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乔艳妮
(西安工业大学建筑工程学院 陕西西安 710041)
【摘要】公路噪音对人民的生活带来了巨大的危害,本文分析
了公路噪声的成因和危害提出了几种治理措施。
【关键词】路面降噪;路面设计
一、引言
近年来,随着人们生活的不断提高和交通运输业的逐渐发展,
汽车的数量迅速增加。汽车已成为人们生活中不可缺少的重要部分,
随之而来的负面影响如道路拥挤、噪音大等日显突出。研究人员已
开始研究交通噪音对人们生活所产生的影响,并争取早日在道路建
设及维护过程中加以考虑。
二、公路噪声的成因
公路交通噪声可以归纳为两种:一种是交通工具运行本身产生
的噪音;另一种为车轮滚动时,轮胎与地面接触、摩擦产生的噪音。
车辆行驶过程中产生的噪音主要来自发动机及车辆的震动,随着汽
车制造工艺的改进,发动机产生的噪声已经越来越小,同时,减震
性能越来越好,因此,车辆本身产生的噪声可以控制。而车轮与路
面接触、摩擦产生的噪声,主要是轮胎在接触地面的瞬间,接触面
的空气难以排除而引起的。当车轮在路面上滚动时,轮胎的花纹与
路面接触,产生花纹块打击地面的撞击噪声、沟槽腔体内空气被挤
压和膨胀“泵浦效应”噪声、横沟槽内气柱的共鸣噪声、橡胶轮胎
在路表面上吸着拖滑而产生的滑粘噪声。轮胎噪声的大小与轮胎花
纹构造、路面特性及车速有关,且主要取决于车速,其强度随车速
的增大而增大;由于轮胎噪声与路面有关,可见路面结构与噪声关
系密切,路面结构的空隙率以及表面纹理、摩擦系数和车辆轮胎花
纹的不同组合就会产生不同声级的噪声,噪声的大小与车的载重量、
车速、轮胎表面状况,以及路面特征有关。
不同类型路面对轮胎噪声的影响是不同的,光滑混凝土路面
轮胎噪声为70dB(A);光滑柏油路面为72dB ;磨损混凝土路面
72dB ;粗糙混凝土路面78dB。
三、公路噪声的危害
所谓噪声一般指对人们的正常生活、工作和健康产生不良影响
或使人厌烦的声声音。
1. 道路交通噪声对人的生理、心理的影响
高分贝的、长时间的道路交通噪声会损伤人的听力,导致人体
循环系统异常,内分泌失调,可引起心脏病、脑血管疾病、消化系
统疾病、神经系统疾病等多种疾病。同时高分贝的、长时间的道路
交通容易导致人们心情紧张、情绪变坏,并严重影响人们的休息和
睡眠质量。据研究,在40—45dB 的噪声刺激下,睡着人的脑电波
开始出现觉醒信号,这就是说40—45dB 的噪声就会干扰人的正常
睡眠:对于突发性的噪声在40dB 时可使10%的人惊醒。60dB 则
使70%的人惊醒。长此以往,人们就会感到烦躁,注意力不集中,
容易疲劳。影响工作质量。
2. 道路交通噪声对建筑物的损害
据有关资料显示,道路交通噪声对建筑物有一定的损害作用。
当建筑物的固有频率与噪声频率一致时。就会引起共振。使建筑物
的结构受到破坏。抗震能力下降,甚至倒塌。
3. 道路交通噪声对社会经济的影响
道路交通噪声引起社会成本的增加表现在住宅价格的降低、消
除噪音费用的增加、为分派有限的资源重新安排空间使用费用的增
加等方面。笔者通过调查发现,外界车辆干扰小,远离城市交通
干道的住宅小区每平方米售价要高出交通干道沿线住宅约10%—
30%。与此同时,随着人们生活水平的提高。用于改善居住环境的
费用越来越高,使得社会成本大大增加。
4. 道路交通噪声容易引发交通事故
司机在长时间的噪声环境中开车,容易产生疲劳现象。思维发
生紊乱,分散注意力,从而引发交通事故;行人在穿越马路时。如
果背景噪声过高,就会影Ⅱ向判断力。也会引发交通事故。
四、公路噪声的治理措施
1. 汽车工艺的改进
车辆行驶过程中产生的噪音主要来自发动机及车辆的震动,随
着汽车制造工艺的改进,发动机产生的噪声已经越来越小,同时,
减震性能越来越好,因此,车辆本身产生的噪声可以控制。
控制机动车辆交通噪声的最根本方法是从汽车机械原理出发的
噪音控制和从声学原理出发的噪音控制两类。前者是通过改进机械
设备结构、应用新材料来降噪,后者主要通过吸音、隔音、减震、
密封等措施控制噪声。
2. 降噪绿化林带
选择合适树种、植株的密度、植被的宽度,能吸纳声波降低噪
声,并能截留公路排水、防眩和美化环境等作用。
3. 声屏障技术
广义来讲,声屏障可以分为声障墙和防噪堤。我国华东地区高
速公路多采取高路堤,不适合防噪堤。声障墙可分为吸声式和反射
式两种,吸声式主要采用多孔吸声材料来降低噪音,陕西西三(西安-
三原)一级公路,贵州贵黄(贵州- 黄果树)一级汽车专用公路均
有试验研究,据测试,降噪效果达10dB(A);反射式声障墙主要
是对噪声声波的传播进行漫反射,使受保护区域噪声降低。
声屏障的优点是节约土地、降噪比较明显。由于可采用拼装式,
故有可拆换的优点。局限是:声屏障使行车有压抑及单调的感觉,
造价较高,如使用透明材料,又易发生眩目和反光现象,同时还要
经常清洗的费用。
4. 绿墙技术
所谓绿墙技术就是在高速公路两侧建造防噪堤并进行绿化美化
处理来降低交通噪声的方法。可以采用堆筑弃方或废弃物作为降噪
措施,其技术简单、廉价,能起到对环境综合治理,美化环境的效
果。工程弃方或废弃物堆筑高度、长度设计与声屏障尺寸设计相同,
设计时应按当地土质条件确定边坡坡度。
5. 以降噪为主要目标的综合治理方法
在一般的路段则可视具体情况,采用某一措施。例如在高速公
路路堤外的两侧,种植较窄的树林带,树林的特点是生长迅速、四
季长绿、枝叶茂盛。当经过噪声较敏感区如居民区、集镇时,增加
采用声屏障,在路堤上,主要采用声屏墙。
这样,一方面可降低噪声,另一方面由于有一定的绿化,也降
低了空气污染,在景观上也显得轻松、适怡、美观。
6. 低噪声沥青路面
低噪声沥青路面一般是指相对于普通密实沥青混凝土路面具有
降噪效果的路面。目前发现具有降噪效果的沥青路面有:多孔性沥
青路面、橡胶沥青路面、SMA 路面、超薄沥青混凝土路面及多孔
弹性路面等。
低噪声路面是一种新型的路面结构形式,能降低噪声3 ~ 5 分
贝,它能有效降低汽汽车轮胎与路面接触产生的气泵效应,具有低
噪声、防溅水、防反光、增强路面附着力等特点,能改善雨天及路
面的行车条件,提高驾车的舒适性与安全性,能有效地降低阳光下
路面的反光程度,能有效地提高路面的附着力。在结构耐久性方面,
低噪声路面的抗车辙能力很强,优于普通的密级配沥青路面。
五、结束语
公路交通噪声正在成为越来越严重的环境问题,在道路噪声防
止问题上,我们应该积极实施了一些可行措施对此进行治理,以改
善公路及周围的环境,提高人们的生活质量。
参考文献
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[2] 王旭东. 低噪声沥青路面结构设计研究[J]. 公路交通科
技.2003 年2 月刊
[3] 李健民. 城市道路交通噪声的危害及防治. 中国市政工程
[J].2003 年第4 期
关键词:绿化带;交通噪音;噪音衰减效果
Abstract: This paper introduces the treatment methods of traffic noise and traffic noise reduction using the advantage of green, with two aspects of the structure from its own characteristics and green plant greening research situation of traffic noise attenuation effect were discussed.
