道路交通其他环境问题

汽车与交通学院第六章道路交通其他环境问题汽车与交通学院第一节道路交通振动环境影响防治一、道路交通振动的测量(一)道路交通振动的传播•道路交通振动是指由道路上行驶车辆的激振而产生的地面振动，因而道路交通振动很大程度上取决于道路结构和地质条件。振动在半无限弹性介质中(如地面)传播时，在弹性体内产生纵波(压缩波)和横波(切变波)，同时还存在一种沿表面传播的波，称为瑞利表面波。介质内纵波和横波的传播速度表达式如下：道路建设期、营运期除对生态环境、声环境、水环境和环境空气有影响外，还会产生振动、社会环境、景观环境等其他环境问题。汽车与交通学院•瑞利表面波(R波)的波速VR与横波的波速VS之间有如下关系汽车与交通学院•由地表面激振的波动理论分析，点振源上、下方向振动，表面瑞利波的振幅以传播距离r-1衰减，地表内(地基中)纵波和检波的振幅以l/r2衰减。对于线振源，纵波和横波的振幅以1/r衰减。•实际上道路交通振动随传播距离的衰减与地质条件有关，软土地基比一般粘土地基随距离衰减要小，一般粘土地基比砂砾地基随距离衰减亦小，岩石地基随距离衰减最小。据资料介绍，在道路边测得振动在水平面内的分量比垂直面内上、下方向的分量要小得多，而且距道路边越远，表面波的波动越占优势，但是表面波一旦进入地表内便迅速衰减。汽车与交通学院(二)道路交通振动的测量•反映振动强弱的物理量是振动的位移(y)、速度(v)和加速度(a)，三者之间有如下关系•式中w为振动的圆频率(w=2πf)。对于道路交通振动，其振动频率(f)由车辆的固有频率和路面的凹凸不平产生的综合作用，其中由路面的凹凸不平产生的振动影响占支配地位。•与噪声相类似，振动的位移、速度和加速度等也可用分贝数来表达他们的相对大小，国家标准《城市区域环境振动测量方法》(GB10071-88)规定采用振动加速度级。•振动加速度级的定义是，加速度与基准加速度之比值以10为底的对数乘以20，记为VAL，单位为dB。其表达式为：汽车与交通学院•一般采用铅垂向的Z振级表示振动的强弱。Z振级是按路ISO2631/1-1985规定的全身振动z计权因子修正后得到的振动加速度级，记为VL，单位为dB。汽车与交通学院•测量振动的方法较多，最简单的是用振动级计直接测定环境振动的加速度级。振动级计采用加速度计作为测量振动加速度的传感器(拾振器)，测量时传感器的底座平稳地安置在平坦而坚实的地面上。在野外测量时，先将传感器固定在一平整的平板上，再将平板安置在经压实的地面上。平板的尺寸和质量要尽可能的小，以使对振动的影响可以忽略不计。测量点设置在各类建筑物室外0.5M以内的振动敏感点，必要时可置于建筑物室内地面的中央。•应用传感器和磁带记录仪可以将振动信号记录下来，再用信号分析仪对记录的扳动信号进行分析，可获取振动频率、加速度、速度和位移等振动参数。汽车与交通学院二、振动对人体的影响和振动标准(一)振动对人体的影响•振动通过人体各部位与其接触而产生作用，根据振动作用范围的不同，对人体的影响可分为全身振动和局部振动两种。全身振动是指人体直接站(或坐)在扳动体上所受的振动，局部振动是指人体只有部分部位(如手)与振动体接触所受的振动。出于道路交通振动激起的是地面振动，所以对人体的影响是全身的，车内的乘客振动亦是全身的。•人体对振动的反应相当于一个复杂的弹性系统，当振动的频率与人体的某些固有频率一致(或接近)时，因产生共振而对人体的影响特别大。实验表明，人体对频率2-12Hz的振动感觉最敏感，对低于2Hz或高于12Hz的振动，敏感性逐渐减弱。汽车与交通学院•人体全身垂直振动时，在频率4-8Hz范围内有一个最大的共振峰，称第一共振频率，它主要由胸腔共振产生，对心脏、肺脏的影响最大。•在频率10Hz附近存在第二个共振频率．主要由腹腔共振产生，对肠、胃、肝脏等的影响较大。人体其他器官的共振频率头部为25Hz．手为30-40Hz，上下颇为6-8Hz，中枢神经系统为250Hz。