本發(fā)明涉及一種城市隧道洞口噪聲預(yù)測方法，適用于城市隧道尤其是周邊存在較多噪聲敏感建筑的城市隧道。
背景技術(shù)：
：隨著城市的發(fā)展，交通設(shè)施的建設(shè)日益完備，尤其是城市隧道、城市高架等不斷涌現(xiàn)。對于城市交通設(shè)施而言，其噪聲問題是需要考慮的。目前國家及行業(yè)內(nèi)已經(jīng)提出了對于道路、高架橋的交通噪聲預(yù)測方法，例如，對于道路交通運輸噪聲預(yù)測的《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》(HJ2.4)等。與高架橋等相比，城市隧道內(nèi)噪聲對周邊環(huán)境影響相對較小，但由于隧道屬于管狀結(jié)構(gòu)，空間封閉，仍存在噪聲污染的問題。據(jù)有關(guān)報道，隧道內(nèi)噪聲接近90dB，隧道口接近80dB。隧道內(nèi)的噪聲使司機、乘客及檢修人員感到非常不適，尤其在中長隧道中更為突出；而隧道口的噪聲污染則直接影響著周邊居民的生活，在隧道下穿城市繁華區(qū)域時尤為突出。在隧道使用過程中，經(jīng)常被居民投訴的一個方面就是噪聲污染。對隧道噪聲的治理在上海、南京等城市都曾多次見諸報端。目前國家及行業(yè)內(nèi)提出的交通噪聲預(yù)測方法僅適用于道路、高架橋等，而并不適應(yīng)于目前城市隧道的噪聲預(yù)測，提供一種對城市隧道口噪聲進行預(yù)測的技術(shù)是本領(lǐng)域目前需要解決的技術(shù)問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：(一)要解決的技術(shù)問題為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種城市隧道洞口噪聲預(yù)測方法，其可以對城市隧道進行噪聲預(yù)測，尤其適用于對隧道口的噪聲預(yù)測。(二)技術(shù)方案為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：一種城市隧道洞口噪聲預(yù)測方法，其包括如下步驟：S1、預(yù)測道路交通噪聲Leq道路；S2、預(yù)測隧道口噪聲輻射Leq洞口輻射；S3、依據(jù)步驟S1和S2的預(yù)測結(jié)果得到城市隧道洞口噪聲Leq外總；其中，步驟S3中，依據(jù)式1計算得到城市隧道洞口噪聲Leq外總：式1中，r為行車道中心線到預(yù)測點的距離，單位：米。其中，根據(jù)式2計算得到道路交通噪聲Leq道路：式2中，Leq大、Leq中、Leq小為各類車輛的等效聲級。其中，依據(jù)各類車輛的小時等效聲級Leq(h)i得到各類車輛的等效聲級，并根據(jù)式3計算得到各類車輛的小時等效聲級Leq(h)i：式3中：Leq(h)i為第i類車的小時等效聲級，單位：分貝(A)；為第i類車速度為Vi，單位：千米/小時，水平距離為7.5米處(指7.5米為固定或標準行駛路徑至預(yù)測點的距離)的能量平均A聲級，單位：分貝(A)；Ni為晝間/夜間通過某個預(yù)測點的第i類車平均小時車流量，單位：輛/小時；r為從行車道中心線到預(yù)測點的距離，單位：米；Vi為第i類車的平均車速，單位：千米/小時；T為計算等效聲級的時間，單位：小時；Ψ1、Ψ2為預(yù)測點到有限長路段兩端的張角，弧度；ΔL為由其他因素引起的修正量，單位：分貝(A)。較佳的，Ψ1＝Ψ2＝π，單位：分貝(A)。較佳的，ΔL僅考慮路面材料修正。例如：當(dāng)為水泥混凝土路面時，行駛速度在30～40千米/小時時，修正量為1.0，行駛速度在40～50千米/小時時，修正量為1.5，行駛速度≥50千米/小時時，修正量為2.0；當(dāng)為瀝青混凝土路面時，修正量為0。