Keywords: green belt; traffic noise; noise attenuation effect
中图分类号:O422.8文献标识码:A 文章编号:
一、植物对交通噪音衰减效果的影响
1、植物器官在消减交通噪音中的作用
作为道路绿化带构成者的各种植物,其显微结构和枝叶所具有的特点对消减交通噪音起到了非常重要的作用。从微观角度看,在噪音经传播进入到植物体内部时,植物显微结构上的特点能够有效地降低声能,达到消减噪音的作用。以木本植物为例,其茎的木质部中聚集排列的导管就具有微穿孔板谐振腔吸声结构的特征;叶片细胞间隙可以看作是由很多近似平行的毛细管组成,声波在毛细管中传播时,声波受到黏滞力的作用引起噪音传播过程中的热损耗,而且根据毛细管吸声系数公式,毛细管愈细,噪音频率愈高,吸声系数就愈大。从宏观角度来看,植物对噪音的衰减是由植物枝叶的散射作用引起的。一般认为高频噪音环境下,叶型较大、叶表面被毛、枝叶相对繁茂的植物,其隔声效果较好。枝叶对噪音的消减作用是其对声波吸收和反射共同作用的结果,当声波入射到枝叶表面时,一部分声能在低频范围内转变为枝叶的固有频率,另一部分声能被树叶和树皮吸收,还有一部分声波被枝叶所反射。植物器官之间对于不同频率交通噪音的衰减效果是有一定差异的。另外,通过对典型路段的公路绿化带进行噪音衰减测试后发现,绿化带的噪音衰减与其胸高断面积呈极显著的正相关关系。同时,植物的分枝点高度也是影响降噪效果的一项重要因素。灌木一般具有较低的分枝点高度,其稠密的枝叶能够产生散射作用,从而较好地消减噪音。
2、不同树种在消减交通噪音效果上的差别
虽然针、阔叶树都有着良好的减噪效果,但哪一种树降噪效果好的问题,很多研究还有不同的看法。研究(1)认为树种的吸声量与树木的单位吸声量有关,浓密的枝叶有助于提高树木的单位吸声量,因此认为阔叶树比针叶树的吸声效果好。进而,通过试验也发现阔叶类的石楠相比针叶类的雪松能够更好地降低交通噪音。同时,也发现针叶林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、常绿灌木和落叶灌木的降噪效果依次减弱。在不同噪音频率下,针叶树和阔叶树的降噪效果也是各有差别。研究(2)发现,阔叶树仅对2KHZ以上的高频噪音的衰减能力很强,但针叶树的降噪效果则恰好与阔叶树相反。进而,得出的对于频率为500HZ~2KHZ的噪音,树木吸声量与其叶片数量成正比;对于频率大于2KHZ的噪音,阔叶树木的降噪效果要好于针叶树木以及得出的阔叶类植物对高频噪声有很好的衰减效果;中等叶子类植物对中频噪声有很好的衰减效果;针叶类植物对低频噪声有很好的衰减效果的这两项研究结果也印证了上述结论。总之,阔叶树和针叶树的降噪效果比较还存在一定的差异,目前很难一概而论,这需要排除因林带特征差异而导致的对单株树木降噪效果的影响,分噪音频率和树种,以单株植物作为研究对象进行深入研究。同时鉴于针阔叶树在不同噪音频率下的减噪特点和交通噪声中高频噪音增加的频谱特性,在实际应用中将针阔叶树搭配使用且多配置阔叶树会取得更好的噪音治理效果。近几年来,经过研究发现,除了乔木林带具有良好的降噪效果外,绿篱和草坪同样在衰减交通噪音上具有不可忽视的作用。同时,研究(3)发现,密植2a的草坪对高频率噪音具有良好的阻隔效果且当草坪高度为0.3m 时,其降噪效果最好。从以上研究结果中可以看出,目前对绿篱和草坪降噪效果的研究虽还处于初步阶段,但在城市未来的交通噪音治理中,绿篱和草坪也必将起到一定的作用。
二、绿化带结构在衰减交通噪音中的作用
有规则栽植植物所形成的绿化带作为一个有机整体,能够起到良好的减噪作用。对绿化带的高度、长度和宽度以及密度与排列形式等进行研究曾被认为要比研究植物的形态特征更为有效,因为前者对声波的扩散作用要优于后者对声波的吸收作用。
1、绿化带高度、长度和宽度对减噪效果的影响当声源和接收器高度与林带高度比值减小,声源和接收器距离与林带高度比值减小并且林带宽度与能见度比值增大时,林带的噪音衰减效果更好。绿化带高度对减噪效果的影响与声源和绿化带间的距离也有一定关系。当林带距声源点距离<4m时,高度为3.8m的林带降噪效果最好;当林带距声源点距离>4m时,高度>7m的林带降噪效果好。同时,为避免噪音绕射,绿化带应该沿噪音敏感目标两侧延伸到长度为绿化带到受声点距离的3倍以上距离。绿化带宽度是重要的降噪因子。殷爱华等在珠三角地区选取了具有代表性的16个树种的纯林进行降噪效果试验,结果表明,珊瑚树(Viburnumodoratissimum )和竹节树Caralliabrachiata)在10、20m 宽度下的降噪果比较好。经研究,能够有效减噪的绿化带最小宽度应为16m,最大宽度应为70m。在30m宽林带内随着林带宽度的增加,林带的降噪效果越明显,但是在30m宽度内随林带宽度的增加,噪音的降低速度有所下降。随着近年来研究的不断深入,绿化带宽度与降噪效果之间的关系也更加明确了。以乔木林带为例,其降噪效果随宽度增加而增大,满足线性回归方程:y=0.363x+0.354,决定系数为0.990。综上所述,绿化带的高度、长度和宽度均对消减交通噪音起到了重要作用。作为重要的降噪因子,绿化带高度、长度和宽度仍将继续在今后的研究中备受关注。
2、绿化带的密度和排列形式对减噪效果的影响
绿化带的能见度是指一个物体变得模糊不清的绿化带距离,有时作为绿化带密度的表征。研究(1)表明:乔木林带的降噪效果随能见度增大而降低且水平能见度受乔木林带密度、枝下高度、枝叶密度等因素影响;密度越大,枝下高度越低,枝叶密度越大的林带,其能见度越小。同时,发现乔木林带的噪音平均衰减系数k 与能见度n 具有良好的负相关性,可得到k=0.126-0.oo2n的关系式。但由于能见度在测量时比较繁琐,而且主观性较强,因此采用郁闭度来表征林带密度也成为一个方法。郁闭度是指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度,以林地树冠垂直投影面积与林地面积之比表示。研究(2)发现:噪音衰减和林带宽度与郁闭度的乘积存在线性关系,其线性回归方程为y=-0.215+0.112x1x2,其中,x1为林带宽度,x2为郁闭度。绿化带密度是和宽度一样重要的降噪因素,但目前只有能见度、郁闭度等部分表征绿化带密度的指标建立了与噪音衰减的关系,绿化带密度与噪音衰减建立直接关系还有待进一步研究。将声子晶体概念引入到植物降噪的试验中来,将植物材料作为声子晶体研究中的散射体,在研究不同类型、不同排列形式的植物材料对噪音衰减的作用后发现在低频范围内(f<500HZ),植物材料的周期性排列能够获得明显的噪音衰减。
三、绿化带对不同频率交通噪音的衰减效果
绿化带对不同频率的交通噪音存在不同的衰减效果。早在1978年,Borthwick就运用模拟的线声源代替实际交通车流的噪音源进行了现场测试,通过频谱分析表明,绿化带对交通车流较高频率噪音的阻挡效果比低频率噪音好。同时,T.Vikrant等的研究结果也表明了相似的结论:绿化林带的噪音衰减效果随噪音频率的增大而愈显著。但是,进而,其它研究认为当噪音频率<250HZ时,树木主茎数量和胸径大小与降噪效果成正相关性;当噪音频率在500HZ~2KHZ之间时,降噪效果取决于叶片数量;当噪音频率>2KHZ时,林带高度、树冠形状决定着降噪效果。总之,绿化带对不同频率交通噪音的衰减效果比较尚不能定论,研究结果的差异可能与树种、树龄及绿化带结构不同有关。
四、结语
从植物显微结构特点来阐明植物的降噪机理非常重要。但目前对此方面的研究还不够全面深入,因此应该加强相关研究从而完善植物降噪理论。阔叶树和针叶树的降噪效果比较是研究中的热点之一,但目前仍无统一结论。目前对绿篱和草坪的降噪效果研究还处于初步阶段,同时不同植物随季节变化的噪音衰减效果研究也较少,今后应当加强在这些方面的研究工作。
