噪声污染控制工程

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1、第一章 绪论环境声学是 1974年第八届国际声学会议上正式使用的术语，是环境物理学的一个分支学科。 它从物理学的角度探讨声环境质量的变化规律，以及评价、控制和改善环境质量的技术措施。 主要研究声音的产生、传播和接收，及其对人体产生的生理、心理效应；研究声环境质量评 价的理论和方法；研究控制和改善声环境质量的技术和管理措施。 声学系统一般是由声源、传播途径和接收器三个环节组成。 控制噪声污染必须从三个环节分别采取控制的技术措施：首先应在声源处抑制噪声；其次在 声传播途径中控制噪声；最后在接收器上加载保护设施隔离噪声。第二章 声波的基本性质及传播规律 声波的产生和传播必须具备两个条件：一是声源的机

2、械振动，二是声源周围存在弹性介质。 在物理学上，把振幅和频率等声学特性杂乱、断续及其变化无规则的振动，称为噪声。在环 境学上，把一切干扰人们工作、学习和休息的声音，即不需要的声音都看作噪声。由于环境 噪声一般在空气中传播，因此讨论的重点是空气声。 弹性介质中的介质元在单位时间内所完成振动的次数称为声波的频率。 两个相邻的同相位点之间的距离称为波长。 声波在弹性介质中传播的速度称为声速。 声波的频率由声源的振动频率决定，与介质的性质无关。 声速由介质的性质决定，与声源的振动状况无关。 声波传播到静止介质时，一方面使介质在平衡位置作往复振动，获得振动动能；另一方面使 介质产生膨胀和压缩的疏密过程，

3、介质获得形变势能。这两部分总和称为声能量。单位体积内的声能量称为声能密度 0 将体积内声能量的瞬时值对一个周期取平均，得到体积元内声能量的平均值为1 f T1p2E = r Edt = V T o 2 0 p c 2 0_ E 1 p 2p 2平均声能量密度为 = c 鼻=e-V 2 p c2 p c2000声源在单位时间内辐射的声能量称为声功率0平均声功率W =恳cS单位时间内通过垂直于声波传播方向上单位面积的平均声能量称为声强IWp 2I= c = C= Sp c0II声音的声强级 L i =lg (B)=10lg (dB)00p 2p声压级L =lg (B)=20lg (dB)pp 2p

4、00基准声强1 o和基准声压p o分别取1 一12 W/m 2和2 *10一5 PaWW声功率级 Lw=lg (B)=101g (dB)00p 2400 400声强级和声压级的关系：L =10lg+10lg= L +10lg1 p 2p C PP C0 0 0两个声源共同影响下的声压级为L =10lg(10 L +10 L )p把某一范围的频率划分成若干小的频率段，每一段以它的中心频率为代表，然后求出声信号 在各频率段的中心频率上的幅值，作为它的频谱，将这种频率段的划分称为频程。另每一频率段的上限频率f和下限频率f的比值为 f =2 n2 1 f空气中的声波一部分声能量会在界面上发生反射，另一

5、部分声能量穿过介质界面透射到第二 种介质中。p p c - p c声压的反射系数r为反射声压幅值和入射声压幅值之比，r = rA =PP p p C + p CiA 2 21 1p 2 p c声压的透射系数e为透射声压幅值和入射声压幅值之比，e = tA =PP p p c + p ciA 2 21 1声压的反射系数和透射系数与入射、反射和透射声波的声压大小无关，只与两介质的特性有 关，把介质密度和该介质中的声速之乘积p c称作该介质的声阻抗率。声强的反射系数r和声强的透射系数er +e =1III I通常把r值小的材料称为吸声材料，把e值小的材料称为隔声材料。当声波在传播途径中遇到障碍物或者

6、遇到带有小孔的障板时，若障碍物的尺寸或小孔的尺寸 与声波的波长相比很小，则声波能够绕过障碍物或小孔的边缘前进，并引起声波传播方向的 改变，称为声波的衍射或绕射。点声源在自由空间中的辐射 指向性因素R0:在离点声源相同距离处，某一e角方向上的声强级10和所有方向上平均声强级I的比。声源辐射的声波在传播过程中，其波阵面随距离的增加而增大，声能量扩散，因而声强或声 压将随距离的增加而衰减。发散性衰减时声传播过程中的主要衰减。还存在由空气吸收、地 面吸收、屏障，以及气象条件等因素引起的衰减。第三章 噪声源的测量一般传声器接收声波的方式有4种：压强式、压差式、压强与压差复合式和多声道干涉式 在声学测量中

