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摘 要

本文旨在提出一种用于中国内河航道交通噪声环境影响评价的预测模型。在国内，发展的用来预测内河航道交通噪声暴露水平的模型首次考虑了水面状况和水面吸收的影响。分析结果也表明，内河航道交通噪声暴露水平会受水面的影响。该模型在原有德国Schall 03模型基础上进行了改进，在预测方程里增加了水面状况和水面吸收衰减修正项。结果表明，该模型预测的噪声水平与实测值有较好的相关性。此外,相比于现有模型（德国Schall 03模型、改进后的美国联邦公路管理局（FHWA）模型、德国Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen（RLS 90）模型），发展的模型具有更高的精度。总的来说，本文所建立的模型可以应用于中国内河航道交通噪声的暴露水平评估中。

关键词：内河航道，Schall 03模型，水面影响，船舶交通噪声

Abstract：This paper aimed at proposing an inland waterway traffic noise prediction model for environmental assessment in China. The study was the first to predict inland waterway traffic noise levels considering water surface condition and absorption influence in China. The analysis results indicated that the inland waterway traffic noise exposure levels can be influenced by water surface. The model was developed based on the Germany Schall 03 model by adding the water surface condition and absorption correction terms to the governing equations. Results showed that the predicted noise levels by the developed model correlated well with the measurements. In addition, the developed model had higher precision compared with the existing models such as the Schall 03 model, the modified US Federal Highway Administration (FHWA) model and the modified Germany Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS 90) model. The proposed model can be utilized to assess inland waterway traffic noise exposure in China.

Keywords：Inland waterway, Schall 03 model, water surface influence, vessel traffic noise

目 录

1 绪论 6

1.1 内河航道噪声的污染现状 6

1.2 发展内河航道交通环境噪声影响评价模型的重要性 6

1.3 各国发展的铁路交通噪声预测的模型 6

1.4 基于德国Schall 03的内河航道交通噪声预测模型 6

2 材料与方法 7

2.1 数学模型 7

2.2 平均辐射水平L_m,E,k 7

2.3 噪声指向效果引起的衰减修正D_l,k 9

2.4 传播距离引起的衰减修正D_S,k 9

2.5 空气吸收引起的衰减修正D_{L, k} 9

2.6 地形及气象引起的衰减修正D_BM,k 9

2.7 障碍物、建筑物、林木等引起的衰减修正D_rarr,k 10

2.8水面吸收衰减系数 10

2.9 有限航道修正 10

2.10 现场测量 11

3 结果与讨论 13

3.1 模型验证 13

3.2 模型比较 14

结 论 17

参考文献 18

致 谢 20

1 绪论

1.1 内河航道噪声的污染现状

尽管内河航运交通不是城市环境噪声的主要来源，但实质上与公路、铁路一样，同样可对两岸居民的生产、生活活动造成较大的烦扰，特别是在夜晚，其会扰乱内河航道附近居民的睡眠^[1]。然而，与汽车和火车不同的是，内河航道船舶发出的噪声还没有得到政府和公众足够的重视^[2]。随着航行船舶数量的增加，内河航道的噪声污染势必会进一步加剧。因此，在新建内河航道的规划和设计、现有航道的改造中，有必要采取措施降低船舶噪声的污染水平。

1.2 发展内河航道交通环境噪声影响评价模型的重要性

交通噪声预测模型在城市内河航道的规划、设计以及现有航道交通噪声条件变化的评估中扮演着重要的角色^[3]。然而，除了美国的FHWA模型、德国Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen（RLS 90）模型^[4]，对内河航道交通噪声进行预测还一直缺乏合适的方法。因此，负责航道设计的人员不得不使用铁路交通噪声预测模型来评估内河航道交通噪声的暴露水平。鉴于此，基于铁路交通噪声预测模型并考虑我国目前内河航道实际的交通状况，发展一个内河航道交通噪声环境影响评价模型将是有趣的研究。

1.3 各国发展的铁路交通噪声预测的模型

目前，各国已经发展了许多应用较为广泛的铁路交通噪声预测模型^[5]。典型的主要包括美国联邦铁路管理局交通噪声模型^[6]、日本铁路综合技术研究所设计的模型^[7]、奥地利Önorm S5011 and ÖAL28模型^[8]、法国Guide du Bruit（GdB）模型^[9]、丹麦Beregning af støj fra jernbaner模型^[10]、德国Schall 03模型^[11]、挪威和瑞典的北欧交通噪声（NMT）预测模型^[12]、瑞士Semibel version 1.0模型^[13]、英国铁路噪声计算（CRN）模型^[14]以及中国澳门的GIS交通噪声模型^[15]。在这些模型中，德国开发的Schall 03模型被广泛用于我国铁路交通噪声暴露水平的评估中^[16-17]。因此，本文选取德国Schall 03模型对内河航道交通噪声暴露水平进行评价。然而，铁路实际环境状况明显不同于内河航道，且铁路和航道交通工具噪声排放水平和类型的不同，噪声测量方法和交通状况的不同都会导致利用该模型评估内河航道交通噪声的不准确^[18]。

1.4 基于德国Schall 03的内河航道交通噪声预测模型

为解决此问题，本研究将模型里的参数重新进行了定义以便更好地满足内河航道的实际交通状况，而且，同时引入水面修正项来修正被内河航道水面影响的噪声声压级。因此，本文通过在预测方程中加入水面条件和吸收衰减修正项，将建立一个基于Schall 03并用来模拟噪声传播衰减的内河航道交通噪声预测模型。在接下来的部分中，将讨论考虑水面条件和吸收衰减影响的基于德国Schall 03的内河航道交通噪声预测模型。在“结果与讨论”部分中，通过与未修正的Schall 03模型、改进的FHWA和RLS90模型的预测噪声水平进行比较，以验证所发展的模型精度。在“结论”部分中，将会提出本文研究的一些结论性意见。在本研究中，中国江苏省淮安市的盐河航道布设的10个监测点的噪声暴露水平数据于2018年9月12-13日9:00-17:00期间被收集。

2 材料与方法

2.1 数学模型

通常等级内河航道被认为是长直线段。因此，将航道划分为k段，并考虑到水面衰减的影响，基于Schall 03模型且用于预测每段内河航道交通噪声的模型可被描述为^[2][4][19]：

(1)

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