参考文献
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关键词:噪声控制;节能设计;住宅
中图分类号:TE08文献标识码: A
如今城市化进场的快速发展,人们的生活密度也越来越大,噪音带来的危害也随之加大。那什么是噪音污染呢?噪音污染,简而言之就是当噪声对人及周围环境造成不良影响时,就形成噪声污染。而对于居民区来说,噪音的来源是多样的。噪音不仅仅来自于交通、施工等,还有其它许多噪音源,这直接加大了噪音控制的难度,加重了问题的严峻性。下面先来探讨噪音污染产生的原因。
1噪音污染产生的原因
在城市布局越来越复杂的今天,噪音污染产生的原因也是复杂的。现在的居民小区的周围,普遍被交通干线所包围。在噪音污染中,交通的噪音污染程度最为严重。长期居住在噪音污染的小区中,居民的身体健康会渐渐受到损害,而造成不可磨灭的损伤。那么噪音污染产生的原因是什么呢?总的来说就是城市布局的不合理。在交通道路的布局过程中,忽略的交通产生的噪音对居民的影响。而日趋紧密的住宅,又加大了噪音的回音反射,使噪音污染更加严峻。同时,人们对于噪音的控制意识不高,普遍将噪音排除在污染之外,并未引起高度的重视,从而造成噪音污染的控制难度加大。
2 噪音的危害
2.1噪音对于听力的损伤
噪音对于人体的危害十分严重,直接的危害是听力损伤,人们在进入强噪音环境时,暴露一定时间,会感到双耳难受,甚至会出现头疼等感觉。离开噪音环境到安静的场所休息一定时间, 听力就会逐渐恢复正常,这种叫听觉疲劳.但是如果人们长期在强噪音环境下工作,听力得不到及时恢复,耳朵就会发生病变。若人突然暴露于极其强烈的噪音环境中,就会引起鼓膜破裂,严重时会致人死亡。
2.2噪音能引发多种疾病
因为噪音可以损害听觉器官,同时可以作用于大脑中枢神经系统, 以致影响到全身各个器官。由于噪音的作用,会产生头痛、耳鸣、失眠、全身疲乏无力以及记忆力减退。在高噪音中工作和生活的人们健康水平逐渐下降。
2.3噪音对正常生活和工作的干扰
噪音对人的睡眠影响极大,人即使在睡眠中,听觉也要受到噪音的刺激、噪音会干扰人的谈话,工作和学习实验表明,当人受到突然而至的噪音一次干扰,就丧失4 秒钟的思想集中。
2.4特强噪音对建筑结构的危害
一般的噪音对建筑物几乎没有什么影响, 但噪音在140 分贝时,对轻型建筑开始有破坏作用。
3噪音控制在居民建筑设计中的意义
对噪音加以控制意义重大。一个舒适的居住环境能够让人心情愉悦,同时能够降低能源消耗,减少对人体的损害。改善室内热舒适环境和降低建筑能源消耗是当前居住建筑采用节能的重要措施。近年来我国房地产业发展迅速,住宅业蓬勃发展,大量的新型住宅节能技术得到广泛的推广及应用,出台了一系列的相关标准和规范,对住宅节能事业的发展起到了促进和发展有着重要的意义。
4 居住区交通噪音防治措施
噪音首先是损伤听觉器官,然后来作用于大脑中枢神经系统,进而还会给人体的其它系统带来危害。一般来说交通噪音的治理主要是通过消除噪音源和将噪音进行隔离来实现。针对居住区的交通噪音防治可以从小区的具体选址以及区内外道路与交通的合理组织来着手,还可以通过绿化和建筑的合理布置来实现噪音的有效防治。现阶段,对交通噪音的治理,不外乎两个方面 :一是从源头消除噪音 ,二是将人与噪音之间用有限的措施隔离开来。居住区交通嗓声的防治可以从小区的选址、区内外道路与交通的合理组织、通过绿化和建筑的合理布置等方面来进行。
4.1 优化总体规划设计
生活中噪音的来源非常多,我们不可能杜绝噪声,因此,在这种情况下,为了改善人们的居住环境,首先就应该优化规划设计方案,采用缓和交通噪音的设计和技术方法,先从噪音声源入手,从源头消除噪音的产生。在居住区的没有交通噪音是不可能的,因此减少交通噪音的关键是控制车流量。对于居住区的建设,在确定其用地前应从声环境的角度论证其可行性。不能只追求“城市景观”而忽略其他方面的设计原则。要把噪音控制作为居住区建设项目可行性研究的一个方面,列为必要的基建程序。在住宅建成后,环境噪音是否达到标准,应作为验收的一个项目。
4.2 合理设置道路声屏障
在建筑物与干道间设置阻挡交通噪音直接传播来减低噪音水平的专门隔声屏障,这就使噪声在传播过程中得到削弱,比没有屏障时环境噪音有所降低。这个声屏障的损失是衡量声屏障性能的重要指标。一般有效的插入损失值在5~10dB(A)左右。高架道路宜采用透明材料制成的隔声屏障,既能有效隔音,又能保证视野开阔和城市景观不受影响。在隔声屏的投影地带内,其降噪效果与道路高度、宽度和车道数、声屏障的位置和高度、路边住宅的距离和高度等因素有关。设置声屏障应该多方面考虑,认真研究设计的可行性,做好实际降噪效果预测工作。建设隔声屏障毕竟投资较大,我们必须学习借鉴其他成功的案例,认真学习,确保隔声屏障的使用与美观性。广义地讲,地形的利用,诸如路堤、路堑、土堆都会产生一定的声学效果,我们必须结合地形及经济条件等选用,例如地面道路利用已有的绿化土堤作为声屏障是经济有效的办法,绿化土堤背向路边的面还可以兼作居民的休息地。
5 住宅建筑内部设计控制方法
(1)水泵机组。水泵机组是居住过程中主要的噪音源之一,因此恰当的选择水泵机组加以合理的设计,能够有效的减少其产生的噪音。
(2)水箱和蓄水池。住宅必备的两大基础设施就是水箱和蓄水池,而水箱又恰恰是居住过程中的噪音源之一。因此必须重视水箱和蓄水池的噪音问题。解决其噪音问题可以从以下两方面进行:首先是水箱的设置。在水箱设置的过程中,有许多方面值得注意。比如讲水箱设置在电梯机房纸上,则能够缓解水箱产生的噪音对居民的影响。与此同时,在选择水箱的时候,尽可能选择运转声较小的水箱,这样产生的噪音也会随之减小。其次是水箱进水管。在设计水箱进水管的时候,若设计合理,能够有效减小水箱进水声音。同时对水箱进行水位控制,也能够有效控制其产生的噪音。
(3)排水管。首先要注意排水管一定要尽可能的远离卧室。排水管的噪音比较大,离卧室太近则会影响居民休息。其次是要注意的是,在设计排水管的时候,立管和排出管相连接的时候要特别注意让支墩在立管之下。与此同时要将弯头部分包裹起来,这样做能够大大降低水流声音。在选择材料的时候,要注意选择有弹性的材料,这样也能有效减小水流冲击声。
6 结束语
如今随着人们对生活质量的要求越来越高,在选择住宅的时候,住宅的环境已经成为选择的重大因素之一。一个清静悠闲的居住环境,能够有效缓解工作一天的疲劳,让人心情愉悦。若住宅长期受到噪音污染,不仅让居民心情烦躁,久而久之对人的健康会造成不可磨灭的伤害。因此在设计住宅的时候,就要充分考虑其居住的合理性,同时运用技术将噪音污染降到最低,给人们营造一个舒适的居住环境。
参考文献
引言
振动与噪音是城市轨道交通的一个复杂问题,它与车辆构造、轮轨接触、轨道结构、道床路基、桥梁隧道、车辆运行速度以及周边环境都有着密切的关系。
为了降低振动和噪音对环境的影响,南京地铁先后对振感较强烈的钓鱼台、廖家巷居民区进行了现场勘查、以及对居民楼有影响的地铁隧道范围轨道结构、状态的全面检查,通过对地铁振动噪音产生的机理研究分析、振感强烈地段振动和噪音的检测,轨道结构改造的方案比选、现场改造实施等一系列措施,来控制相应的振动与噪音问题。
南京地铁振动噪音影响地段的现场情况
2.1地铁振感噪音较强烈地段的居民区情况
南京地铁一号线南北走向,贯穿南京市主要的商业、生活中心,而一部分地下隧道就位于居民区的下方,直接从建筑物旁穿过,钓鱼台小区就是一个典型的案例。
钓鱼台小区位于南京地铁一号线三山街站至中华门站区间上方,地铁隧道从小区180-182号居民楼东南侧下方斜穿而过。该建筑为三层居民楼,朝向为东西方向,长约24 米,宽约13米,建筑物距离隧道敞开段约为250米,其东侧为宽16.8米,河底标高4.4米的内秦淮河河道。该居民楼的具置以及与地铁隧道之间的相对位置和距离如图所示。
