合肥工业大学校园声环境评价及相关研究

葛朝军

摘 要：使用声环境质量标准GB3096-2008中的普查监测法对合肥工业大学的校园声环境现状进行了测量和评价。确定了导致工大声环境污染的主要原因是交通噪声对校园内部的渗透以及校园内人口密度较大所致，由此给出了一些有助于改善校园声环境的措施和建议。提出了一种校园声环境现状评价新方法：先把校园根据一定原则分为若干个具有不同重要程度的功能区，再应用最优化理论确定各功能区的加权平均系数，对它们加权平均后求得整个校园的评价值。

关键词：校园噪声测量；校园噪声评价；校园噪声控制

1 噪声的测量

1.1 测量标准和测点的选择

测量标准为声环境质量标准GB3096-2008，根据其中的普查监测法，作者将工大南校区划分为100个等大网格，每个网格相当于一块面积为90米×90米的土地，此100个网格完全覆盖了普查区域（见图1）。每一网格中都有一个噪声测量点，对每一测点，作者分别进行了昼（8：00～12：00，14：30～5：30）、夜（22：00～1：00）监测，每个测点每次测量时间为10分钟，在无雨雪，无雷电，并且风速在5m/s以下时的天气条件下进行。每一网格的噪声测量点位位于其中心点，所得监测结果代表了此网格覆盖面积内的声环境水平。测点处应满足的条件为参考文献[5]中所谓的“一般户外条件”：距离任何反射物（地面除外）至少3.5m外测量，距地面高度1.2m以上。测量日期为2009年10月16日至2009年10月26日，扣除两个周末，实际测量了7天。

1.2 测量仪器

测量仪器采用杭州爱华仪器有限公司生产的AWA6218B型噪声统计分析仪，此仪器符合参考文献[5]中对测量仪器的相关要求。

1.3 测量结果

在此次测量活动中，每个测点均测量10种噪声评价量，全部测点昼夜共测得2000个噪声数据。10种噪声评价量分别为：测量时间内最小A声级Lmin，最大A声级Lmax，噪声暴露级LAE，标准偏差SD，累计百分数声级L95、L90、L50、L10、L5，以及连续等效A声级Leq。因测量所得数据较多，碍于篇幅，原始数据恕不列出。图2中的全部测点昼、夜Leq数值范围分布图分别显示了全部网格的昼、夜Leq经MATLAB软件汇总处理后画出的Leq值分布区间和每个区间的网格个数。

图1 校园噪声相关测点示意图

2 以参考文献[5]为依据的校园声环境质量评价

2.1 校园声环境质量现状综述

工大南校区的声环境功能区类型属于参考文献[5]中定义的1类声环境功能区。参考文献[5]以Leq为衡量声环境水平的评价量，并且规定1类区的昼间Leq标准值为55dB（A），夜间为45dB（A）。当一个测点的昼、夜Leq小于等于一类区标准值时，就说此测点噪声值是达标的，否则就说此测点噪声值超标了。图1中标出了所有测点位置，标有“*”的位置是夜间噪声超标点位，同时标有“*”和“·”的位置是昼夜噪声都超标的点位，标有“#”的位置是噪声达标点位。由图1可看出：工大南校区夜间噪声超标面积占全部校园面积的76.7%，而昼间和全天的噪声超标面积均占全部校园面积的14.6%。

如果按参考文献[5]规定的评价方法：“将全部网格中心测点测得的10min的Leq做算术平均运算，所得到的平均值代表某一声环境功能区的总体环境噪声水平”来评价工大南校区的总体环境噪声水平，经过计算得昼间校园平均值为51.8dB（A），夜间为48.0dB（A），因此可对工大南校区总体环境噪声水平作出这样的评价：昼间总体环境噪声水平是达标的，而夜间总体环境噪声水平是超标的。

