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第三章 声环境及振动环境保护概述
3.1声环境及振动基础知识 1、噪声与振动的定义 （1）噪声的定义
在物理学里，声定义为一种通过弹性介质传播的波。声波是由物体振动或空气振动而产生的。振动的物体称为声源。声源的振动引起周围空气的疏密交替变化，这种疏密变化由声源向外传播就产生声音。声音在介质中传播时，传播出去的是物质运动的能量，而不是物质本身。
噪声是声波的一种，是声强、频率变化没有规律、杂乱无章，听起来不和谐的声音。从广义上来讲，凡是人们感觉不适，使人烦躁的声音都是噪声。
环境噪声是户外各种噪声的总称。按照声源类别可分为交通噪声、工业噪声、施工噪声和生活噪声。
（2）振动的定义
在外力作用下，物体产生振动。振动的物体（声源）除了向空间辐射“空气声”外，还通过基础或相连的固体结构传播“固体声”。“固体声”在传播的过程中将向外辐射噪声，特别是当引起物体共振时，会辐射很强的噪声。通常把“固体声”传播的理论称作振动学。
2、噪声与振动的危害 （1）噪声的危害
噪声的危害可归纳为以下几个方面。 ①损伤听力
噪声可以造成暂时性的或永久性的听力损伤（耳聋）。一般在80dB以下不致于危害听觉，而超过85dB则可能发生危害。噪声对听力的影响是特异性的，以下各种影响都是非特异性的（别的因素也可引起）。
②干扰睡眠
睡眠对人是极端重要的，它能够使新陈代谢得到调节，大脑得到休息，从而恢复体力和消除疲劳。噪声会影响人的睡眠质量和数量。
③干扰交谈、工作、思考
噪声对交谈、工作的干扰是很大的。当环境噪声为45dB时，人感觉很安静，保持正常谈话的距离为10米；而当噪声超过65dB时，人感觉吵闹，相距1.2米时谈话都较困难。
④对人体生理的影响
噪声可引起神经系统、心血管系统、消化系统等方面的疾病。
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⑤对人体心理的影响
噪声对心理的影响，主要表现在令人烦恼、易激动、甚至失去理智。 ⑥对动物的影响
强噪声会使鸟类羽毛脱落，不产卵，甚至内出血，最终死亡。 （2）振动的危害
振动对人、建筑物、仪器设备都会带来直接的危害。对人体的危害表现为影响作业工人的身心健康和工作效率。
在公路建设中与振动有关的例子有：打桩引起临近房屋地基受损、墙体开裂；重载汽车经过时，引起沿街房屋窗玻璃共振；开山放炮的冲击波引起临近房屋玻璃破碎或墙体开裂等。
1、噪声的计量
（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。声功率的大小，只与声源本身有关。 ②声强
声场中，在垂直声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能称作声强。声场中某点声强的大小与声源的声功率、该点距离声源的距离、波阵面的形状及声场的具体情况有关。
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。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。
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。 （2）声压级、声强级和声功率级 ①声级和分贝数
我们能听到的声音，从最微弱到最大的，声压的范围很大，使用中很不方便。用分贝来表示声功率、声强、声压，就可以大大地缩小这个数量级。分贝（dB）定义为表示两个量Q和Q0相对关系的单位。其关系式为：
L＝10lg（Q/Q0） 式中，Q0是Q的参考量。
在环境噪声中，以分贝表示的声功率、声强和声压分别称为声功率级、声强级和声压级。分别写作LW、LI和LP。
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②声级的叠加
在许多噪声问题中，我们关心的是多个声源的噪声在某点上的总和。例如，假设一个声源产生的声压级LP＝70dB，请问两个或N个同样的声源产生的声压级是多少？在两个声源时，答案不是140dB而是73dB，因为分贝数不可直接相加。更确切的说，首先应把声强相加（或声压的平方相加），然后再换算成分贝数。
如，L1和L2不等，L1和L2的和，可在计算出两个声压级的差（L2-L1）后，由下表查出△L（dB）加到L1、L2较大的一个上，就得到复合声压级。
表3.1-1 L2-L1与△L对应关系表
L2-L1 △L 0 3 1 2.5 2 2.1 3 1.8 4 1.5 5 1.2 6 1.0 7 0.8 8 0.6 9 0.5 10 0.4 11 0.3 2、振动的计量
振动分为水平方向和垂直方向，其影响大致相同。人对振动的反应与频率、振幅有关，还与主观感觉有关。振动的评价量为振动级。环境振动讨论的是铅垂向Z振级，符号为VLz，单位也是dB。在规定的时间内有N％的时间的Z振级超过某一VLz值，这个VLz值叫做累积百分Z振级，计为VLZN。对于无规振动就以VLZ10为评价量。
1、A声级
环境噪声的度量，不仅与噪声的物理量有关，还与人对声音的主观听觉感受有关；人耳对声音的感觉不仅和声压级大小有关，而且也和频率的高低有关。根据听觉特性，在声学测量仪器中，设置有“A计权网络”，测得的噪声值较接近人耳的感觉，其测得值称为A声级（LA），单位为dB（A）。
