声环境影响评价

6.1环境噪声基础6.2噪声的测量6.3环境噪声预测模型6.4声环境影响评价第6章声环境影响评价6.1环境噪声基础6.1.1声音的产生和基本概念1.振动和声源机器运转会发出声音，若用手去摸机器的壳体多便会感到壳体在振动。若切断电源，壳体在停止振动的同时，声音也会消失，这说明物体的振动产生了声音。通常，振动发声的物体被称为声源。声源可以为固体，如各种机器；也可以是液体与气体，如流水声是液体振动的结果，风声是气体振动的结果。并非所有物体的振动都能为人耳听见，只有振动频率在20—20000Hz的范围内产生的声音，人耳才能听到。这一频率范围的振动称为声振动，声振动属于机械振动。2．振动的传播物体振动所传出的能量，只有通过介质传到接收器(如人等)，显示出来的才是声音。因而声音的形成是由振动的发生、振动的传播这两个环节组成的。没有振动就没有声音，同样，没有介质来传播振动，也就没有声音。作为传播声音的中间介质，必须是具有惯性和弹性的物质，因为只有介质本声有惯性和弹性，才能不断地传递声源的振动。空气正是这样一种介质，人耳平时听到的声音大部分也是通过空气传播的。传播声音的介质可以是气体，也可以是液体与固体。在空气中传播的声音称做空气声，在水中传播的声音称做水声，在固体中传播的声音称做固体声(或结构声)。声音在介质中传播时，介质的质点本身并不随声音一起传递过去，是质点在其平衡位置附近来回地振动，传播出去的是物质运动的能量，而不是物质本身。声音的实质是物质的一种运动形式，这种运动形式称做波动。因此，声音又称做声波。声波是种交变的压力波，属于机械波。3.描述声波的基本物理量与概念波长：振动经过一个周期，声波传播的距离称为波长，记作λ,单位为米(m)。频率：一秒钟介质质点振动的次数称做声波的频率，记作f，单位为赫兹(Hz)。人耳能听到的声音其频率一般在20Hz至20000Hz之间，这个范围内的声音称为可听声。高于20000Hz的声音称为超声，低于20Hz的声音称为次声。蝙蝠、狗等动物可以听到超声，老鼠等动物可以听到次声。在声频范围内，声波的频率愈高，声音显得愈尖锐。反之显得低沉。通常将频率低于300Hz的声音称做低频声；300-1000Hz的声音称做中频声，1000Hz以上的声音称做高频声。声速：声波在介质中传播的速度称为声速，记作v，单位为米／秒(m／s)。波长、频率和声速是描述声波的三个基本物理量，其相互关系为：λ=v/f（6-1）声速大小主要与介质的性质和温度的高低有关。同一温度下，不同介质中声速不同。在20℃时，空气中声速约为340m/s，空气的温度每升高1℃，声速约增加0.607m/s。声场：介质中有声波存在的区域称做声场。在均匀且各向同性的介质中，边界影响可以不计的声场称做自由声场。波前(波阵面)：某一时刻声波波动所到达的各点所连成的曲面，称为波前或波阵面。一般按波前的形状将声波划分为平面波、柱面波与球面波。6.1.2环境噪声噪声是声波的一种，具有声波的一切特性。从物理学观点来看，凡是振幅和频率杂乱、断续或统计上无规律的声振动，都称为噪声。从人们的感受与影响来讲，凡是人们不需要的声音都称做噪声。按照噪声发生的机理，可将噪声分为空气动力性噪声和机械性噪声两大类。空气动力性噪声是由于气体振动而产生的。当气体中有了涡流或发生了压力突变等情况，就会引起气体的扰动，由于气体的扰动而产生的噪声，就称做空气动力性噪声。常见的有风机、空气压缩机、喷射器、喷气式飞机、汽笛等产生的噪声。机械性噪声是由于固体振动而产生的。在撞击、摩擦、交变的机械应力或电磁力作用下，金属板、轴承、齿轮、电气元件或其它固体零部件发生振动，就产生机械性噪声。如轧钢机、球磨机、锻床、冲床、砂轮、织布机等所产生的噪声都属于机械性噪声。环境噪声是户外各种噪声的总称。按照产生的声源类别环境噪声分为5种。（1）交通噪声凡机动车辆、船舶、航空器等交通运输工具在运行过程中产生的噪声都称做交通噪声。在交通道路上由机动车辆运行发出的噪声称作道路交通噪声。它往往是城市中主要的噪声源。（2）工业噪声凡工矿企业在生产活动中产生的噪声均称做工业噪声。