•频率给定时，振动对人体的影响主要决定于振动的强度。其次与振动的暴露时间也有很大关系，短暂时间可以容忍的振动，在长时间就可能不能容忍。汽车与交通学院•当振动增强到某一程度人就感到不舒适，这是人对振动的心理反应。当振动继续增强，人对振动产生心理反应的同时产生生理反应，与此相应的振动强度叫做疲劳阈。当振动强度超过疲劳阈时，人的神经系统及其功能会受到不良影响。如果振动进一步增强，达到极限闻强度时，对人不仅有心理及生理影响，还会产生病理性损伤。长期在超极限阈的强烈振动下工作，会使感受器官和神经系统产生永久性病变，这种由振动引起的病变叫做振动病，它的全身症状是头晕、头痛、烦躁失眠、食欲不振和疲乏无力等，局部症状是承受强烈振动的部位，如手、肘肩关节等发生损伤，手指肿胀僵硬，手臂无力等。汽车与交通学院(二)振动容许标准•振动容许标准有两类，一类是关于人的健康所建立的标准，另一类是关于机器设备、房屋建筑及特殊要求(如天文台、文物古迹等)所制定的标准。下面介绍前一类标准，关于后一类标准请查阅有关资料。1．城市区域环境振动标准•我国于1988年颁布了《城市区域环境振动标推》(GB10070-88)，目的是控制城市环境振动污染。标准规定的振级值见表6-2，表中给出的是铅垂向z振级容许值，即各个区域的z振级不得超过表中的限值。汽车与交通学院汽车与交通学院2．用人体影响的评价标准•国际标准ISO2631关于人体全身铅垂向振动暴露评价标推见图6-1。该标准给出了三个振动容许界限和暴露时间。(1)疲劳、效率降低界限。图中给出的曲线是疲劳和效率降低振动标准，即当振动强度超过该疲劳阂时，人体不能保持正常工作效率。(2)舒适性降低界限。将图中每条曲线的加速度除以3.15(减10dB)便是舒适性降低界限．即当振动强度超过该界限时，人体对振动产生心理不舒适感。(3)暴露界限。将图中每条曲线的加速度乘以2(加6dB)便是振动暴露界限．即当振动强度超过该极限阔时，人体不仅产生心理反应，而且会产生生理病变。(4)暴露时间。图6-1中每条曲线上的时间，即表示在该振动强度下允许的暴露时间。以控制人的工作时间，以保持正常工作和身体健康。•另外从图6-1中还可看出，人体对频率4-8Hz范围内振动的反应最敏感。汽车与交通学院汽车与交通学院三、道路交通振动防治•道路交通激振引起道路两侧地面振动，会给人体、建筑、精密设备和文物等产生影响。道路交通振动的防治较为困难，根据国际、国内经验，道路交通振动防治可以采取下列措施：1.控制道路与敏感点的距离•振动在地面传播时，其振动强度随传播距离衰减较快。一般情况，道路交通振动传至距路边30m左右便不会有太大的影响，传至50m便可安全。对于有特殊要求的敏感点如天文台、文物古迹等，可根据相应的振动标准控制路线距这些地点的距离，这是唯一可行的措施。汽车与交通学院2．降低道路交通振动强度•(1)提高和改善路面平整度。由于路面的不平整是道路交通振动的主要激振因素，因而提高和改善路面的平整度是降低道路交通振动的主要措施。•(2)研究采用有橡胶树脂的沥青混凝土防振路面。3．防振沟•一般的隔振系统用质量块、弹簧和阻尼器构成(见图6-2)，以减弱振动源向基础(地基)传递振动。对于道路交通振动，一般的隔振措施显然是不可行的。汽车与交通学院•防振沟是在振动源与保护目标之间挖一道沟，以隔离地面振动的传播，所以又叫隔振沟。•一般防振构的宽度应大于60cm，沟深应为地面波波长的1/4(在低频时其波长较长，如f=10Hz时，波长可达数百米)，因此防振沟深度应在被保护建筑物基础深度的两倍以上。为了有效地隔离道路交通振动，防振沟的长度应大于保护目标沿道路方向的长度，有时需在保护目标的周围挖一圈防振沟。防振沟内最好是不填充物体而保持空气层，但实际中较难实现，通常是填充砂砾、矿渣或其他松散的材料。需注意，防振沟内如被填充坚实，或者核灌满水将会失去隔振作用。•由上述可见，防振构本身是一项比较艰巨的工程，因此，只有在特别需要时才采用，一般情况不宜采用。