7、测量精度较高的通常是压强式。原理噪声源声功率的测量方法有：声压法、声强法和振速法；从测量环境分类有：自由声场法（消 声室或半消声室）、混响室法（专用测试室或硬壁测试室）、户外声场法；从测量精度分类有： 精密法、工程法和简易法。声级计一般由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器和指示器等组成。 通常使用活塞发生器、声级校准器或其他声压校准仪器对声级计进行校准。若声级校准器的频率为1000Hz,声级计可置于任意计权网络位置。声级计的主要附件：1、防风罩，当风速大于5m/s时，即使采用防风罩，对不太高的声压级 测量结果仍有影响。 2、鼻形锥，若在稳定的高速气流中测量噪声声压级，应在传声器上装 配鼻

8、形锥。 3、延伸电缆，在一些对测量结果要求较高的情况下，为避免测量仪器和测量人 员多声场的干扰，或在不可能接近测量点的情况下可使用。第四章 环境噪声与振动的评价及测量方法当某一频率的纯音和1000Hz的纯音听起来同样时，这时1000Hz纯音的声压级就定义为该待定纯音的响度级，符号为L，单位为方（phon）N与主观感觉的轻响程度成正比的参量为响度，符号为N,单位为宋（sone）其定义为正常听 者判断一个纯音比响度级为40 phon参考声响的倍数,规定响度级为40 phon时响度为lsone。L N =40+10log 2 N （phon）对不同频率声音的声压级经某一特定的加权修正后，再叠加计算得

9、到总的声压级，此声压级 称为计权声级。等效连续 A 声级简称等效声级，它等效于在相同的时间间隔内与不稳定噪声能量相等的连 续稳定噪声的A声级，其符号为L或L ，数学表达式为Aeq,TeqL =101g迟(10叫 t )(dB)eq T ii=1pAi或 L =10lg( 1 H 10LpA)(dB) eq Ni=12 1 昼夜等效声级 L =10lgx 100-1Ld + x 10o(Ln+10)(dB)dn 3 3L90相当于本底噪声级，L50相当于中值噪声级，L10相当于峰值噪声级。(L - L )2L - L +1090eq 5060噪度用Nn表示，单位为呐（noy）定义在中心频率为1k

10、Hz的倍频程频带上，声压级为40dB 的噪声的噪度为 1noy.将噪度转换成分贝指标，称为感觉噪声级，用 L 表示 L =40+10log N （dB）PNPN2 n实际测量中常近似地有A声级家13 dB求得，即L =L +13（dB）PN pA 在航空噪声评价中，对在一段监测时间内飞行事件的评价采用计权等效连续感觉噪声级 L 。计权等效连续感觉噪声级 L 是通过感觉噪声级 L 来计算得到的。WECPNWECPNEPN交通噪声指数TNITNI=4( LL ) + L 30( dB)109090噪声污染级也是一种用以评价噪声对人的烦恼程度的评价量，它既包含了对噪声能量的评价，也包含了噪声涨落的影

11、响。噪声污染级用标准偏差来反映噪声的涨落，标准偏差越大 表示噪声的离散程度越大即噪声的涨落越大。噪声污染级有符号LNP表示。L =L +Kb (dB)NP eq对于随即分布的噪声，噪声污染级和等效连续A声级或累计百分声级之间有如下关系:L = L +(LL )NP eq 1090每个人受到的噪声冲击强度，称为噪声冲击指数用NNI表示，其计算式为NNI=TWP2 P (L )i dn(dB)TWP= 2 W (L ) x P (L ) (dB)i dn i dnTWP噪声冲击总计权人数Pi(Ldn)全年或某段时间内受第i等级昼夜等效声级范围内(如6065)影响的人口数W (L )第 i 等级昼夜