(3)施工噪声凡建筑施工机械运转时，以及各种施工活动中产生的噪声均称做施工噪声。例如打夯机、推土机及施工现场的运输车辆声等。(4)生活噪声凡商业、娱乐、体育、宣传等生括以及家用电器等产生的噪声均称做生活噪声。(5)其它噪声上述之外则称之为其它噪声。如鸟叫、蛙鸣、狗吠等。6.1.3环境噪声评价量及其计算1．计量声音的物理量（1）声功率声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。常用W表示，单位为瓦(w)。声功率是表示声源特性的一个物理量。声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。声功率的大小，只与声源本身有关。必须注意将声源的声功率与设备所消耗的功率相区别。如一台500kw的鼓风机在运转中实际消耗功率为500kw，而这台风机发出的声功率大约为数百瓦。（2）声强声强是衡量声音强弱的一个物理量。声场中，在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能称做声强。声强常以I表示，单位为(w/m2)。声强实质是声场中某点声波能量大小的度量，声场中某点声强的大小与声源的声功率、该点距声源的距离、波阵面的形状及声场的具体情况有关。通常距声源愈远的点声强愈小，若不考虑介质对声能的吸收，点声源在自由声场中向四周均匀辐射声能时，距声源r处的声强为：式中I—距点声源为r处的声强（w/m2）；W—点声源功率（w）。若S表示包围声源的封闭面面积，声功率W和声强I的关系为：式中是声强在微元面积dS法线方向的分量。24rWI（6-2）sndSIW（6-3）（3）声压目前，在声学测量中，直接测量声强较为困难，故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时，引起空气质点的振动，从而使空气密度发生变化。在声波所达到的各点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低，某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为p(t)，单位是Pa。声音在振动过程中，声压是随时间迅速起伏变化的，入耳感受到的实际只是一个平均效应，因为瞬时声压有正负值之分，所以有效声压取瞬时声压的均方根值。式中是T时间内的有效声压，Pa；p(t)为某一时刻的瞬时声压，Pa。dttpTpTT02)(1（6-4）通常所说的声压，若未加说明，即指有效声压，若p1，p2，分别表示两列声波在某一点所引起的有效声压，该点迭加后的有效声压可由波动方程导出，为：声压是声场中某点声波压力的量度，影响它的因素与声强相同。并且，在自由声场中多声波传播方向上某点声强与声压、介质密度ρ存在如下关系：2．声压级，声强级与声功率级正常人耳刚刚能听到的最低声压称听阈声压。对于频率为1000Hz的声音，听阈声压约为为2×10-5Pa。刚刚使人耳产生疼痛感觉的声压称痛阈声压。对于频率为1000Hz的声音，正常人耳的痛阈声压为20Pa。2221pppT（6-5）vpI2（6-6）听阈到痛阈，声压的绝对值之比为1：106，即相差一百万倍，而从听阈到痛阈，相应声强的变化为10-12—1W／m2，其绝对值之比为1：1012，即相差一万亿倍。因此用声压或用声强的绝对值表示声音的强弱都很不方便。加之人耳对声音大小的感觉，近似地与声压、声强呈对数关系，所以通常用对数值来度量声音，分别称为声压级与声强级。声压级：(dB)声强级：(dB)式中：p0为基准声压（听阈声压），2×10-5Pa。I0为基准声强，2×10-12w/m2。与上类似，某声源的声功率级定义为：声强级：(dB)0lg20ppLp（6-7）0lg20IILI（6-8）0lg10WWLw（6-9）声强级式中W0—基准声功率，为10-12(w)。声压级、声强级和声功率级的单位都是分贝。分贝是“级”的单位，是无量纲的量。