图1 钓鱼台180-182号居民楼与地铁本文由收集整理隧道之间的相对位置
图1所示,下行隧道中心线至钓鱼台 180-182 号居民楼南侧墙体之间的距离l1为11米;与钓鱼台180-182号居民楼处于同一截面处的上行和下行隧道中心线之间的距离l2为9米;该截面处隧道顶部至地面的距离h为6米。隧道在穿越内秦淮河河道时河底距隧道盾构顶部覆土最浅处 0.7 米。
2.2地铁隧道及轨道结构形式
地铁的隧道结构以及轨道结构都与居民楼的振动和噪音有着密切的关系,经过现场的勘查,南京地铁一号线三山街站至中华门站上下行钓鱼台段隧道结构形式为盾构法施工的圆形隧道,直径为 5 米,隧道顶部与地面的距离约为 6米。轨道线路为区间无缝线路,钢轨材质为u75v,规格是60kg/m的重型钢轨,扣件为dtⅵ2 型普通扣件,轨枕为预应力混凝土短枕,道床为混凝土整体道床,地段处于单线隧道曲线段,曲线半径为 400 米,曲线长为 125 米,同时曲线段位于33‰的坡道处,左、右线隧道的中心距离约为 9 米左右。
轨道结构减振降噪的综合控制措施
3.1打磨钢轨表面,使钢轨表面平滑化
消灭轮轨作用面的不平顺,使轮轨接触面平滑化是降低振动和噪声的关键措施之一。目前,轮轨平滑化的主要措施是打磨钢轨上的轮轨作用面,减少轮轨作用面的凹凸。
3.2处理无缝线路中的钢轨低接头
由于低焊头处轮轨冲击作用力大,也是引起轮轨之间振动的原因之一,故对此段线路的钢轨低焊头进行了处理,消灭了低焊头的存在,进一步控制了振动与噪声。
3. 3加装钢轨涂油器设备,减缓钢轨的磨耗
在轮轨作用面之间涂一些油脂,能在一定程度上改善轮轨之间的蠕动率和粘着系数,从而使得钢轨作用面甚至顶面的磨耗减缓,使轮轨之间的冲击力得以减缓。
3.4轨道结构对振动和噪声的控制
轨道结构主要由钢轨、扣件及轨下基础组成。根据振动理论,轮轨之间的振动噪声与轨道各部件的质量、刚度以及结构阻尼密切相关。轨道结构的减振降噪主要是通过改变结构参数来实现。
在综合减振措施的减振效果、材料经济投入、项目改造的施工工艺、以及方案的优缺点等参数,对轨道结构减震降噪方案进行比选后,同时再结合现场轨道、隧道结构等方面的具体调查,最终对南京地铁一号线三山街站至中华门站上下行钓鱼台段减振降噪措施的选型定为vanguard先锋扣件(见图2)。
图2vanguard先锋扣件结构示意图
这种结构由英国pandol公司设计,利用悬浮
的钢轨和轨座底板间的缝隙,解决轨道的振动和噪声控制问题。这个装置中,钢轨的顶部和翼部由大的楔形橡胶块支撑。钢轨的底部悬浮,橡胶块装在铸铁支架的一边,而支架或者通过侧翼固定在混泥土轨枕上,或者用螺栓和扣件固定在轨座板上。这个结构允许钢轨有很大纵向位移,同时约束横向运动。这种装置在振动传播过程中减振效果是很显著的。多个案例证明,减振降噪效果能达到10—12db。
在经过合理的轨道结构减振方案选型后,南京地铁对一号线中华门至三山街区间里程为k5+440—k5+550区段的扣件进行了更换改造,将原先的dtvi2型普通扣件更换为vanguard先锋扣件,上下行各改造110米,共计220米。现场更换扣件数量820套,施工工期一个月。
轨道结构减震降噪综合治理前后的数据对比
通过对南京地铁一号线三山街站至中华门站上下行钓鱼台段减振扣件的改造,以及结合轨道几何状态整治、钢轨打磨、钢轨涂油等一系列减震降噪措施的实施,钓鱼台180-182号居民楼的振动和噪音得到了有效的控制,同时通过委托第三方检测机构对项目改造实施前后振动噪音检测的数据可以看出,项目减振降噪的效果显著:
5.1项目改造前后居民楼的地面振动对比
列车通过时的地面振动检测是在钓鱼台180号一楼楼梯间的水泥地面上两个测点(a、b点)进行的,项目改造前后a、b两个测点的位置完全相同。根据 gb 10071-88《城市区域环境振动测量方法》的要求,在昼间 17:20—18:15 和夜间22:05—22:40 两个时段分别检测了列车通过时a 和b两个测点位置处的地面振动。
项目改本文由收集整理造后,地铁列车通过时,钓鱼台 180 号居民楼一楼楼梯间地面振动昼间的平均 z 振级分别为 58.3db(a)和 58.9db(b),检测数值均低于 gb 10070-88 标准规定的 75db的振动限值,夜间a和b测点的平均 z 振级分别为 56.7db 和57.4db,其最大值分别为 57.9db 和 58.5db,也都低于标准规定的 72db 的振动限值,。
5.2项目改造前后居民楼室内空气噪音对比
根据jgj/t 170-2009 《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》规定,在昼间 17:25—18:10 和夜间 22:10—22:30两个时段在钓鱼台180—182号居民楼202室,分别对5 辆列车通过时的室内空气噪声进行了检测。
表1给出了202室每辆列车通过时室内空气噪声的检测结果,以及 jgj/t 170-2009 标准规定的城市轨道交通沿线2 类区域(居住、商业混合区)昼间和夜间的室内噪声限值。
表1各辆列车通过时的202室内空气噪声 a声级检测结果
由表1可以看出,无论是昼间还是夜间,列车通过时钓鱼台 180-182 号 202 室的室内空气噪声均低于 jgj/t 170-2009 标准规定的城市轨道交通沿线2类区域建筑物室内二次辐射噪声限值。与项目改造前相比,列车通过202室昼间的室内空气噪声a声级下降了11.6db,夜间下降了 14.9db。
(一)加强领导。我局高度重视__治理工作,成立以局长欧阳雨为组长的校园及周边环境治理工作组,设立了工作办公室,明确专人负责收集上报治理工作有关情况,实行每日一统计、每周一调度、每月一总结的工作联系机制。局领导班子召开2次会议专题研究治理有关工作。结合本局工作职责,制定了操作性强的实施方案,确保治理工作按步骤有序推进。
(二)加强整治。我局着力对乱扔垃圾、占道经营、乱停乱摆、噪音扰民等影响__的5类不文明行为进行清理规范。我局集中人力在州二民中、县一中等县城多所学校临街面进行市容执法。一是疏通人行道秩序。以经营店面大门为限,对超店面摆放和悬挂的物[!]品协助业主作出清理,对未经审批的占道摊点一律进行取缔。在州二民中前,2家面馆出店摆放的灶台被移至店面以内,所有出店悬挂的雨阳棚被责令收回。县一完小出口巷子占道买菜摊点阻路十分严重,执法人员要求所有摊主将摊点移至中心市场,同时安排一名工作人员定点值守,防止整治后反弹。共规范占道摊点50多个,取缔违规摊点3个。二是保持交通畅通。加强摩托车停放管理,要求摩托车按惯例在人行道外边缘整齐停放,沿街停放车辆要求车主自行将车开走,对不听劝告的作出锁车处理,依法开具处罚通知单进行相关处罚,共处理违规停车12起。三是整治各种噪音。严格限制流动摊点的喇叭叫卖声,“北方馒头”等日常沿街叫卖的声音销声匿迹,在休闲广场,大型电子显示屏在“两考”期间停播,6月7日至12日期间停止一切有音响的健身娱乐活动,工作人员加强巡查,对出现的违规活动一经发现立即禁止,保障周边培英学校、实验小学安静的学习环境,共禁止经营性噪音22起,叫停有音响的校园周边文化娱乐活动8起。四是提升环卫工作效率。县环卫所增加学校周边保洁人员,各学校周边共安排24名环卫清扫工人,从上午6时至晚上11时实行两班制清扫,清运车辆运输次数由平时每天2次增加到3次,保证及时清空校园内外垃圾收储设施,日清运垃圾量达到13.5吨。五是注重整治后的维护。我局克服整治项目多、人员分散的困难,合理调派人力,安排8名执法人员、15名协管员在各校园周边定点值守,巩固保持整治效果不反弹。
