通过噪声模拟仿真（即噪声地图）预测和评估城市环境中噪声的分布及影响

日益加剧的城市交通噪声污染，正在通过一种数字化的方式变得可见、可管、可控。在城市高架轨道交通噪声模拟中，研究发现3.5米高声屏障可使9层及以下楼层降噪5-8分贝，但17层以上就基本失去降噪效果。而全封闭声屏障表现优异，在1-30层高度均能起到降噪作用，降噪量最高可达16分贝。

这一精确结论并非来自于传统的实地测量，而是源于噪声模拟仿真技术的应用。通过SoundPLAN等专业软件，工程师们能够在计算机中构建城市声学环境模型，精准预测噪声分布与传播规律。

什么是噪声地图？

用常规方法对道路交通噪声监测，虽然速度快、操作简单，但是缺少重要声源资料、气象参数资料，在测量时会受背景噪声影响，监测点有限。噪声地图是通过噪声模拟绘制的一种数字地图，能够预知未来整个区域的噪声分布，实现实时更新和动态管理。它可以获取不同时段受噪声直接影响的人口数量和分布，为噪声控制规划以及建设项目审批管理等提供科学依据。噪声地图基于数学模型和声学算法，将实际的生活环境转化成抽象的数学模型，自动进行计算。计算类型包括噪声围线图、色阶图、建筑物表面声压级分布、特定点噪声计算等。

技术核心：SoundPLAN如何工作？

SoundPLAN软件自1986年由Braunstein+Berndt GmbH发布以来，迅速成为德国户外声学软件的标准，并逐渐成为世界关于噪声预测、制图及评估的领先软件。这款软件的建模、计算及评估基于ISO标准和我国相关标准，包括《环境影响评价技术导则 声环境》（HJ2.4-2009）。SoundPLAN使用扇形模型进行声场计算。从接受点出发，发射“射线”覆盖所有要考虑的区域和实体，包括：源、反射体、声屏障、地面衰减区等。

射线间隔通常设为1度（缺省值），也可以自行设定。间隔越小，计算越精确，但计算速度也越慢。研究显示，扇形扫描比射线扫描精确很多，因为它可以覆盖接受点周围的整个区域，而射线扫描会忽略掉射线间的部分。

应用实例：

✨城市交通噪声治理

在深圳市罗湖区的研究中，研究人员利用SoundPLAN软件将18条城市主干道路及周边地物进行概化、建模，并根据实际监测数据调试参数，绘制出罗湖区主干道路噪声分布地图。他们对滨河大道、滨河中学及周围地形地貌进行建模，发现第一排教学楼昼间和晚上噪声均超标严重。模拟结果显示，在辅道路边加装长200米、高5.0米的折弯式声屏障后，第一排教学楼各楼层的昼间噪声降低了2.4～6.7分贝。研究还估算出道路沿线受噪声直接影响的人口数量占敏感点总人口的50%以上。

✨轨道交通噪声模拟与评估

轨道交通高架线噪声测量费时费力，获取的数据量少，且新建项目在声屏障安装前不具备测量条件。这使得噪声模拟成为评估声屏障效果的重要手段。

一项研究采用SoundPLAN软件对声屏障及其附加降噪措施的效果进行模拟研究，选取了5种声屏障形式进行比较。结果发现，2米矮弧形声屏障和直立式声屏障相比，虽然高度一样，但由于弧形声屏障更靠近声源，形成的声影区面积更大，整体效果较直立式好。全封闭声屏障的降噪效果明显优于其他声屏障，在1-30层高度均能起到降噪作用。

✨工业噪声控制中的应用

SoundPLAN在工业噪声控制中同样发挥着重要作用。在一个半户内变电站噪声治理案例中，研究人员利用SoundPLAN软件进行实体建模，预测其水平向和垂直向的噪声分布。研究指出了半户内变电站布置方式在噪声防护方面存在的不足，得出了主变对周围高层建筑垂直向的噪声影响范围。通过对各种尺寸的主变进风百叶窗噪声扩散规律进行分析，研究发现百叶窗尺寸越大，透过百叶窗的噪声横向和垂直扩散距离越远，影响范围越广。

技术局限性与挑战

尽管SoundPLAN等噪声预测软件功能强大，但也存在一定的局限性。一项研究指出，由于路况及车辆的差异，在相同车流量的情况下，SoundPLAN软件的模拟结果与实测结果存在一定差别。因此，在实际的室外声环境预测项目中，需要对模拟结果进行反演，在实际情况的基础上修改车速大小，才能使模拟结果最接近实际的声环境情况。另一项基于振动测量的并联电抗器声场研究发现，SoundPLAN噪声预测软件无法考虑声波干涉，计算结果与实测声场差别较大。这表明，虽然噪声模拟软件提供了强大的预测能力，但仍需要与实际测量数据相结合，才能获得更加准确的结果。

未来发展方向

噪声模拟仿真技术正在不断发展完善。随着计算能力的提升和算法的优化，噪声地图的精度和实时性将会不断提高。深圳市罗湖区的研究人员指出，下一步可以进行更详细的调查，收集更为翔实的数据，提高噪声模拟的精度，细化为更贴近实际情况的噪声地图，为噪声治理和环境管理提供技术支撑。然而，由于目前法律法规的限制，以及模拟精度问题，噪声模拟结果尚不能直接用于行政执法。这就需要进一步研究和规范，提高噪声模拟技术的权威性和可靠性。