由声压与声强的关系可以得出，以空气为介质的自由声场中，常温常压下某一点的声压级与声强级近似相等。3.分贝的运算由声压级、声强级、声功率级的定义式可知，级的分贝数的运算不能按算术法则进行，而应按对数运算的法则进行。几个不同的噪声源同时作用在声场中同一点上，这点的总声压级如何计算呢？从声压级的定义出发，则有：(dB)niniTTpTppppppppL1202012200lg10lg10lg10lg20则有:(dB)当两个不同的噪声源同时作用在声场中同一点上，如果两个声源单独作用产生的声压级分别为Lp1和Lp2，且Lp1≥Lp2；为计算方便，列出（表6-1）Lp1-Lp2差值相对应的增值ΔL，这点的总声压级LpT为：(dB)nLpTpiL11010lg10（6-10）LLLppT1（6-11）Lp1-Lp2ΔLLp1-Lp2ΔL01234532.52.11.81.51.2678910111.00.80.60.50.40.3表6-1两个声源Lp1-Lp2差值与增值ΔL的对应关系4.频谱图及倍频程(1)频谱图除音叉等之外，各种声源发出的声音很少是单一频率的纯音，大多是由许多不同强度，不同频率的声音复合而成，统称复音。在复音中，不同频率(或频段)的成分的声波具有不同的能量，这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱。描述一个复音中，各频率成分与能量分布关系的图形称为频谱图。通常是先测定出该噪声的各频率成分与相应的声压级或声功率级，然后以频率为横坐标，以声压级(声功率级)为纵坐标进行绘图，如图6-1所示。(2)倍频程由于一般噪声的频率分布宽阔，在实际的频谱分析中，不需要也不可能对每个频率成分进行具体分析。为了方便，人们把20—20000Hz的声频范围分为几个段落，划分的每一个具有一定频率范围的段落称做频带或频程。频程的划分方法通常有两种。一种是恒定带宽，即每个频程的上、下限频率之差为常数。另一种是恒定相对带宽的划分方法，即保持频带的上、下限之比为一常数。60708090100110631252505001000200040008000频率(Hz)倍频程声压级(dB)图6-1AK1300-III汽轮鼓风机频谱图。倍频程1/3倍频程下限频率上限频率中心频率下限频率上限频率中心频率45906356.270.86370.889.18089.1112100901801251121411251411781601782242001803552502242822502823553153554474003557105004475625005627086307088918007101400100089111221000112214131250141317781600140028002000177822392000223928182500281835483150280056004000354844674000446756235000562370796300560011200800070798913800089131122010000112201413012500表6-2倍频程及中心频率频率范围(Hz)图6-3等响曲线图图6-2D800-21型离心鼓风机频谱图。我国规定的倍频程频率范围及中心频率见表6-2。由该表可见，相邻两个倍频程的中心频率之比也是2：l。5.噪声的主观评价噪声危害的大小，不仅与声音的强度、频率成分有关，而且与噪声的作用时间、起伏变化的程度以及人们工作或者生活的状态、情绪有关。为此，需要根据人们对噪声的感受程度，即人对噪声的心理效应，对噪声作出主观评价。（1）A、B、C计权声级国际电工委员会标准规定，一般声级计，可分别模拟40方、70方、100方三条等响曲线设置三套网络，分别称做A、B、C网络，用以分别测定低、中、高三种强度的声音。声压级低于55dB的声音用A网络；55-85dB之间的声音用B网络；85dB以上的声音用C网络。由等响曲线可知（图6-3），同样声压级的声音，不同频率时并不等响。因此，声音讯号输入A、B、C网络后，输出讯号并不与输入信号相对等，而是有一定的