì)中傳播的速度稱為聲速。聲波的頻率由聲源的振動頻率決定，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。聲速由介質(zhì)的性質(zhì)決定，與聲源的振動狀況無關(guān)。聲波傳播到靜止介質(zhì)時，一方面使介質(zhì)在平衡位置作往復(fù)振動，獲得振動動能；另一方面使介質(zhì)產(chǎn)生膨脹和壓縮的疏密過程，介質(zhì)獲得形變勢能。這兩部分總和稱為聲能量。單位體積內(nèi)的聲能量稱為聲能密度?。將體積內(nèi)聲能量的瞬時值對一個周期取平均，得到體積元內(nèi)聲能量的平均值為E=—jTEdt=—V-^A-To2opc20E1p2p2平均聲能量密度為④=YT=~J=—LV2pc2pc2聲源在單位時間內(nèi)輻射的聲能量稱為聲功率。平均聲功率W=板cSWp2單位時間內(nèi)通過垂直于聲波傳播方向上單位面積的平均聲能量稱為聲強II=c=。c=4SpcTOC\o"1-5"\h\z_II聲音的聲強級Li=lg—(B)=10lg—(dB)P2p聲壓級L=igJ(B)=20lg——(dB)p2p基準聲強Io和基準聲壓Po分別取10-12W/m2和2x10-5PaWW\o"CurrentDocument"聲功率級Lw=lgw(B)=10lgW(dB)00_工，一，p2400400尸強級和尸壓級的關(guān)系：L=10lg+10lg=L+10lg—/p2p°"p°c兩個聲源共同影響下的聲壓級為L=10lg（10L+10L）p把某一范圍的頻率劃分成若干小的頻率段，每一段以它的中心頻率為代表，然后求出聲信號在各頻率段的中心頻率上的幅值，作為它的頻譜，將這種頻率段的劃分稱為頻程。另每一頻率段的上限頻率/和下限頻率/的比值為4=2n21f空氣中的聲波一部分聲能量會在界面上發(fā)生反射，另一部分聲能量穿過介質(zhì)界面透射到第二種介質(zhì)中。聲壓的反射系數(shù)r為反射聲壓幅值和入射聲壓幅值之比，r=%=P2c2—P1ZpppPc+PciA2211p聲壓的透射系數(shù)T為透射聲壓幅值和入射聲壓幅值之比，^=4piAP22P11聲壓的反射系數(shù)和透射系數(shù)與入射、反射和透射聲波的聲壓大小無關(guān)，只與兩介質(zhì)的特性有關(guān)，把介質(zhì)密度和該介質(zhì)中的聲速之乘積PC稱作該介質(zhì)的聲阻抗率。聲強的反射系數(shù)r,和聲強的透射系數(shù)T/r產(chǎn),=1通常把r值小的材料稱為吸聲材料，把t值小的材料稱為隔聲材料。當聲波在傳播途徑中遇到障礙物或者遇到帶有小孔的障板時，若障礙物的尺寸或小孔的尺寸與聲波的波長相比很小，則聲波能夠繞過障礙物或小孔的邊緣前進，并引起聲波傳播方向的改變，稱為聲波的衍射或繞射。點聲源在自由空間中的輻射指向性因素Re:在離點聲源相同距離處，某一。角方向上的聲強級%和所有方向上平均聲強級I的比。聲源輻射的聲波在傳播過程中，其波陣面隨距離的增加而增大，聲能量擴散，因而聲強或聲壓將隨距離的增加而衰減。發(fā)散性衰減時聲傳播過程中的主要衰減。還存在由空氣吸收、地面吸收、屏障，以及氣象條件等因素引起的衰減。第三章噪聲源的測量一般傳聲器接收聲波的方式有4種：壓強式、壓差式、壓強與壓差復(fù)合式和多聲道干涉式。在聲學(xué)測量中測量精度較高的通常是壓強式。原理噪聲源聲功率的測量方法有：聲壓法、聲強法和振速法；從測量環(huán)境分類有：自由聲場法（消聲室或半消聲室）混響室法（專用測試室或硬壁測試室）、戶外聲場法；從測量精度分類有：精密法、工程法和簡易法。聲級計一般由傳聲器、放大器、衰減器、計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器和指示器等組成。通常使用活塞發(fā)生器、聲級校準器或其他聲壓校準儀器對聲級計進行校準。若聲級校準器的頻率為1000Hz，聲級計可置于任意計權(quán)網(wǎng)絡(luò)位置。聲級計的主要附件：1、防風(fēng)罩，當風(fēng)速大于5m/s時，即使采用防風(fēng)罩，對不太高的聲壓級測量結(jié)果仍有影響。2、鼻形錐，若在穩(wěn)定的高速氣流中測量噪聲聲壓級，應(yīng)在傳聲器上裝配鼻形錐。3、延伸電纜，在一些對測量結(jié)果要求較高的情況下，為避免測量儀器和測量人員多聲場的干擾，或在不可能接近測量點的情況下可使用。第四章環(huán)境噪聲與振動的評價及測量方法當某一頻率的純音和1000Hz的純音聽起來同樣時，這時1000Hz純音的聲壓級就定義為該待定純音的響度級，