12、等效声级的计权因子i dn由于噪声的存在，降低了人耳对另外一个声音听觉的灵敏度，使听阈发生偏移，这种现象称 为噪声掩蔽。从人对振动的主观感觉和振动对人影响的角度来看，振动对人的主要影响因素为振动的强 度、频率、方向和暴露是假。其中人能感觉到的振动频率的范围为11000Hz,其中1100Hz 为敏感区。环境噪声标准从内容和性质上可以分为产品标准、排放标准、质量标准和卫生标准几大类。 类声环境功能区：指中华人民共和国环境噪声污染防治法在1996年10月经中华人民共和国第八届全国人民 代表大会常务委员会第二十次会议通过。制定防治法的目的是为了保护和改善人们的生 活环境，保障人体健康，促进经济和社会的

13、发展。共分8 章 64 条防治法中明确规定国务院环境保护行政主管部门划分不同的功能区制定国家声环境质量 标准。县级以上地方人民政府根据国家声环境质量标准，划定本行政区域内各类声环境质量 标准的适用区域，并进行管理。国务院环境保护行政主管部门根据国家声环境质量标准和国 家经济、技术条件，制定国家环境噪声排放标准。五类声环境功能区的适用区域为：0 类声环境功能区：指康复疗养区邓特别需要安静的区域。1 类声环境功能区：指一居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公为主要功能， 需要保持安静的区域。2 类声环境功能区：指以商业金融、集市贸易为主要功能或者居住、商业、工业混杂，需 要维护住宅安静的

14、区域。3 类声环境功能区：指以工业生产、仓储物流为主要功能，需要防止工业噪声对周围环境产 生严重影响的区域。4类声环境功能区：指交通干线两侧一点距离之内，需要防止交通噪声对周围环境产生严重 影响的区域，包括4a类和4b类两种类型。4a类为高速公路、一级公路、二级公路、城市 风快速公路、城市主干路、城市次干路、城市轨道交通、内河航道两侧区域4b为铁路干线 两侧区域。允许噪声级 8小时 90db 1/16 小时 111 dB 最高115 dBT计算噪声暴露率D= Li声级允许暴露时间为TTii si在Li声级的暴露时间为Tsi第五章 声环境影响评价声环境影响评价常用量有1、L等效声级2、L昼间等效

15、声级3、L夜间等效声级4、Leq d n dn昼夜等效声级5、L最大A声级6、L A声功率级。pmaxWA声环境影响评价工作等级一般分为三级，基本原则为：对于大、中型建设项目，若其处 于城市规划区内（包括已规划的未建成区内）或受噪声影响的范围内，有使用于GB3096 2008 规定的 0 类标准及以上的需要特别安静的地区，以及对噪声有特别限制要求的保护区 等噪声敏感目标，或项目建设前后距该项目声源最近的敏感目标噪声级增加达5dB以上含 5dB（A） ，或受影响人口数量显著增多时，按一级评价进行工作。对于大、中型建设项目， 若其所处的声环境功能区为GB30962008规定的1类、2类标准的地区，

16、或项目建设前后 距该项目声源最近的敏感目标噪声级增加达35dB（A） ,或受影响人口数量增多较多时，按二级评价进行工作。对处在GB30962008规定的3类、4类标准地区的中型建设项目， 以及处在GB30962008规定的1类、2类标准地区的小型建设项目，或大、中型建设项目 距该项目声源最近的敏感目标噪声级增加在3dB（A）以下含3dB （A）,且受影响人口数量 变化不大时，按三级评价进行工作。在确定评价工作等级时，如建设项目符合两个以上级别 的划分原则，按较高级别的工作等级要求进行工作。处于城市规划区的新建高等级公路（包 括高速公路）、铁路、城市轨道交通，以及大、中型机场按一级评价进行工作。

17、对处在非敏 感区的小型建设项目，噪声评价只填写“环境影响报告表”。对于以固定声源为主的建设项目（如工厂、港口、施工工地等），一般以项目边界外 200m内为评价范围，可满足一级评价的要求；二级、三级评价范围可根据项目所在区域的 声环境功能区类别、相邻区域的声环境功能区类别及噪声敏感目标等实际情况适当缩小。如 依据声源计算到200m以外，L值仍不能满足相应功能区标准时，应将评价范围扩大到满 eq足标准的区域。声环境影响评价专题报告一般应有下列内容：1、总论：包括编制依据、有关噪声标准及保护目标、噪声评价工作等级、评价范围2、工程概述：主要论述该工程与噪声有关的内容，重点明确拟建项目主要噪声源及其