一是工作经费十分紧张。为加强__整治后的维护,我局聘请了22名协管员,但是有关学校不愿分担相关费用,导致我局难以承担;二是人力投入过于分散。由于县城市容管理点多面广,而近期仅全县性的大型整治工作就有好几项,使我局投入__整治的人员相对不足。
下步我局将具体抓好以下三个方面的工作:
(一)继续加强宣传。坚持正面宣传,加强内部团结,及时整理工作信息,宣传我局校园周边整治成果,给执法人员鼓劲,争取工作主动,赢得社会各界支持。
日本:消除噪声靠“自律”
日本的《环境基本法》对噪音有明文限制:疗养部门和社会福利设施集中的地方,噪音白天在50分贝以下,夜里不能超过40分贝;市民居住区白天55分贝,夜里45分贝以下;住宅和商业、工业混合区域白天60分贝,夜里50分贝以下。达不到标准,有关部门会加以治理。
日本人在生活中处处都小心翼翼,生怕给别人添麻烦。白天很少见人影,也几乎看不到他们在院子里聊天。晚上一扇扇的窗户里亮着灯光,隐约可看见一家人在看电视,却很少能听见电视声或者说话的声音。城铁车站非常热闹,但从未听到过电车鸣笛。电车穿过小区,只有邻近铁路的人能听到,并没有达到吵闹的地步。高速公路上平时汽车川流不息,但声音并不算大,很少听到汽车司机摁喇叭。
瑞典:深夜不准用吸尘器
大多数瑞典居民小区规定晚上9时以后不准使用吸尘器,晚上10时后不准使用洗衣机。这样的规定虽然不是法令,但作为一种约定俗成的社会公德而被人们广泛接受。闹得太出格,会被其他邻居告到小区物业管理处;屡教不改的,很有可能被房东请出大门。临近周末的时候,在瑞典的许多居民小区里都可以看到这样一些业主留言:“各位邻居,我们将于今晚在家中宴请宾客,届时会有较高的声响,希望各位原谅。”
在瑞典,标准公寓配置的窗户都是3层玻璃,隔音效果十分突出。一些距离主要街道较近的小区,市政管理部门规定要给居民安装4层玻璃。
德国:限速降低交通噪音
城市是人类社会政治、经济、文化科技教育的中心,随着经济活动和人口的高度密集,它面临着巨大的资源与环境压力,中国城市经济一直保持高速增长态势,并且长期以来延续的是一种“高投入、高消耗和高排放”的粗放型增长模式,这带来了污染物的高排放,使得城市赖以存在的自然生态环境面临越来越严重的威胁城市化进程的加快,城市人口的激增,人民生活水品平的提高和消费的升级,都给原本越紧的城市资源、环境供给带来更大的压力。饮用水水源水质超标、垃圾围城、机动车污染、扬尘污染、油污染、废热废气污染等一系列问题随之出现,直接影响着城市居民的生活环境。城市环境基础设施建设难以支撑其可持续发展,特别是生活污水集中处理、生活垃圾无害化处理和危险废物处置等建设能力尤显不足。下面主要从环境要素和污染物的形态角度,介绍城市环境污染的有关问题。
(一)大气污染
城市中的空气污染源大致来自于以下方面:(1)工厂排放的大量粉尘和CO2、SO2等废气;(2)汽车尾气;(3)加油站,汽油泄露后蒸发形成的碳氢化合物是很强的致癌物质;(4)家庭中能源的消耗;(5)各种喷雾剂,如各种空气清新剂、杀虫剂,这些化学制品增加了空气中原来没有的成分,造成污染。
高速的城市化进程,工业、交通运输业的高速发展,甚至于石化燃料的大量使用,但是这些高速发展的代价就是让空气中多了很多污染物。大气的污染物包括了大量的废气、粉尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、臭氧等。这些物质一旦被排入大气中,就会让空气的质量严重恶化。严重的会让整个城市都被烟雾包围起来,让城市的居民被迫呼吸着受到污染的空气。且大气中的硫化物、氮氧化物在下雨的时候,随着雨水降临到地面,腐蚀到城市的生态环境,加剧建筑物、铁路、桥梁的腐蚀与破损,造成更大的经济损失。
(二)废水污染
城市水污染主要有几个方面:(1)工厂排水;(2)生活用水。家庭排放量正在逐步增加,据统计,50%的污水量是从家庭排放的;(3)农业上大量使用的化肥、农药,经过雨水的冲刷排到河流中污染地表水。
据环境部门监测,全国城镇每天至少有l亿吨污水未经处理直接排入水体。全国七大水系中一半以上河段水质受到污染,全国1/3的水体不适于鱼类生存,1/4的水体不适于灌溉,90%的城市水域污染严重,50%的城镇水源不符合饮用水标准,40%的水源已不能饮用,南方城市总缺水量的60%—70%是由于水源污染造成的。现有的数据已经很明显警告我们,如果我们在持续不关注水污染的发生,那么能够使用的水资源会越来越少,我国现在许多城市已经出现了供水危机。
(三)固体废物污染
固体废物按来源大致可分为生活垃圾、一般工业固体废物和危险废物三种。此外,还有农业固体废物、建筑废料及弃土。固体废物如不加妥善收集、利用和处理处置将会污染大气、水体和土壤,危害人体健康。
固体废物具有两重性,也就是说,在一定时间、地点,某些物品对用户不再有用或暂不需要而被丢弃,成为废物;但对另些用户或者在某种特定条件下,废物可能成为有用的甚至是必要的原料。固体废物污染防治正是利用这一特点,力求使固体废物减量化、资源化、无害化。对那些不可避免地产生和无法利用的固体废物需要进行处理处置。在生活废物中有毒有害物质非常多,主要有废电池(含有汞、镉、铅等有毒物质)、油漆、过期药物。废物中有毒有害物质一旦渗入土壤就污染了土地,农民种的蔬菜、粮食中也就可能含有有毒有害物质,通过食物链最终会危及人体健康。
(四)噪声污染
噪声有高强度和低强度之分。低强度的噪声在一般情况下对人的身心健康没有什么害处,而且在许多情况下还有利于提高工作效率。高强度的噪声主要来自工业机器(如织布机、车床、空气压缩机、风镐、鼓风机等)、现代交通工具(如汽车、火车、摩托车、拖拉机、飞机等)、高音喇叭、建筑工地以及商场、体育和文娱场所的喧闹声等。这些高强度的噪声危害着人们的机体,使人感到疲劳,产生消极情绪,甚至引起疾病。高强度的噪声,不仅损害人的听觉,而且对神经系统、心血管系统、内分泌系统、消化系统以及视觉、智力等都有不同程度的影响。噪音的恶性刺激,严重影响我们的睡眠质量,并会导致头晕、头痛、失眠、多梦、记忆力减退、注意力不集中等神经衰弱症状和恶心、欲吐、胃痛、腹胀、食欲呆滞等消化道症状。
噪音污染已经随着城市建设的不断加快,噪音污染已经成为城市污染。由于机动车辆数目的迅速增加,使得交通噪声成为城市的主要噪声来源。
二、
近年来,由于我国的各种城市建设不断增加,城市在不断的升级和更新,在城市变得越来越现代化的同时,城市污染正以与其相同或更快的速度扩展。过度的扩张已经引起了城市很多居住环境的不良反应,威胁到城市的发展与城市发展规划,因此解决城市中的环境问题已经成为了城市规划中不可缺少的问题之一。但我国主要负责各个县市城市规划的规划局在城市建设上面对环境的管理比较缺乏,城市规划局大都是从整个城市的整体规划上着手考虑,但是对城市建设而带来的各种环境的污染,水污染的不断产生,空气污染的增强、噪音污染的增加,对于这些造成的环境破坏的各种问题都没有详细进行考虑。都是带有当环境问题发生了恶化在去解决的态度进行规划城市的发展,但是等待环境已经恶化在解决的方法,需要花费比在建设初期就注意环境问题更多的成本与社会资源。因此,如何在城市规划初期就解决城市中的环境问题,成为了城市环境保护的重点。
三、我国城市规划中环境保护整治措施
城市基础设施是城市赖以生存和发展的基础。一个现代化的城市没有现代化的城市基础设施,一日都无法运营。城市环境基础设施,是指与环境保护密切相关的基础设施,是城市保护环境的重要手段,如城市供气系统、集中供热、集中城市污水处理厂及污水截留管网,垃圾收集、运输及无害化处理设施、绿化等等。