符號為L^，單位為方(phon)與主觀感覺的輕響程度成正比的參量為響度，符號為N,單位為宋(sone)其定義為正常聽者判斷一個純音比響度級為40phon參考聲響的倍數(shù)，規(guī)定響度級為40phon時響度為1sone。Ln=40+10log2N(phon)對不同頻率聲音的聲壓級經(jīng)某一特定的加權(quán)修正后，再疊加計算得到總的聲壓級，此聲壓級稱為計權(quán)聲級。等效連續(xù)A聲級簡稱等效聲級，它等效于在相同的時間間隔內(nèi)與不穩(wěn)定噪聲能量相等的連續(xù)穩(wěn)定噪聲的A聲級，其符號為1碩或L約，數(shù)學(xué)表達式為L=10lg[T1L(100.1l".)](dB)或L=10lg(N11100.匕)(dB)TOC\o"1-5"\h\zi=1i=1\o"CurrentDocument"晝夜等效聲級L=10lg[2x10o.1l』+1x100.1(L〃+10)](dB)血33L90相當于本底噪聲級，L50相當于中值噪聲級，L10相當于峰值噪聲級。\o"CurrentDocument"L=L+化0一、)2eq5060噪度用Nn表示，單位為吶(noy)定義在中心頻率為1kHz的倍頻程頻帶上，聲壓級為40dB的噪聲的噪度為1noy.將噪度轉(zhuǎn)換成分貝指標，稱為感覺噪聲級，用Lpn表示LPN=40+10log2Nn(dB)實際測量中常近似地有A聲級家13dB求得，即LpN=LpA+13(dB)在航空噪聲評價中，對在一段監(jiān)測時間內(nèi)飛行事件的評價采用計權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級LwE(：pN。計權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級Lwecpn是通過感覺噪聲級LEPN來計算得到的。交通噪聲指數(shù)TNITNI=4(L10—L90)+L90—30(dB)噪聲污染級也是一種用以評價噪聲對人的煩惱程度的評價量，它既包含了對噪聲能量的評價，也包含了噪聲漲落的影響。噪聲污染級用標準偏差來反映噪聲的漲落，標準偏差越大，表示噪聲的離散程度越大，即噪聲的漲落越LNp=L+K。(dB)對于隨即分布的噪聲，大。噪聲污染級有符號L*m。LNp=L+K。(dB)對于隨即分布的噪聲，90)噪聲污染級和等效連續(xù)A90)LNP=Leq+J。—L每個人受到的噪聲沖擊強度，稱為噪聲沖擊指數(shù)用NNI表示，其計算式為NNI^TW^NNI^TW^(dB)￡P(guān)TWP——噪聲沖擊總計權(quán)人數(shù)TWP=￡W(L)xP(L)](dB)idnidnPi(LL全年或某段時間內(nèi)受第i等級晝夜等效聲級范圍內(nèi)(如60~65)影響的人口數(shù)Wi(L血)—第i等級晝夜等效聲級的計權(quán)因子由于噪聲的存在，降低了人耳對另外一個聲音聽覺的靈敏度，使聽閾發(fā)生偏移，這種現(xiàn)象稱為噪聲掩蔽。從人對振動的主觀感覺和振動對人影響的角度來看，振動對人的主要影響因素為振動的強度、頻率、方向和暴露是假。其中人能感覺到的振動頻率的范圍為1?1000Hz，其中1?100Hz為敏感區(qū)。環(huán)境噪聲標準從內(nèi)容和性質(zhì)上可以分為產(chǎn)品標準、排放標準、質(zhì)量標準和衛(wèi)生標準幾大類。類聲環(huán)境功能區(qū)：指《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》在1996年10月經(jīng)中華人民共和國第八屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十次會議通過。