2.2 工大南校区噪声源特点和超标原因分析

调查发现，导致工大南校区噪声测量值超标的声源主要有：学校四周交通干道上以及校内道路上行驶的车辆产生的交通噪声；宿舍区密集的话语、运动场上球类的撞击产生的社会生活噪声以及一些实验室发出的设备噪声。图3列出了交通噪声、社会生活噪声和设备噪声分别在所有测点主要声源类型中的所占比例。从图3可看出：昼间和夜间主要声源为交通噪声的测点数量分别占全部测点的40%和44%（这是因为南校区被四条交通干道所环绕所致），再加上交通噪声具有强度大、持续时间长的特点，因此可以说交通噪声对南校区的影响是导致一些噪声测量点位超标的最重要原因。导致超标的另一主要原因是因为南校区内人口密度过大，所以语言类噪声问题比较突出。

从2.1节可知南校区夜间总体环境噪声水平是超标的。作者经过研究后发现，这跟南校区夜晚声环境特点有关：首先，在晚上由于风速梯度和温度梯度的变化使得白天的声影区消失，从而使得校园四周外的交通噪声向校园内的传播和校园内的交通噪声在校园内的传播比起白天来传播的更远，强度也更大。这使得更多的测点受到了校园内外交通噪声的影响。同样的道理也使一些测点在夜晚受到了原本在白天传播不到此测点位置的设备噪声的影响（声源比例变化情况见图3）。其次，由于白天大部分学生都在教室里上课或自习，所以由同学们产生的语言类噪声较少。但到了夜间，因为同学们在校园里的活动比白天增加的原因，语言类噪声大幅提高，于是以语言类噪声为主要声源的测点噪声值因此而提高。以上两点导致了校园内大部分夜间测量点位的测量值都是超标的，从而致使了夜间总体环境噪声水平超标。

2.3 对减少工大南校区声环境污染的建议

对于交通噪声，首先可从规划入手，考虑把南校区搬迁到新校区，可从根本上解决交通噪声对校园的影响。或合理规划设计校园布局，对声环境质量要求较高的研究所、教学楼等建筑物应尽量远离交通干线；其次，政府可在南校区四周的交通干道上设置禁止机动车鸣笛的告示牌；学校也应对出入校园的机动车辆加强管理，限速禁鸣；最后，可在学校四周边界上受交通噪声影响严重，并且敏感度又较高的地方（如主教学楼前北门两侧各200米范围内）设立声屏障。对生活噪声的控制可以从以下几个方面入手：（1）校方应通过扩大学生宿舍区或把部分学院进行搬迁等措施来降低南校区的学生在校园单位面积上的人口密度。（2）校方还应对学生加强关于自觉维护公共场所声环境方面的教育，并在校园内重要区域树立禁止大声喧哗的告示牌。对于设备噪声，可采用环境噪声控制工程中常用的吸声、隔声、消声技术根据不同情况予以解决。

3 对参考文献[5]评价方法的思考和改进

参考文献[5]是一种通用性的噪声质量评价标准，所以它对特定环境的评价有时不尽合理。假设一个区域只有2个测点：篮球场和教学楼。如果我们在篮球场测得的值为40.0dB（A），而在教学楼旁测得值为60dB（A），它俩算术平均值为50dB（A），则对此区域的声环境评价结论为不超标，显然这个评价不太合理，因为它只是对测点进行算术平均，没有体现出不同区域的不同重要程度。为了能在评价中反映出不同区域的不同重要程度，作者认为应把整个区域按照一定原则划分为若干个小区域，再根据它们的不同重要程度确定相应的加权系数。然后再把每个小区域的算术平均值和它的权系数相乘后得到的值加在一起，所得值作为整个大区域的评价量。