在城市高速发展的同时,作为城市的居民不能够因为需要享受当前的高科技带给我们的各种生活,而忘却了给子孙后代带来幸福的绿色天地。我国党和中央政府非常重视城市规划的环境与发展的问题。全国各地在20多年的城市发展以来,各大城市规划都将城市中污染严重的工业污染源,搬出城市的中心,集中分配到城市的郊区,并在郊区建设不少污水、污气、废品废料处理厂等等,并严格控制有污染的厂房所排出的各种污染物。
在城市生活的居民中,城市建设已经将城市的环境保护作为一项重要的规划之一,在新建的道路、住房、交通通讯等基础设施里,城市规划都会种上大量的花草树木,防止各种污染的再次发生。
(一)大气污染综合整治规划
大气污染的治理应根据城市的能源结构与交通状况确定首要污染物即浓度高、范围广、危害大的污染物,便于治理时有的放矢、对症下药。大气污染中城市规划的治理方法主要是:
1.工业合理布局:这是解决大气污染的重要措施。工厂不宜过分集中,以减少一个地区内污染物的排放量。另外,还应把有原料供应关系的化工厂放在一起,通过对废气的综合利用,减少废气排放量。
2.减少交通废气的污染:减少汽车废气污染,关键在于改进发动机的燃烧设计和提高汽油的燃烧质量,使油得到充分的燃烧,从而减少有害废气。
3.绿化造林:茂密的林丛能降低风速,使空气中携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平,有的有绒毛,有的能分泌粘液和油脂,因此能吸附大量飘尘。蒙尘的叶子经雨水冲洗后,能继续吸附飘尘。如此往复拦阻和吸附尘埃,能使空气得到净化。
(二)水污染综合整治规划
截至2007年底,中国污水处理能力约为8000万吨/日,城市污水处理率为58%。根据十一五规划,预计到2010年,污水处理能力将达到1万吨/日,届时城市污水处理率将达到70%。污水处理主要分为生活污水的治理和工业污水治理。生活污水主要的污染物是有机物,工业污水主要的污染物则比较复杂。分为很多种,不同的工业污染物会造成不同程度的水污染。根据各个城市水污染的严重程度,城市规划应该采用下列措施进行:
1.提倡节约用水,鼓励城市居民重复利用废水。并把不能在用的废水经过简单处理后在倒入排水管道。
2.划分区域用水,对于城市的每个重点区域都建设废水处理厂,利用各种自然净化手段,对污水进行处理,采用新的科技和方法将水净化,不能让污水直接排入江河湖海中。
(三)固体废物综合整治规划
城市生活垃圾处理的方式主要有两种:垃圾填埋和垃圾焚烧。目前我国生活垃圾填埋场建设正处于稳步推进阶段,在建设过程中要注意节约土地资源、减少填埋场污染、加强填埋气体回收利用。垃圾焚烧处理主要适合于可燃垃圾,对于土地资源非常宝贵的东部沿海城市,焚烧处理会逐步发展成为这一地区生活垃圾处理的重要手段。
(四)噪声污染综合整治规划
噪音控制在技术上虽然现在已经成熟,但由于现代工业、交通运输业规模很大,要采取噪音控制的企业和场所为数甚多,因此在防止噪音问题上,必须从技术、经济和效果等方面进行综合权衡。在控制室外、设计室、车间或职工长期工作的地方,噪音的强度要低,城市规划的时候可以分别采用隔声、吸声、减振、消声等技术进行治理,减少噪声污染。在库房或少有人去车间或空旷地方,城市规划的时候可以适当的放松要求,即建设该处的城市绿化水平,减少城市噪声。
四、总结
城市环境是城市居民赖以生存的基本条件,是城市经济得以持续稳定发展的物质基础,也是标志城市社会文明的象征。在实际的城市规划各种污染上,我们需要具体问题具体解决,对城市污染中的大气污染、水资源污染、固体污染、噪音污染进行有针对性的治理与解决。运用现代环境科学的理论和方法,在更好地利用自然资源的同时,深入认识和掌握污染和破坏环境的根源和危害,有计划地保护环境,预防环境质量的恶化,控制环境污染,促进人类与环境协调发展。
参考文献:
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【关键词】 成因 成本 拥挤 流量 速度
随着经济的快速发展,人民生活质量的日益提高,城市的拥挤程度也越来越高,不仅是人的拥挤,而且也有车的拥挤。城市拥堵问题成为我们亟须解决的一大难题。
一、城市道路拥堵的原因
城市道路的拥堵给人们的生活带来了很大不便。然而,对于城市拥堵想象大多数人都会认为“罪魁祸首”是私家车的增多,当然,这也是一个不能排除的原因。但是,造成这种现象的最根本的原因与城市的长期发展规划、城市自身的发展状况以及城市的管理制度等都脱不了干系。
1、城市商业中心、文化中心分布的不合理性
在中国,大城市的商业中心与文化中心一般都聚集在一起,就像中国国际大都市北京和上海一样,在上海,人民广场的繁华其他城市无可比拟,上海市人民政府,南京步行街都在那里,直接导致了人民广场的客流量比别的地方要多,而且人民广场又与上海外滩毗邻,旅客流量也是造成拥挤的不容小觑的一大因素。在北京,最典型的天安门广场附近的西单、王府井都是聚集客流量的地方,购物的、办公的,都往那儿去,直接导致了拥挤。但是,城市的交通拥挤并不能主要归结于商业中心与文化中心的毗邻,商业中心和文化中心分布不合理只是其中一个比较大的因素。
2、同种产业经济的聚集性
人们习惯于将属于同种行业的经济实体往一个地方聚集,而且往往就是这个地方聚集了同种行业的经济实体之后,连带周边的住宅、餐饮娱乐场所也会发展发达起来。自然而然,这个地方的人流量就会多,人口就会变得稠密,交通也必然会渐渐变得拥挤。因为,人多的地方车就会多,车多的地方,拥堵现象就容易发生。但是,这个我们只能把它归为造成城市拥堵现象的原因之一,至于它的解决方案,基本上只有一条,那就是在道路上做文章,改善道路状况。
3、旧城市新建设的难度大、成本高
中国的大城市大多都是老城市一步步发展过来的,因为祖先们的关于城市建设方面的经验与知识的有限性,老城市的建设根本就不可能容得下现在的交通,因此,从老城市建设成适应现代交通的城市,其难度可想而知。单单关于老城区拆迁的问题,就涉及到好多的问题。比如,拆迁的赔偿问题,拆迁人员的安置问题,就这两个方面需要的资金和人力的投入就已经很大了。
4、城市发展与经济发展的不协调性
我国的经济发展速度上升迅猛,人们的生活条件也日益优越,走上道路的车子也日益增多。而且,随着经济上升、生活改善,人们出行率越来越高,车流量一直都是居高不下的。但是,城市发展特别是交通设施的发展远远跟不上人们生活水平的提高,主要是因为交通设施是工程建筑,它的建设时间长、资金投入大,并且是固定无转移的。要解决他们两者之间的不协调性,不仅需要投入巨大的金额,还需要先进的科学预测与先见性。
二、城市道路拥堵的成本分析
城市拥堵不仅给居民个人造成了出行成本的增加,也在宏观方面提高了成本的消耗。在徐兵和盛玉奎的《试论城市道路交通拥挤成本》一文中,比较全面的对城市道路拥堵所带来的时间成本、环境成本、能源成本和社会成本等方面进行了分析。本文对城市道路拥堵的成本是从经济成本和环境成本两个主要方面进行分析,其中经济成本主要包括时间成本、燃油消耗成本和其他经济成本,环境成本主要包括噪音成本和污染物排放成本。同时,本文的成本分析是基于格林希尔特宏观流模型的,并结合定性与定量的方法。
1、格林希尔特宏观流模型(Green shield’s Macroscopic Stream Model)
根据格林希尔特宏观流模型知道车速―密度表达式为:
v=vf-[]×k(1)
其中,v系车流密度k下的平均速度;vf系自由速度;kj系车流堵塞密度;k系车流密度。
图1表示当车流密度趋于零时,车流的平均速度趋于自由速度。而且,显然:
q=k×v (2)
其中,q系车流量,即单位时间内通过的车辆。
将式(1)代入式(2)得:
q=vf×k-[]×k2(流量―密度函数) (3)
再将k=代入式(1),得出v,再代入式(2)得:
q=kj×v-[]×v2 (流量―速度函数) (4)
要求出流量最大时,密度与速度的取值,先将式(3)对k一阶求导=0,得:vf-×2×k=0k= (5)