制定《防治法》的目的是為了保護和改善人們的生活環(huán)境，保障人體健康，促進經(jīng)濟和社會的發(fā)展。共分8章64條《防治法》中明確規(guī)定國務(wù)院環(huán)境保護行政主管部門劃分不同的功能區(qū)制定國家聲環(huán)境質(zhì)量標準?？h級以上地方人民政府根據(jù)國家聲環(huán)境質(zhì)量標準，劃定本行政區(qū)域內(nèi)各類聲環(huán)境質(zhì)量標準的適用區(qū)域，并進行管理。國務(wù)院環(huán)境保護行政主管部門根據(jù)國家聲環(huán)境質(zhì)量標準和國家經(jīng)濟、技術(shù)條件，制定國家環(huán)境噪聲排放標準。五類聲環(huán)境功能區(qū)的適用區(qū)域為：0類聲環(huán)境功能區(qū)：指康復(fù)療養(yǎng)區(qū)鄧特別需要安靜的區(qū)域。1類聲環(huán)境功能區(qū)：指一居民住宅、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研設(shè)計、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區(qū)域。2類聲環(huán)境功能區(qū)：指以商業(yè)金融、集市貿(mào)易為主要功能‘或者居住、商業(yè)、工業(yè)混雜，需要維護住宅安靜的區(qū)域。3類聲環(huán)境功能區(qū)：指以工業(yè)生產(chǎn)、倉儲物流為主要功能，需要防止工業(yè)噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響的區(qū)域。4類聲環(huán)境功能區(qū)：指交通干線兩側(cè)一點距離之內(nèi)，需要防止交通噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響的區(qū)域，包括4a類和4b類兩種類型。4a類為高速公路、一級公路、二級公路、城市風(fēng)快速公路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通、內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域;4b為鐵路干線兩側(cè)區(qū)域。允許噪聲級8小時90db1/16小時111dB最高115dB計算噪聲暴露率D=kLi聲級允許暴露時間為TiTi'在Li聲級的暴露時間為Tsi第五章聲環(huán)境影響評價聲環(huán)境影響評價常用量有1、Leq等效聲級2、Ld晝間等效聲級3、Ln夜間等效聲級4、L血晝夜等效聲級5、Lpmax最大A聲級6、LwAA聲功率級。聲環(huán)境影響評價工作等級一般分為三級，基本原則為：對于大、中型建設(shè)項目，若其處于城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)(包括已規(guī)劃的未建成區(qū)內(nèi))或受噪聲影響的范圍內(nèi)，有使用于GB3096-2008規(guī)定的0類標準及以上的需要特別安靜的地區(qū)，以及對噪聲有特別限制要求的保護區(qū)等噪聲敏感目標，或項目建設(shè)前后距該項目聲源最近的敏感目標噪聲級增加達5dB以上［含5dB(A)］，或受影響人口數(shù)量顯著增多時，按一級評價進行工作。對于大、中型建設(shè)項目，若其所處的聲環(huán)境功能區(qū)為GB3096-2008規(guī)定的1類、2類標準的地區(qū)，或項目建設(shè)前后距該項目聲源最近的敏感目標噪聲級增加達3-----5dB(A)，或受影響人口數(shù)量增多較多時，按二級評價進行工作。對處在GB3096—2008規(guī)定的3類、4類標準地區(qū)的中型建設(shè)項目，以及處在GB3096—2008規(guī)定的1類、2類標準地區(qū)的小型建設(shè)項目，或大、中型建設(shè)項目距該項目聲源最近的敏感目標噪聲級增加在3dB(A)以下［含3dB(A)］，且受影響人口數(shù)量變化不大時，按三級評價進行工作。