3.1 区域划分

因为校园内不同区域的使用功能有所不同，为了能更好地评价校园声环境现状，作者把工大南校区划分为五个功能区。五个区域分别是：（1）教学区，范围为图一中从上到下数第1行的全部网格；第2行的第4、5、6、7个网格所包含的区域；第6行的第4个网格。（2）科研办公区，范围为图一中从上到下数第2、3、4、5行的第1、2、3个网格；第2行第8、9个网格；第6行的第1、2、5、6、7个网格；第7行的第6、9个网格；第8行第6个网格；第9行第10个网格；第10行第7个网格所包含的区域。（3）教职工住宅区，范围为从上到下数第4、5、6、7、8行第10个网格；第7、8、9、10行第1、2、3、4、5个网格；第11行的第1、2、7、8、9个网格所包含的区域。（4）学生宿舍区，范围为从上到下数第3、4、5行第7、8、9个网格所包含的区域。（5）辅助设施区，范围为从上到下数第3、4、5行第4、5、6个网格；第6行第8、9个网格；第7行第7、8个网格；第8行第7、8、9个网格；第9行第6、7、8个网格；第10行第6、8个网格所包含的区域。笔者对这五个区域中各所包含的网格数据汇总后分别进行了算术平均处理，结果见表1。

表1 噪声评价量区域算术平均值汇总表单位：dB（A）

3.2 各区域重要程度的确定

郑文全在他的博士论文《大学的本质》中认为：“大学应该具有的三项功能是知识传播、知识创造与社会服务这三项。功能的核心实际上是知识的销售，知识的传播本质上是知识销售的一个环节；社会服务不过是知识销售的另一种形式，为政府服务获得的报酬是课题经费或者拨款增加，为企业服务直接获得的是现金；知识的创造不过是为了更好地销售知识。”这就是说，大学的首要功能为教学，其次才是科研。作者把这一观点作为了确定校园各区域重要程度的依据，以此确定了五个区域的重要程度从高到低依次为：教学区>科研办公区>学生宿舍区>教职工住宅区>辅助设施区。

3.3 各区域加权系数的确定

作者采用了判断矩阵法来确定校园中各区域的权系数。所谓判断矩阵法是由区域重要程度的两两比较开始，构造出一个判断矩阵A，再由判断矩阵A计算出各区域的权系数的方法。其步骤为：对第i个区域和第j个区域的重要程度进行比较，当第i个区域和第j个区域同等重要时，aij=1；稍微重要时，aij=3；当明显重要时，aij=5；非常重要时，aij=7；极端重要时，aij=9。并对任意给定的i，j而言，规定aij=1/aji，显然aii=1。当用以上方法求出所有的aij后，就得到了判断矩阵A。判断矩阵A中的第i行代表了第i个区域相对于其他区域的重要程度，因此第i个区域在整个校园中的重要程度可以用A中的第i行元素的几何平均值表示，记

将其规范化后得各区域权系数

设判断矩阵A的第一行代表教学区（zone1），第二行代表科研办公区（zone2），第三行代表学生宿舍区（zone3），第四行代表教职工住宅区（zone4），第五行代表辅助设施区（zone5）。构造判断矩阵A

一般要求A中的元素要满足传递性，即aij*ajl=ail。因此要用一致性检验指标CI对判断矩阵A进行一致性检验，当CI≤0.1就可以认为A是令人满意的。本判断矩阵的一致性检验指标的公式为：CI=（λmax-5）/4；（λmax是A的最大特征值），经计算得CI=0.055，因此此判断矩阵A是令人满意的。

按上述求ai和wi的公式经计算后得到各区域的a值和w值，见表2。

表2 加权平均法校园声环境水平评价量计算表

3.4 加权平均法评价结果

把各功能区的Leq算术平均值和权系数wi相乘后得到的值再加在一起，就得到了考虑到各功能区不同重要程度的校园声环境评价值，数值计算结果见表2。由表2可见，反映昼、夜校园总体声环境水平的Leq值分别为52.7dB（A）和49.4dB（A），因此南校区昼间总体环境噪声水平是达标的，而夜间总体环境噪声水平是超标的。

3.5 结束语

由2.1节和3.4节可看出，用加权平均法求得的反映昼、夜校园总体声环境水平的Leq值比根据参考文献[5]计算得到的昼夜值分别高出了0.9dB（A）和1.4dB（A），这是因为最重要的两个功能区（教学区和科研办公区）的声环境水平比较差，所以带动了校园总Leq值的增加。就此可见，用改进的加权平均法来评价校园总体声环境水平比用参考文献[5]中规定的简单的算术平均法更加合理。

参考文献

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