其中，當(dāng)隧道為平直式隧道時，依據(jù)式4計算得到隧道口噪聲輻射Leq洞口輻射，平直：式4中：Leq道路為使用式3得到的道路噪聲等效聲級，單位：分貝(A)；S為隧道橫斷面面積，單位：米2；C為隧道橫斷面周長，單位：米；d為隧道外噪聲計算點位置到隧道分界面處橫斷面中心點的距離，單位：米；D為指向性因數(shù)，單位：分貝(A)；為隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)。其中，當(dāng)隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)時，D＝-0.115θ+3.08(式5)；當(dāng)隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)時，D＝-0.165θ+6.95(式6)。其中，θ表示預(yù)測點P到隧道明暗分界面中心點，與隧道分界面中心垂線之間的夾角，并有0°≤θ≤90°，單位：度。其中，當(dāng)隧道為下沉式隧道時，依據(jù)式7計算得到隧道口噪聲輻射Leq洞口輻射，下沉：Leq洞口輻射，下沉＝Leq洞口輻射，平直-ΔLd(式7)，式7中，ΔLd為敞開段影響修正值。其中，ΔLd按式8計算：ΔLd=20lg2πNtanh2πN+5dBN>05dBN=020lg2π|N|tanh2π|N|+5dB0>N>-0.20N≤-0.2]]>(式8)，其中，dB為單位dB(A)的縮寫。當(dāng)接收點處在聲影區(qū)時，令N＞0；當(dāng)接收點處在聲亮區(qū)時，令N＜0。其中，N為菲涅耳數(shù)，其按式9計算：N＝±2/λ(A+B-d)(式9)，其中，λ為聲波波長，A為隧道洞口分界處中心點距敞開段引道的洞口側(cè)壁的距離，B為敞開段引道的洞口側(cè)壁距預(yù)測點的距離，d為隧道洞口分界處中心點距預(yù)測點的距離。(三)有益效果本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的城市隧道洞口噪聲預(yù)測方法，由于可以通過計算對城市隧道噪聲進行預(yù)測，因此，可以在城市隧道建設(shè)過程中或建設(shè)前或規(guī)劃時即進行城市隧道洞口噪聲的預(yù)測，并依據(jù)預(yù)測結(jié)果進行相應(yīng)的噪聲控制方案設(shè)計，也就是說，可以在開工建設(shè)之前就預(yù)定出適當(dāng)?shù)脑肼暱刂品桨?，克服了現(xiàn)有技術(shù)中需要在建設(shè)完成之后才能實際測量噪聲，并據(jù)此設(shè)計噪聲控制方案的弊端，有利于緩解日益嚴重的城市交通噪聲問題。附圖說明圖1為本發(fā)明一個實施例的整體流程示意圖；圖2為本發(fā)明一個實施例中Ψ1與Ψ2示意圖；圖3為本發(fā)明一個實施例中的指向性因數(shù)中的變量θ示意圖；圖4為本發(fā)明一個實施例中的隧道洞口敞開段引道降噪量計算參數(shù)；圖5為本發(fā)明一個實施例的具體應(yīng)用例(平直式隧道)；圖6為本發(fā)明一個實施例的具體應(yīng)用例(下沉式隧道)；圖7為圖6實施例的具體應(yīng)用例中Ψ1與Ψ2示意圖。具體實施方式為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細描述。參見圖1，本發(fā)明的城市隧道洞口噪聲預(yù)測方法，其將城市隧道洞口噪聲分解為道路交通噪聲及隧道內(nèi)噪聲聲輻射兩部分。其中，道路交通噪聲可以借鑒現(xiàn)有道路交通運輸預(yù)測方法，隧道內(nèi)噪聲聲輻射通過本發(fā)明的方法進行預(yù)測；或者，道路交通噪聲可以采用本發(fā)明的預(yù)測方法，隧道內(nèi)噪聲聲輻射通過本發(fā)明的方法進行預(yù)測。然后，再將二者結(jié)合，預(yù)測得到城市隧道洞口噪聲。