在確定評價工作等級時，如建設(shè)項目符合兩個以上級別的劃分原則，按較高級別的工作等級要求進行工作。處于城市規(guī)劃區(qū)的新建高等級公路(包括高速公路)、鐵路、城市軌道交通，以及大、中型機場按一級評價進行工作。對處在非敏感區(qū)的小型建設(shè)項目，噪聲評價只填寫“環(huán)境影響報告表”。對于以固定聲源為主的建設(shè)項目(如工廠、港口、施工工地等)，一般以項目邊界外200m內(nèi)為評價范圍，可滿足一級評價的要求；二級、三級評價范圍可根據(jù)項目所在區(qū)域的聲環(huán)境功能區(qū)類別、相鄰區(qū)域的聲環(huán)境功能區(qū)類別及噪聲敏感目標等實際情況適當縮小。如依據(jù)聲源計算到200m以外，L的值仍不能滿足相應(yīng)功能區(qū)標準時，應(yīng)將評價范圍擴大到滿足標準的區(qū)域。聲環(huán)境影響評價專題報告一般應(yīng)有下列內(nèi)容：1、總論：包括編制依據(jù)、有關(guān)噪聲標準及保護目標、噪聲評價工作等級、評價范圍2、工程概述：主要論述該工程與噪聲有關(guān)的內(nèi)容，重點明確擬建項目主要噪聲源及其所擬采取的噪聲控制措施3、環(huán)境噪聲現(xiàn)狀調(diào)查與評價：包括調(diào)查與測量范圍、測量方法、測量儀器，以及測量結(jié)果；簡要敘述評價范圍內(nèi)的主要噪聲源，噪聲功能區(qū)劃及各功能的噪聲超標情況及超標原因，主要敏感點噪聲超標情況及受噪聲影響的人口數(shù)量，改、擴建項目應(yīng)對老工程和噪聲的現(xiàn)狀及其變化重點分析評價4、噪聲環(huán)境影響預(yù)測和評價：包括預(yù)測時段、預(yù)測基礎(chǔ)資料、預(yù)測方法(類比預(yù)測法、模式計算法及其參數(shù)選擇、預(yù)測模式驗證法X聲源數(shù)據(jù)，明確建設(shè)項目在不同階段下邊界(廠界、場界)噪聲達標、超標情況及超標原因，不同功能區(qū)達標、超標情況，或敏感目標超標情況及受影響的人數(shù)。5、提出需要增加的、適用于擬建項目的噪聲防治對策，給出各項措施的降噪效果及投資估算，并分析其經(jīng)濟、技術(shù)的可行性。提出針對該擬建項目的有關(guān)噪聲污染管理、噪聲監(jiān)測和城市規(guī)劃方面的建議。6、噪聲環(huán)境影響評價小結(jié)或結(jié)論。聲環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查主要調(diào)查內(nèi)容：1、氣象條件2、地形、地貌3、土地使用功能和聲環(huán)境功能區(qū)劃4、主要敏感目標5、噪聲源。調(diào)查方法：①收集資料法②現(xiàn)場調(diào)查③現(xiàn)場測量法。聲環(huán)境影響預(yù)測步驟：首先，建立坐標系，確定各噪聲源位置和預(yù)測點位置。其次，根據(jù)已獲得的噪聲源聲級數(shù)據(jù)和各噪聲源到預(yù)測點的聲波傳播條件資料，計算出噪聲從各聲源傳播到預(yù)測點的聲衰減量，由此計算出各聲源單獨作用時在預(yù)測點產(chǎn)生的A聲級。然后，按工作等級要求繪制等聲級線圖。點聲源的幾何發(fā)散衰減基本公式：L(r)=L(r0)-20lg(%)L(r0)——參考點r0處聲源L(r)——預(yù)測點r處聲級線聲源的幾何發(fā)散衰減基本公式：1、無限長聲源A街=10lg(/),02、有限長聲源線聲源長為l0當r>l且r>l時L(r)=L(r)-20lg(%)TOC\o"1-5"\h\z0000r0當r<l/3且r<l/3時L(r)=L(r)-10lg(%)0000r-0當l/3<r<l且l/3<r<l時L(r)=L(r)-15lg(r/)000000，?r0面聲源的幾何發(fā)散衰減當d<a/丸時，聲源幾乎不衰減；當a/丸<d<b/兀時，距離加倍聲級衰減3dB左右，類似線聲源衰減特性；當d>b/丸時，距離加倍聲級衰減近于6dB，類似點聲源衰減特性。