令k0=,再将式(5)代入式(3),得:qmax=vf×-×()2=,所以:v0=vf-×v0=。即:当q取最大值时,v0=,k0=。
流量与密度、流量与速度的关系如图2、图3所示。
2、城市道路拥堵的经济成本
城市道路拥堵的经济成本指的是道路拥堵给社会带来的经济损失,主要包括时间成本、燃油消耗成本和其他经济成本。
(1)城市道路拥堵的时间成本。在车流量为q的条件下,设车流速度为v=v(t),显然地,车流速度函数v=v(t)是单调函数,所以令t=f(v)为v=v(t)的反函数,同时取(4)式q=q(v)=kj×v-[]×v2,则利用求根公式求解该流量―速度函数,可得:
v=±(6)
那么:
t=f(v)=f{±} (7)
其中,反函数t=f(v)为减函数。
结合图2分析得:
在Ⅰ区内,v=+随着车流量q的逐渐增加至qmax,用户行驶速度v从自由流车速vf逐渐下降直到v0=,表明用户在道路上的行驶速度逐渐变小,所消耗的时间t=f(v)=f{+}也逐渐增大;在Ⅱ区内,随着道路拥挤加剧,车流量q减少,v=-下降至完全堵塞,表明用户直接被堵在路上,所消耗的时间为t=f(v)=f{-}。
我们可以简单地想象,如果车辆行驶者在因交通堵塞而浪费的时间里,做的是创造财富的事情,那么他们所创造出来的财富就是因交通堵塞而付出的成本,也就是所谓的机会成本。
(2)城市道路拥堵的燃油消耗成本。众所周知,汽车的行驶靠的是燃料和发动机以及汽车其他部件的共同作用。因此,城市道路拥堵势必会造成燃料的消耗。现在汽车使用的燃料多为汽油和柴油,而石油和柴油的原材料均为石油,而且,石油还是非再生资源。假设在汽车行驶过程中道路总流量为q,汽油机车占流量的g%,柴油机车占流量的d%;再假设在自由车速状态下,汽车行驶时间为Tf,单位时间内汽油机车的汽油平均消耗量为qfg,单位时间内柴油机车的柴油平均消耗量为qfd;而在车流量饱和状态下,汽车行驶时间为Tc,单位时间内汽油机车的汽油平均消耗量为qcg,单位时间内柴油机车的柴油平均消耗量为qcd。则在道路拥堵的状态下,汽车的燃油消耗的增量成本为:C=(g%×q×qcg+d%×q×qcd)×Tc-(g%×q×qfg+d%×q×qfd)×Tf。
城市道路的拥堵造成了汽车的频繁加减速,而且还使汽车不断地刹车、启动,各种汽车功率的突然变化,都会引起能源的增量消耗,汽车在行驶过程中变化的幅度越大,消耗的能源也就越多。
(3)城市道路拥堵的经济成本的数学表达式。城市道路拥堵造成的经济成本不仅包括时间成本和燃油消耗成本,还包括一些其他的经济成本,在谢旭轩等的《北京市交通拥挤的社会成本》一文中,总结了交通拥堵所带来的其他经济成本主要包括车辆折旧、交通事故和对当地经济影响等。
用数学表达式表达城市道路拥堵的经济成本为:C=Q(T,E,OE),其中,T为时间成本,E为燃油消耗成本,OE为其他经济成本。
3、城市道路拥堵的环境成本
城市道路拥堵的环境成本主要包括污染物排放成本和噪音成本。
(1)城市道路拥堵的污染物排放成本。汽车尾气中含有150―200种不同的化合物,其主要有害成分为:CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2S以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染等。其中,对人类危害最大的有一氧化碳、氢碳化合物、氮氧化合物、铅的化合物及颗粒物。而且,汽车尾气的颗粒物中含有强致癌物苯并(a)芘,当空气中的苯并(a)芘浓度达到0.012微克/立方米时,居民中得肺癌的人数就会明显增加。汽车尾气的排放不仅对人类产生危害,对植物也有毒害作用。尾气中的二次污染物臭氧、过氧乙酯基硝酸脂,会使植物叶片出现坏死病斑和枯斑。同时,乙烯也可影响植物的开花结果。
应用美国MOBILES模型得出的城市道路交通的污染物排放量计算公式为:
teq=(10-6×pi×mi×efiw×)
其中,teq为污染物的总排放量(单位:t);pi为i类车的数量(单位:辆);mi为i类车启动时间(单位:h);efiw为i类车w种污染物的排放因子(单位:g/h)。
美国MOBILES模式将机动车分为7类进行计算:轻型汽油机车辆;轻型汽油机卡车;重型汽油机车辆;轻型柴油机车辆;轻型柴油机卡车;重型柴油机车辆;摩托车。
为了消除因为城市道路拥堵带来的大气污染所投入成本主要包括时间成本、资金成本和劳动力成本等,这些成本都可以用资金成本来表示,为:
teq×c×(F/A,i,n)
其中,c为每单位污染排放物的治理成本,A为每年投入大气污染治理的资金,i为银行年利率,n为治理大气污染的总年数。
(2)城市道路拥堵的噪音污染。结合李超等的《基于速度-流量关系模型的公路噪声预测方法》和康春玉的《对常用的几种公路交通噪声预测模式的探讨》中的相应观点,计算城市道路拥堵的噪音污染可以采用公路建设项目环境影响评价规范(JTG B03-2006)推荐的噪声预测模式,也是交通部推荐的噪声预测模式,为:
LAeq j=LAeq (j,i)=[Loi+10×lg()+L距离+L地面+L障碍物-16]
LAeq交=10×lg[(10)]+L1
式中:LAeq (j,i)表示第j车道上第i种车型车辆的小时等效噪声,dB;Loi表示该车型车辆在参照点(7.5m处)的平均辐射噪声及,dB;Ni表示第i种车型的小时交通量;f(q)表示车流的速度,即f(q)=+
;T为计算等效声级的时间; L距离表示距噪声等效行车线距离r的预测点处的距离衰减量,dB;L地面表示路面吸收引起的交通噪声衰减量,dB;L障碍物表示噪声传播途中障碍物的障碍衰减量,dB;LAeq交表示公路交通噪声小时等效声级,dB;L1表示道路曲线或者有限长路段引起的交通噪声修正量,dB。
噪音污染会给人带来生理上和心理上的危害,比如:损害听力、损害视力、有害于人的心血管系统、影响人的神经系统以及影响睡眠造成疲倦。
(3)城市道路拥堵造成环境成本的数学表达式。城市交通系统对环境的污染不仅包括了上面的大气污染和噪音污染,还包括电磁波污染、光污染等其他污染。因此,城市道路拥堵造成的环境污染成本的总数学表达式为:
C=F(A,N,O)
其中,A为大气污染;N为噪音污染;O为其他污染。
4、城市道路拥堵的社会成本
城市道路拥堵带来的经济成本和环境成本可以统称为社会成本,因为不管是经济成本还是环境成本,它所影响的都是整个社会,而非个人。在时间方面,浪费的交通堵塞的时间如果是用在创造财富上,不仅创造的是个人财富,而且也是社会财富,这也是社会机会成本的一部分;在环境方面,因为交通拥挤对环境造成的影响,不是影响到一个人或是一个团体,而是在这个社会中的每一人,每一个棵植物,每一个动物,而且对环境造成的污染,治理的费用是从人们的税收中提取的,因此在环境方面不仅带来了经济成本也带来了福利成本;在能源方面,因为我国大多使用的是非再生资源,因此在道路交通拥挤时消耗的能源是额外的,而且资源是属于大家,所以这部分额外消耗是社会成本中一部分。
用数学表达式将城市道路拥堵的社会成本表达为:C=
(Ct+Cec+Coe+Cn+Cp+Co),其中,Ct是时间成本,Cec是燃料消耗成本,Coe是其他经济成本,Cn是噪音污染成本,Cp是污染物排放成本,Co是其他社会成本。
三、结语
本文对城市道路拥堵的原因从四个方面进行了定性分析,然后以格林希尔特道路宏观流理论为理论基础,运用定量和定性的方法分析了城市道路拥堵的社会成本。不管从经济上来讲,还是从环境方面来讲,城市道路拥堵都给人们的生活带来了影响和损失。但本文对城市道路拥堵的社会成本的定量分析还需要大量的数据支持,因此还需要大量的研究和调研。
【参考文献】
[1] 黎明、段万春:道路交通拥挤成本的博弈分析及其运营对策[J].交通科技,2007(2).