18、所拟采取的噪声控制措施3、环境噪声现状调查与评价：包括调查与测量范围、测量方法、测量仪器，以及测量 结果；简要叙述评价范围内的主要噪声源，噪声功能区划及各功能的噪声超标情况 及超标原因，主要敏感点噪声超标情况及受噪声影响的人口数量，改、扩建项目应 对老工程和噪声的现状及其变化重点分析评价4、噪声环境影响预测和评价：包括预测时段、预测基础资料、预测方法（类比预测法 、模式计算法及其参数选择、预测模式验证法）、声源数据，明确建设项目在不同阶 段下边界（厂界、场界）噪声达标、超标情况及超标原因，不同功能区达标、超标 情况，或敏感目标超标情况及受影响的人数。5、提出需要增加的、适用于拟建项目的噪声防治

19、对策，给出各项措施的降噪效果及投资估算，并分析其经济、技术的可行性。提出针对该拟建项目的有关噪声污染管理、 噪声监测和城市规划方面的建议。6、噪声环境影响评价小结或结论。声环境现状调查主要调查内容：1、气象条件 2、地形、地貌 3、土地使用功能和声环境功 能区划 4、主要敏感目标5、噪声源。调査方法：收集资料法现场调查现场测量法。声环境影响预测步骤：首先，建立坐标系，确定各噪声源位置和预测点位置。其次，根据已 获得的噪声源声级数据和各噪声源到预测点的声波传播条件资料，计算出噪声从各声源传播 到预测点的声衰减量，由此计算出各声源单独作用时在预测点产生的A声级。然后，按工 作等级要求绘制等声级线图

20、。点声源的几何发散衰减基本公式：L(r)=L(r0) -20lg( % )L(r )参考点 r 处声源00L(r)预测点r处声级线声源的几何发散衰减基本公式：1、无限长声源A=10lg( r；)div/ r02、有限长声源 线声源长为 l0当 r l 且 r l 时 L(r)= L(r ) -20lg( r:)0000/ r丿0当 r l /3 且 r l /3 时 L(r)= L(r ) -10lg( r/ )0000/ r 70当 l /3vrv l 且 l /3vr l 时 L(r)= L(r ) -15lg(仁)000000/ r 7f 0面声源的几何发散衰减 当da/兀时，声源几乎不

21、衰减；当a/兀d b/兀时，距离加倍声级衰减近于6dB,类似 点声源衰减特性。第六章 声环境规划与环境噪声控制声波在厚草地上或穿过灌木丛传播时： A =(0.18lgf 0.31)rgr1A 声波在厚草地上或穿过灌木丛传播时声压级的衰减量， dBgr1f 声波频率， Hzr 传播距离， m声波穿过树林平均的衰减量：A =0.01f13rgr2第七章 吸声降噪结构由于空气质点振动所产生的摩擦作用，使声能量被转化为热能而损耗，引起声波随传播距 离的增加而逐渐衰减，这种现象称为空气吸声。当声波入射到材料表面时，有一部分声能量 被材料吸收，从而引起声能量的降低，这种现象称为材料吸声。如果按其吸声机理分

22、类，可 以分成多孔性吸声材料和共振吸声材料两大类。任何材料或结构对入射的声波都有一定程度的吸收作用，具有较好吸声效果的材料或结构 称为吸声材料或结构。吸声系数定义为材料吸收的声能量与入射到材料上的总声能量之比，符号为a。用公式可E E - E表示为a =-a =-ir =1yEEiiEi入射声能量Ea被材料或结构吸收的声能量Er被材料或结构反射的声能量y 声能量反射系数一般材料的吸声系数介于01,通常把吸声系数a 0.2的材料称为吸声材料。声波入射到材料表面的方向可分为正入射、斜入射和无规则入射三种形式。P162（1）驻波比法垂直入射吸声系数测量（2）传递函数法垂直入射吸声系数测量（3）混响室