本發(fā)明一個實施例的城市隧道洞口噪聲預(yù)測方法，其城市隧道洞口噪聲可用式1求得：式1中，r為行車道中心線到預(yù)測點的距離，單位：米，Leq洞口輻射為隧道口噪聲輻射，Leq道路為道路交通噪聲。其中，Leq道路可以采用根據(jù)道路交通運輸噪聲預(yù)測模式(《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》(HJ2.4))計算得到的道路噪聲等效聲級，計算方法如下：(1)按照式2計算各類車輛的小時等效聲級Leq(h)i：式2中：Leq(h)i為第i類車的小時等效聲級，單位：分貝(A)；為第i類車速度為Vi(單位：千米/小時)時，水平距離為7.5米處的能量平均A聲級，分貝(A)，例如，可以參照GB1495中規(guī)定的上限值進行計算；Ni為晝間或夜間通過某個預(yù)測點的第i類車平均小時車流量，單位：輛/小時；r為從行車道中心線到預(yù)測點的距離，單位：米；Vi為第i類車的平均車速，單位：千米/小時；T為計算等效聲級的時間，單位：小時；Ψ1、Ψ2為預(yù)測點到有限長路段兩端的張角，弧度，如圖2所示，AB為道路位置，P為預(yù)測點位置，例如可以取Ψ1＝Ψ2＝π，分貝(A)；ΔL為由其他因素引起的修正量，單位：分貝(A)，在隧道噪聲預(yù)測中僅需要考慮路面材料修正即可，例如，可以依據(jù)表1進行路面材料修正。表1常見路面噪聲修正量單位：分貝(A)(2)計算道路噪聲等效聲級Leq道路：其中，隧道洞口噪聲輻射Leq洞口輻射，根據(jù)隧道形式的不同，考慮側(cè)墻對噪聲的影響，隧道洞口噪聲輻射分為平直式隧道(無下沉段)和下沉式隧道兩種，具體方法如下：(1)平直式隧道洞口輻射可以按式4計算：式4中：Leq道路為使用式3得到的道路噪聲等效聲級，例如取Ψ1＝Ψ2＝π，單位：分貝(A)；S為隧道橫斷面面積，單位：米2；C為隧道橫斷面周長，單位：米；d為隧道外噪聲計算點位置到隧道分界面處橫斷面中心點的距離，單位：米。D為指向性因數(shù)，單位：分貝(A)；為隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)。其中，當(dāng)隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)時，D＝-0.115θ+3.08(式5)；當(dāng)隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)時，D＝-0.165θ+6.95(式6)。其中θ如圖3所示，表示預(yù)測點P到隧道明暗分界面中心點，與隧道分界面中心垂線之間的夾角，并有0°≤θ≤90°，單位：度。(2)下沉式隧道洞口輻射可以按式7計算：Leq洞口輻射，下沉＝Leq洞口輻射，平直-ΔLd(式7)，式7中，ΔLd為敞開段影響修正值。其中，ΔLd按式8計算：ΔLd=20lg2πNtanh2πN+5dBN>05dBN=020lg2π|N|tanh2π|N|+5dB0>N>-0.20N≤-0.2]]>(式8)，其中，dB為單位dB(A)的縮寫。其中，N為菲涅耳數(shù)，其按式9計算：N＝±2/λ(A+B-d)(式9)，其中，λ為聲波波長，如圖4所示，A為隧道洞口分界處中心點距敞開段引道的洞口側(cè)壁的距離；B為敞開段引道的洞口側(cè)壁距預(yù)測點的距離；d為隧道洞口分界處中心點距預(yù)測點的距離。當(dāng)N＞0時，表示接收點處在聲影區(qū)；當(dāng)N＜0時，表示接收點處在聲亮區(qū)。通過上述方法，即可以通過計算得到城市隧道噪聲在預(yù)定點的數(shù)值，也就是說，可以在城市隧道建設(shè)過程中或建設(shè)前或規(guī)劃時即進行城市隧道洞口噪聲的預(yù)測，克服了現(xiàn)有技術(shù)中需要在建設(shè)完成之后才能實際測量噪聲的弊端。本發(fā)明還提供了預(yù)測方法的兩個應(yīng)用示例。