[2] 徐兵、盛玉奎:试论城市道路交通拥挤成本[J].山西建筑,2007(3).
[3] 许薇、贾元华:城市道路交通拥堵问题的博弈分析[J].交通科技,2006(2).
[4] 李超、刘小明、荣建:基于速度―流量关系模型的公路噪声预测方法[J].公路,2009(2).
关键词:城市规划环境保护城市居民城市污染
一、前言
近年来,由于我国的各种城市建设不断增加,城市在不断的升级和更新,在城市变得越来越现代化的同时,城市污染正以与其相同或更快的速度扩展。过度的扩张已经引起了城市很多居住环境的不良反应,威胁到城市的发展,因此解决城市中的环境问题已经成了城市规划中不可缺少的问题之一。但我国主要负责各个县市城市规划的规划局在城市建设上对环境的管理比较缺乏,规划局大都从城市的整体规划进行把控,对城市建设带来的各种环境污染没有进行详细考虑,一般是带着当城市环境发生了恶化再去解决的态度进行城市的规划。但是当环境已经恶化再去解决,需要花费比在建设初期就注意环境问题更多的成本与社会资源。因此,如何在城市规划时期就解决城市中的环境问题,成为了城市环境保护的重点。
二、我国城市环境现状
城市是人类社会政治、经济、文化科技教育的中心,随着经济活动和人口的高度密集,它面临着巨大的资源与环境压力,中国城市经济一直保持高速增长态势,并且长期以来延续的是一种“高投入、高消耗和高排放”的粗放型增长模式,这带来了污染物的高排放,使得城市赖以存在的自然生态环境面临越来越严重的威胁。城市化进程的加快,城市人口的激增,人民生活水平的提高和消费的升级,都给原本紧张的城市资源、环境供给带来更大的压力。饮用水水源水质超标、垃圾围城、机动车污染、扬尘污染、油污染、废热废气污染等一系列问题随之出现,直接影响着城市居民的生活环境,城市环境基础设施建设难以支撑其可持续发展。以下是我国近年来在城市发展过程中所出现的一些环境问题。
(一) 水体污染问题突出。
由于城市人口的急剧增长和工业的飞速发展,大量的污水没有得到妥善的处理而直接排入水体,致使水环境遭到严重的破球。2010年,全国地表水国控监测断面中,劣Ⅴ类水质断面比例为20.8%,西南诸河、海河、长江、黄河等水系共有40个断面出现铅、汞等重金属超标现象。全国十大流域中,除了珠江流域污染较轻之外,其他九个流域支流都受到不同程度的污染,湖泊富营养化呈迅速增长趋势,近岸海域的环境质量下降。
(二)城市大气质量严重恶化。
工业和交通运输业迅速发展以及化石燃料的大量使用,将粉尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、臭氧等物质排入大气层,使大气质量严重恶化。我国大气污染属“煤烟型”污染,全国城市空气中总悬浮微粒浓度普遍超标,据世界卫生组织调查,近年我国华北、华中和华东地区总悬浮微粒平均浓度大于80微克/立方米,远远高于世界卫生组织规定的10微克/立方米的标准。由大气污染引起的温室效应和臭氧层破坏更是直接地威胁到人类的生存。
(三)噪声扰民现象普遍存在。
城市噪声也是城市环境污染的一个重要方面。目前.我国多数城市处于中等噪声污染水平,全国209个省控城市区域环境噪声平均等效声级处在436―66 6分贝之间。城市噪声污染投诉在各类环境污染投诉中所占的比例最高,而且有逐年增加的趋势。噪声的污染源按其贡献率大小依次为生活噪声、交通噪声、工业噪声和建筑工地噪声。
(四)固体废物污染严重。
固体废物按来源大致可分为生活垃圾、一般工业固体废物和危险废物三种。我国大多城市在垃圾收集和处置方面还处于很落后的阶段,因垃圾收集设施缺乏,导致生活垃圾沿路随意丢弃,气味难闻。特别是在城乡结合部,由于该地区处于未完全城市化,城市和村庄并存,市政设施未形成系统,各村庄丢弃的垃圾到处可见,并由此导致垃圾渗漏流进水体,进而污染城市的各景观水体,影响整个城市的环境。
三、我国城市规划中环境保护措施
城市基础设施是城市赖以生存和发展的基础。一个现代化的城市没有现代化的城市基础设施,一日都无法运营。城市环境基础设施,是指与环境保护密切相关的基础设施,是城市保护环境的重要手段,如城市供气系统、集中供热、集中城市污水处理厂及污水截留管网,垃圾收集、运输及无害化处理设施、绿化等等。
在城市高速发展的同时,作为城市的居民不能够因为需要享受当前的高科技带给我们的各种生活,而忘却了给子孙后代带来幸福的绿色天地。我国党和中央政府非常重视城市规划的环境与发展的问题。全国各地在20多年的城市发展以来,各大城市规划都将城市中污染严重的工业污染源,搬出城市的中心,集中分配到城市的郊区,并在郊区建设不少污水、污气、废品废料处理厂等等,并严格控制有污染的厂房所排出的各种污染物。
城市环境保护规划是城市规划的重要组成部分,它是在城市总体规划中城市的性质、规模、发展方向的基础上,依据对城市环境质量现状的调查分析所制定的以保护人类的生存环境、减少污染、节约能源为目标的规划体系。按照我国环境保护应“坚持经济建设、城乡建设与环境建设同步规划、同步实施、同步发展,实现经济效益、社会效益和环境效益协调统一”的总方针和总战略,在城市规划中可以从以下几个方面来进行考虑:
(一)大气污染综合整治规划
大气污染的治理应根据城市的能源结构与交通状况确定首要污染物(即浓度高、范围广、危害大的污染物),便于治理时有的放矢、对症下药。大气污染中城市规划的治理方法主要有:
1.工业合理布局:这是解决大气污染的重要措施。工厂不宜过分集中,以减少一个地区内污染物的排放量。另外,还应把有原料供应关系的化工厂放在一起,通过对废气的综合利用,减少废气排放量。
2.减少交通废气的污染:减少汽车废气污染,关键在于改进发动机的燃烧设计和提高汽油的燃烧质量,使油得到充分的燃烧,从而减少有害废气。
3.绿化造林:茂密的林丛能降低风速,使空气中携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平,有的有绒毛,有的能分泌粘液和油脂,因此能吸附大量飘尘。蒙尘的叶子经雨水冲洗后,能继续吸附飘尘。如此往复拦阻和吸附尘埃,能使空气得到净化。
(二)水污染综合整治规划
截至2010年年底,污水处理能力为1万万吨/日,城市污水处理率为70%。污水处理主要分为生活污水的治理和工业污水治理。生活污水主要的污染物是有机物,工业污水主要的污染物则比较复杂。分为很多种,不同的工业污染物会造成不同程度的水污染。根据各个城市水污染的严重程度,城市规划应该采用下列措施进行:
1、提倡节约用水,鼓励城市居民重复利用废水。并把不能再用的废水经过简单处理后在排入市政排水道。
2、划分区域用水,对于城市的每个重点区域都建设废水处理厂,利用各种自然净化手段,对污水进行处理,采用新的科技和方法将水净化,不能让污水直接排入江河湖海中。
(三)固体废物综合整治规划
城市生活垃圾处理的方式主要有两种:垃圾填埋和垃圾焚烧。目前我国生活垃圾填埋场建设正处于稳步推进阶段,在建设过程中要注意节约土地资源、减少填埋场污染、加强填埋气体回收利用。垃圾焚烧处理主要适合于可燃垃圾,对于土地资源非常宝贵的东部沿海城市,焚烧处理会逐步发展成为这一地区生活垃圾处理的重要手段。
(四)噪声污染综合整治规划
噪音控制在技术上虽然现在已经成熟,但由于现代工业、交通运输业规模很大,要采取噪音控制的企业和场所为数甚多,因此在防止噪音问题上,必须从技术、经济和效果等方面进行综合权衡。在控制室外、设计室、车间或职工长期工作的地方,噪音的强度要低,城市规划的时候可以分别采用隔声、吸声、减振、消声等技术进行治理,减少噪声污染。在库房或少有人去车间或空旷地方,城市规划的时候可以适当的放松要求,即建设该处的城市绿化水平,减少城市噪声。