23、法无规入射吸声系数测量 吸声性能的单值评价量（1）平均吸声系数对所有测量频带的吸声系数取算术平均，得到的结果被称为平均吸声系数。对于倍频程的 测量频带，平均吸声系数为1254000Hz的6个倍频程频带上吸声系数的算术平均值（2）降噪系数中心频率为250Hz、500Hz、1000Hz和2000Hz的四个倍频程频带吸声系数的算术平均值 称为降噪系数，符号为NRC。a +a +a +aNRC=- -5050010002000-4（3）吸声量吸声系数反映单位面积吸声材料的吸声能力。 吸声系数乘以相应的材料表面积，即为材料 的吸声量，符号为A,单位为A=a S房间平均吸声系数的定义为不同吸声系数的表面积

24、加权平均，用公式表示为-工（a S ）i多孔性吸声材料的吸声机理：当声波入射到材料表面时，激发其孔隙内部的空气振动，使空 气与固体筋络间产生相对运动并发生摩擦作用，由空气的黏性在孔隙内产生相应的黏性阻 力，使得振动空气的动能不断转化为热能，从而使声能量衰减；另一方面，在空气的绝热压 缩过程中，空气与孔壁之间不断发生热交换，产生热传导效应，从而使声能量转化为热能而 衰减。多孔性吸声材料必须具备以下条件： 材料内部有大量的孔隙，而且孔隙应尽量细小分布均匀。 材料内部的孔隙必须式向外敞开的，也就是说必须通到材料的表面，使得声波能够从材 料表面很容易地进入材料内部。 材料内部的孔隙一般是相互连通的，而

25、不是封闭的。 影响多孔性吸声材料吸声性能的因素：1 空气流阻的影响 2 孔隙率的影响 3材料厚度的影 响 4材料平均密度的影响 5 背后空腔的影响 6 护面层的影响 7 温度和湿度的影响共振吸声结构的吸声机理是当声波频率与共振吸声结构的固有频率相同时，发生共振。这时， 声波激发吸声结构产生振动，并使振幅和振动速度都达到最大值，引起的声能量损耗也最多 从而达到吸声的目的。共振吸声结构主要有：薄板共振吸声结构、亥姆霍兹共振吸声结构、穿孔共振吸声结构，以 及微穿孔共振吸声结构等。1|p c 260薄板与薄膜共振吸声结构共振频率：f =0r 2兀 ipADJpADp 一空气密度，kg/m30c一空气中

26、的声速，m/sp A一膜的面密度，kg/m2D膜与刚性壁之间空腔的深度，m.穿孔板共振吸声结构的共振频率f =2- : P、r 2-耳 D(t +5 )c空气中的声速，m/sD穿孔板后空腔深度，mt穿孔板厚，m-d5 孔颈颈口末端修正量，m5 =4P穿孔率，及穿孔面积与穿孔板的总面积之比。P=房间内由声源直接到达受声点的直达声波形成的声场称为直达声场。 经房间壁面一次或多次反射后到达受声点的反射声波形成的声场称为混响声场当声源置于房间的中心时， R =1；0当声源置于某一壁面的中心时， R =2；0当声源置于两个壁面的交线上时， R =40当声源置于三个壁面的交角上时， R =80R房间内相应

27、点直达声的声压级L =L +10lg( 七)pd W4-r 24房间内相应点混响声的声压级L = L +10lg()pr W RR4房间内的总声压级L = L +101g （ 七+）p w 4 兀 r 2 R在离声源很近（r较小）的位置，R /（4兀r2）4/R,室内声场以直达声为主，混响声忽略 0在离声源很远（r较大）的位置，R /（4兀r2）4/R,室内声场以混响声为主，直达声忽略， 0这时声压级 L 与距离无关p当R /（4兀r2）=4/R时，直达声与混响声的声能密度相等，此时的距离r称为临界距离，记作r 0cr =0.14：RR当R =1时，临界距离通常称为混响半径c00混响时间：在扩散声场中，当声源停止发生后，声压级下降60dB所需的时间。用T表示, 60单位为 s。VT =0.161 60- S ln(1 -a )V02，ln(1-戶So161 頁a(dB) =10lg 才2吸声降噪量AL =10lg 2pa