2、等效连续A声级
有时候将某一段时间内连续暴露的不同A声级变化，用能量平均的方法表示该段时间内的噪声大小。这个声级称为等效连续A声级，简称等效声级（LAeq），单位也是dB（A）。当等效声级与分贝同时标注时，用LAeq dB，或Leq[dB(A)]。
在评定非稳定噪声时，等效连续A声级尤为必要。
敏感点的环境噪声评价时，通常用等效连续A声级。由于环境噪声标准中都用A声级，故如不加说明，则等效声级就是等效连续A声级，并常简单地用符号Leq表示，单位也可简单地用dB表示。
3、统计声级
统计声级是指某点噪声级有较大波动时，用于描述该点噪声随时间变化状况的统计物理量，一般用L10、L50、L90表示。L10表示在取样时间内10％的时间超过的噪声级，相当
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于噪声平均峰值；L50表示在取样时间内50％的时间超过的噪声级，相当于噪声平均中值；L90表示在取样时间内90％的时间超过的噪声级，相当于噪声平均底值。其计算方法是将测得的100个（或200个）数据按大小顺序排列，第10个（或第20个）数据即为L10，第50个（或第100个）数据即为L50，第90个（或第180个）数据即为L90。
交通噪声评价时，通常用统计声级。
声音从声源到接受者的传播取决于大气的性质和传播途径中存在的物体或屏障。例如，声音可被空气吸收或由不均匀空气散射，传播路线上及其附近的物体可使声波产生透射、反射和衍射。
1、声波的发散性衰减
声压随距离的增加而减小主要是由于声波的发散性衰减。在考虑点源的声能辐射时，我们可以看到，声能以球面波向四面八方散播，球面的面积随距离增加而增加，声强则随距离的增加而减小。声功率级和声压级随距离而变化的关系式为：
LW＝LP＋10lgA
对一个自由声场中的点声源，由A＝2πr2，即可得到LW和LP及r的关系式： LP＝LW－20lgr－11
式中，20lgr是由于发散使声压级随距离增加而减少的分贝数，（10lg4π）≈11dB。 对于线声源，则可得到： LP＝LW－10lgr－8 2、声波附加衰减
附加衰减是指随着与声源的距离增加而减少的声压级超出声发散性衰减的部分。附加衰减包括：空气吸收性衰减，雨、雪、雾引起的衰减，由于大气的非均质性及大气湍流引起的衰减，地表引起的衰减，障碍物引起的衰减。
1、噪声标准
为控制噪声影响、合理采用控制技术，我国制订了一系列噪声标准。其中与公路交通有关的有《城市区域环境噪声标准》、《建筑施工场界噪声限值》。上面第一个为环境质量标准，第二个为污染控制标准。
（1）城市区域环境噪声标准
我国于1993年颁布了GB3096-1993《城市区域环境噪声标准》，见下表。该标准是针对不同功能的环境区域而制订的。这是公路环境影响评价及公路噪声控制的主要依据。
表3.1-2 城市区域环境噪声标准值 等效声级LAeq dB
适用区域 类别 昼间 夜间 1文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.
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疗养区、高级别墅区、高级宾馆等特别需要安静的区域 0 50 40 以居住、文教机关为主的区域 居住、商业、工业混杂区 工业区 道路干线两侧、内河航道两侧区域； 铁路主、次干线两侧区域的背景噪声限值 1 2 3 4 55 60 65 70 45 50 55 55 （2）建筑施工场界噪声标准
1990年制订的GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》，对不同施工阶段作业噪声限值作出了规定，见下表。该标准适用于城市建筑施工场地产生的噪声。如有几个施工阶段同时进行，以高噪声阶段的限值为准。
表3.1-3建筑施工场界噪声标准 等效声级LAeq dB 施工阶段 土石方 打桩 结构 装修 主要噪声源 推土机、挖掘机、装载机等 各种打桩机等 混凝土搅拌机、振捣棒、电锯等 吊车、升降机等 噪声限值 昼间 75 85 70 65 夜间 55 禁止施工 55 55 标准中的“装修”阶段，是针对城市建筑施工而言的。公路工程中的临时工程、路基土石方工程、防护工程、排水工程、路面工程、桥涵工程、隧道工程等应按实际情况套用施工场界噪声标准的时段。
2、振动标准
GB10070－88《城市区域环境振动标准》见下表。
表3.1-4城市各类区域铅垂向Z振级标准值 dB 适用地带范围 特殊住宅区 居民、文教区 混合区、商业区 工业集中区 交通干线道路两侧 铁路干线两侧 昼间 65 70 75 75 75 80 夜间 65 67 72 72 72 80 1、车辆噪声
公路交通噪声，主要是汽车噪声。
汽车是由许多零部件或机械总成装配而成的。汽车在运行过程中，除了内燃机和机械传动机构发出的噪声外，所有的零部件都会产生振动和噪声。因此，汽车噪声大致可分为：燃烧噪声，进气和排气噪声，风扇运转噪声，机械噪声，车身噪声。汽车在公路上行驶时，还有轮胎与地面的摩擦噪声。
2、车辆噪声强度的影响因素
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声环境及振动环境保护概述