汽车与交通学院第二节道路交通社会环境影响控制对策一、道路交通社会环境•社会环境是人类生存环境要素(自然环境、社会环境)之一，它的内涵很广，包括政治、经济、宗教、法律、生产力、生产关系、人口及其质量、文化教育、社团组织、家庭和人类创造的物质财富等。•道路交通社会环境，主要是指道路沿线范围内人类在自然环境基础上，经过长期有意识的社会劳动所创造的人工环境。•一般情况，道路交通可能涉及的社会环境问题可列成如图6-3所示。我国地域辽阔，各地的自然环境及社会环境有着较大的差异，每条道路的建设都应针对各地的特点，认真分析筛选出主要社会环境问题。汽车与交通学院汽车与交通学院二、社会环境影响分析•道路交通对社会环境的影响有正面的，也有负面的，且正面影响是主要的，但正面影响不属于本教材讨论的内容。由于道路建设项目涉及的社会环境问题较多，这里只能对较为普遍的、主要的问题作简要讨论。(一)土地资源•土地资源是指有用的土地。它是人类赖以生存和发展的基础，也是陆地生物生长和生存的基础。土地是农业生产中最基本的生产资料，也是工业、交通、城市建设等不可缺少的宝贵的自然资源。我国山地多、平原少，960万Km2国土(约144亿亩)中耕地约15亿亩，只占国土面积的10.4％，占世界总耕地面积的7％。我国的耕地面积正在逐年减少，除气候等自然因素外，建设用地影响很大。据统计，1949年至1980年建设用地1500万亩，1980年至2000年用地约700多万亩，其中大部分是耕地。汽车与交通学院•公路建设是用地大户，高速公路和一级公路平均每公里占用土地约80亩。就“五纵七横”12条国道主干线面言，总里程约3.5万Km，约占土地280万亩，其中耕地格占80％左右。当然道路建设占地是必然的，问题是如何少占耕地，保护良田。(二)基本农田保护区•各地的基本农田保护区都是当地的稳产高产良田，一般不能在保护区内占地进行项目建设。当非占不可时，必须补偿同等数量同等质量的农田。汽车与交通学院•人口、粮食、资源是影响当今世界可持续发展的主要问题。我国用世界7％的耕地生产了占世界产量17％的谷物，养活了占世界22％的人口，这是了不起的成就。但我国毕竞人多地少，人均耕地仅为世界平均水平的1/4，高产良田更是少而宝贵。国家实行基本农田保护区方针，是缓解人口、粮食、资源矛盾，实现21世纪可持续发展战略的重要举措。公路建设应不占或少占基本农田保护区内的耕地。汽车与交通学院(三)水利设施•水利是农业的命脉，水利设施是国家、地区重要的基础设施，也是人民生产、生活和经济建设的保障设施。公路建设必须保护农田排灌系统、蓄防洪工程及其他水利设施。(四)拆迁安置1．拆迁安置民房•房屋是民众生活的基本条件，也是民众最主要的财产。拆迁民房会对民众生活造成千扰，经济上造成损失。道路建设应尽可能少拆迁民房，拆迁时应做到拆迁安置合理，尽可能的保护民众利益。2．拆迁企、事业单位•拆迁企、事业单位将涉及单位人员的就业，生活资金来源及迁址后的交通、生活条件等，影响的人员反因素较多。一般情况不宜拆迁较大的企、事业单位，避免产生不安定因素。汽车与交通学院(五)出行阻隔•高速公路和一级公路普遍存在对民众出行的阻隔问题，道路两侧民众对此反映较为强烈，一般存在横向通道的数量、质量和位置等问题。随着地区(特别是经济发达地区)交通条件及交通工具的改善，通道的数量问题己不很突出，较突出的是通道的质量问题。如下雨积水使老人、儿童难以通行，有的道路请扫人员从路的中央排水口向通道内倾倒垃圾，使通道内肮脏不堪。通道的设置位置也存在一些问题，如有的通道离学校太远，不但给小学生的上学造成不便，也产生了不安全因素。汽车与交通学院(六)文物•文物(包括古迹、遗址等)是不可再生的文化景观资源，具有很高的历史、政治、文化和经济价值。原则上不论其属于何种保护级别，都应合理保护。•我国的文物破坏很严重，而且有逐年加重的趋势。主要是不法分子的盗掘破坏和大型工程建设破坏。道路建设项目往往途经几个地区，干扰文物常有发生。因此，在项目建