第六章聲環(huán)境規(guī)劃與環(huán)境噪聲控制聲波在厚草地上或穿過灌木叢傳播時：Ag,]=(0.18lgf—0.31)rA把——聲波在厚草地上或穿過灌木叢傳播時聲壓級的衰減量，dBf——聲波頻率，Hzr——傳播距離，m聲波穿過樹林平均的衰減量：Ag,2=0.01f‘3r第七章吸聲降噪結(jié)構(gòu)由于空氣質(zhì)點振動所產(chǎn)生的摩擦作用，使聲能量被轉(zhuǎn)化為熱能而損耗，引起聲波隨傳播距離的增加而逐漸衰減，這種現(xiàn)象稱為空氣吸聲。當聲波入射到材料表面時，有一部分聲能量被材料吸收，從而引起聲能量的降低，這種現(xiàn)象稱為材料吸聲。如果按其吸聲機理分類，可以分成多孔性吸聲材料和共振吸聲材料兩大類。任何材料或結(jié)構(gòu)對入射的聲波都有一定程度的吸收作用，具有較好吸聲效果的材料或結(jié)構(gòu)稱為吸聲材料或結(jié)構(gòu)。吸聲系數(shù)定義為材料吸收的聲能量與入射到材料上的總聲能量之比，符號為a。用公式可表示為a=芻Ei=二1EiEi——入射聲能量Ea——被材料或結(jié)構(gòu)吸收的聲能量Er——被材料或結(jié)構(gòu)反射的聲能量Y——聲能量反射系數(shù)一般材料的吸聲系數(shù)介于0?1，通常把吸聲系數(shù)a>0.2的材料稱為吸聲材料。聲波入射到材料表面的方向可分為正入射、斜入射和無規(guī)則入射三種形式。P162駐波比法垂直入射吸聲系數(shù)測量傳遞函數(shù)法垂直入射吸聲系數(shù)測量混響室法無規(guī)入射吸聲系數(shù)測量吸聲性能的單值評價量平均吸聲系數(shù)對所有測量頻帶的吸聲系數(shù)取算術(shù)平均，得到的結(jié)果被稱為平均吸聲系數(shù)。對于倍頻程的測量頻帶，平均吸聲系數(shù)為125?4000Hz的6個倍頻程頻帶上吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值降噪系數(shù)中心頻率為250Hz、500Hz、1000Hz和2000Hz的四個倍頻程頻帶吸聲系數(shù)的算術(shù)平均值稱為降噪系數(shù)，符號為NRC。NRC二以偵+以500+%000+氣0004吸聲量吸聲系數(shù)反映單位面積吸聲材料的吸聲能力。吸聲系數(shù)乘以相應(yīng)的材料表面積，即為材料的吸聲量，符號為A，單位為皿A=a?S房間平均吸聲系數(shù)的定義為不同吸聲系數(shù)的表面積加權(quán)平均，用公式表示為-￡(…s)i多孔性吸聲材料的吸聲機理：當聲波入射到材料表面時，激發(fā)其孔隙內(nèi)部的空氣振動，使空氣與固體筋絡(luò)間產(chǎn)生相對運動并發(fā)生摩擦作用，由空氣的黏性在孔隙內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的黏性阻力，使得振動空氣的動能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，從而使聲能量衰減；另一方面，在空氣的絕熱壓縮過程中，空氣與孔壁之間不斷發(fā)生熱交換，產(chǎn)生熱傳導(dǎo)效應(yīng)，從而使聲能量轉(zhuǎn)化為熱能而衰減。多孔性吸聲材料必須具備以下條件：材料內(nèi)部有大量的孔隙，而且孔隙應(yīng)盡量細小分布均勻。材料內(nèi)部的孔隙必須式向外敞開的，也就是說必須通到材料的表面，使得聲波能夠從材料表面很容易地進入材料內(nèi)部。材料內(nèi)部的孔隙一般是相互連通的，而不是封閉的。影響多孔性吸聲材料吸聲性能的因素：1空氣流阻的影響2孔隙率的影響3材料厚度的影響4材料平均密度的影響5背后空腔的影響6護面層的影響7溫度和濕度的影響共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲機理是當聲波頻率與共振吸聲結(jié)構(gòu)的固有頻率相同時，發(fā)生共振。這時，聲波激發(fā)吸聲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，并使振幅和振動速度都達