平直式隧道如圖5所示，南京富貴山隧道，其外平直道路噪聲Leq道路＝75dB，，具有一噪聲敏感建筑物，其噪聲預(yù)測點位于隧道外。預(yù)測點距隧道洞口中心點d＝42米，距離行車道中心線距離r＝30米，隧道洞口中心點垂線夾角θ＝45°，隧道周長C＝26米，面積S＝39平方米，隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)為0.1。(1)由于隧道內(nèi)吸聲系數(shù)根據(jù)式5，可得D＝-2.1；(2)平直式隧道，根據(jù)式3，得到Leq洞口輻射＝75+14.1-21.5+D，貝Leq洞口輻射＝65.5；(3)根據(jù)式1，Leq外總＝70.6dB。(4)對南京市富貴山隧道進行噪聲實測，該時段預(yù)測位置實測噪聲值為69.7dB(A)，表明本發(fā)明的預(yù)測方法得到的結(jié)果與實測結(jié)果基本相一致，可以用于預(yù)測，具有較好的適用性。下沉式隧道南京市江東北路定淮門大街南向東匝道隧道外平直道路噪聲Leq道路＝76dB。具有一噪聲敏感建筑物，其噪聲測點位于隧道外。測點距隧道洞口平面距離y＝30米，距離道路中心線距離x＝40米，測點高度h＝10米，測點到道路中心線的距離為41米。測點距離隧道洞口中心點距離d＝51.7米，繞射路徑長52米。隧道洞口中心點垂線夾角54.5°。隧道周長C＝28米，面積S＝48平方米，隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)為0.1，如圖6所示。(1)由于隧道內(nèi)吸聲系數(shù)根據(jù)式5，可得D＝-3.2；(2)計算Leq洞口輻射，平直，根據(jù)式3，得到Leq洞口輻射，平直＝76+13.8-22.4+D＝67.2+D得Leq洞口輻射，平直＝64dB；(3)計算菲涅耳數(shù)數(shù)N：為了簡化計算，取常用可聽聲頻段(63Hz～4KHz)的中頻500Hz作為平均值進行計算：N＝±2/λ(A+B-d)，其中，λ為聲波波長，頻率為500Hz時，取0.68m，由于處在聲影區(qū)，故N取正值，有N＝±2/λ(A+B-d)＝0.88；(4)將N帶入式8，N＞0，故ΔLd=20lg2πNtanh2πN+5dB=7.6+5=12.6dB;]]>(5)根據(jù)式7，得到Leq洞口輻射，下沉＝Leq洞口輻射，平直-ΔLd＝64-12.6＝51.4dB；(6)對Leq道路進行修正，修正值根據(jù)道路噪聲輻射角度(弧度)Ψ1+Ψ2計算：如圖7所示，得Leq道路，修正＝76-1.4＝74.6dB；(7)根據(jù)式1，得到Leq外總＝67.2dB。(8)對南京市江東北路定淮門大街南向東匝道進行噪聲實測，該時段預(yù)測位置實測噪聲值為68.1dB(A)，將計算數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)相比可知，本發(fā)明的預(yù)測方法得到的結(jié)果與實測結(jié)果基本相一致，也就是說，按照本發(fā)明的方法可以準確地進行預(yù)測，本發(fā)明的方法具有較好的適用性。綜上所述，本發(fā)明的城市隧道洞口噪聲預(yù)測方法，由于其可以通過計算對城市隧道噪聲進行預(yù)測，因此，可以在城市隧道建設(shè)過程中或建設(shè)前或規(guī)劃時即進行城市隧道洞口噪聲的預(yù)測，并依據(jù)預(yù)測結(jié)果進行相應(yīng)的噪聲控制方案設(shè)計，也就是說，可以在開工建設(shè)之前就預(yù)定出適當(dāng)?shù)脑肼暱刂品桨福朔爽F(xiàn)有技術(shù)中需要在建設(shè)完成之后才能實際測量噪聲，并據(jù)此設(shè)計噪聲控制方案的弊端，有利于緩解日益嚴重的城市交通噪聲問題。當(dāng)前第1頁1 2 3