《交通工程学》第十章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/9/11,1,第十章 道路交通排放的污染及其防治,第十章 交通环境保护,2024/9/11,2,主要内容,10.1,概 述,10.2,道路交通噪声的污染与控制,10.3,道路交通排放污染物及其防治,10.4,道路交通振动的防治,10.5,道路交通环境影响评价,2024/9/11,3,10.1,概 述,环境,:,指大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、水生生物、名胜古迹、风景游览区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等与人类生存关系最密切的客观条件。,道路交通环境就是人们借道路进行交通运输的客观条件。,道路交通环境保护就是设法减少或防止道路交通对人类生态平衡的破坏质彻以防为主，以治为辅，综合治理的原则，并开发利用环境，尽可能地改善和提高道路环境质量，这是交通工程学的重要课题之一。,2024/9/11,4,10.2,道路交通噪声的污染与控制,一、噪声的含义、计量与指标,噪声通常,指一切频率混杂、呆板、凌乱、对人们的生活、工作、学习和健康有妨碍的声音。,亦即凡人们所不需要、令人厌烦的声音、统称噪声。道路交通噪声即指由道路交通而产生的这种令人厌烦的声音。,交通噪声与车流量,、车型、车速、路况等有密切的关系，是随机变化的，是一种变化范围很宽的随机噪声。许多国家的研究结果表明，城市环境噪声的,50%,70%,来自道路交通噪声，个别情况下可能稍有不同。,2024/9/11,5,交通噪声对人们的影响程度不仅与,声强、频率,有关，并且与其,持续时间和变化幅度,有关。,声强变化幅度很大，如在寂静的环境中，勉强能听到最小的声音强度，称为,可听阈,，使人耳开始感到疼痛的声音强度称,痛阈,。从听阈,(2x10,-5,Pa),到痛阈,(20Pa),的范围内，声压比变化在,100,万倍以上，因此采用一个声级数值来评价交通噪声就会产生很大的困难，故常用以下几种计量指标。,1,声压与声压级,声压,:,表示声音强弱的物理量，常用单位为帕,(pa),。,声压级,(L,p,):,是声音强度相对大小的指标，其定义为待测声压的有效值,Pa,与用作比较的标准声压,pa,的比值的常用对数的,2,倍。,2024/9/11,6,式中,L,p,声压级（,dB,）；,p,e,待测声压（,Pa,） ；,p,o,标准声压即人的听阈（,2,10,-5,Pa,）；,（,2,10,-5,Pa,）是可听阈的最低限，其对应的声压级,L,p,=0(dB),。痛阈（,20 Pa,）所对应的声压级,L,p,=120(dB),。,界于可听阈与痛阈之间的声音是人的可听声。,一般用其,1/10,作单位：,2024/9/11,7,2.,频率与频谱,声音是由声源振动而产生，通过媒介而传播的，每秒钟媒介质点振动的次数即为声波的频率，单位为,Hz,。,不同的声音，其含有的频率成分及各个频率上的能量分布是不同的，这种频率成分与能量分布的关系称为声的,频谱,。,声音的特性用频谱来描述，各个频率或各个频段上声能量分布绘成的图形，称为,频谱图,。,一般人能够听到的声音频率为,16,20000Hz,一般人能够发出的声音频率为,64,1300Hz,，对一般人敏感的声音频率为,1000,3000Hz,。,2024/9/11,8,3.,响度与响度级,响度（,N,）：指声音,“,响,”,的程度，单位为,Sone,。,响度级（,L,N,）：是以频率为,1000Hz,的纯音的声压级为其响度级。,即对于,l000Hz,的纯音，它的响度级就是这个声音的声压级，响度级单位为,Phon,。,规定响度级为,40Phon,时，响度为,1Sone,。,响度级（,L,N,）与响度（,N,）的关系为,:,2024/9/11,9,响度与声压级和频率的关系如等响曲线 ：,2024/9/11,10,二 道路交通噪声的评价指标,道路交通噪声为一种非稳态随机噪声，为适应其特点，常用的评价指标如下,:,A,计权声级：,声压级相同的声音，因频率不同，所产生的主观感觉不一样，为了使声音的客观量度和人耳听觉的主观感受近似取得一致，而在量测声音的仪器如声级计上安置一个滤波器，即频率的计权网络，对所接受的声音按频带设一定的衰减来模拟人耳的听觉特性。,一般的 计权网络有,A,、,B,、,C,三级，用计权网络测得的结果叫计权声级。因,A,声级和人耳对声音的主观听觉灵敏度相对而言比较接近，故当前交通工程中采用的是,A,计权声级，记为,dB(A),。,2024/9/11,11,等效声级,由于交通噪声是随时变化的，不能用某一时间的某一测定值来表示其声级，为了综合评价一段时间的交通噪声的大小，以被测时段内能量平均值来表示该时段的等能量声级，又称等效声级，记为,L,eq,。,即是用一个在相同时间内声能与之相等的连续稳定,A,声级来表示该时段内不稳定噪声的声级。,L,eq,=,式中：,Leq-,等效声级；,Li,时间,t,i,内测得的声级,T-,总测量时间,2024/9/11,12,统计声级,通过噪声测定来分析评价噪声质量，一般是采用统计声级，用累加统计分布值,L,10,，,L,50,，,L,90,来表示。在测量的单位时间内（一般取,1h,）把很多大小不等的数据按大小顺序排列后，就得到,L,10,，,L,50,，,L,90,单位时间值，这是评价交通噪声污染程度的单值指标。,2024/9/11,13,L,10,指所测数据有,10%,超过的声级，也就是有,90%,的交通噪声比该值低，指所测时段的噪声峰值；,L,50,指所测数据有,50%,超过的声级，也就是有,50%,的交通噪声比该值低，指所测时段的噪声均值；,L,90,指所测数据有,90%,超过的声级，也就是有,10%,的交通噪声比该值低，指所测时段的本底噪声。,试验证明，对于车流量较大的道路，,L,50,数值和人们对吵闹感觉程度有较好的相关性，有些国家直接采用,L,50,来直接评价交通噪声。,2024/9/11,14,道路交通噪声的来源,道路交通噪声主要来自汽车的噪声源，其影响范围广，持续时间长，影响的人数也最多。汽车噪声源大致可分为喇叭声和与发动机转速有关的声源及与车速有关的声源。,与发动机转速有关的噪声源主要包括进气噪声、排气噪声、冷却系风扇噪声和发动机表面辐射噪声，用发动机带动旋转的各种发动机附件（如空气压缩机、发电机等）的噪声。与车速有关的噪声，包括传动噪声（变速器、传动轴等）轮胎与路面摩擦噪声、车体产生的空气动力噪声等。,2024/9/11,15,道路交通噪声的特性,道路交通噪声的源头具有流动性，是一种随机非稳态噪声，它受到道路与交通条件的影响，有以下三个特性：,道路交通噪声的分布与道路网的分布一致，其影响范围主要是道路两侧一定范围内的居民及其建筑物等,;,道路交通噪声与道路的坡度、路面粗糙度、路段位置等有关。道路坡度越大、发动机负荷越大，噪声越高，越接近交叉口处噪声越高，路面粗糙度大的噪声大。,2024/9/11,16,路交通噪声与道路交通状况有着密切的关系,车流量与噪声的关系其总的趋势是随车流量的增加噪声增大，但车流量的增加对本底噪声和平均噪声影响虽大，而对噪声峰值的影响却很小，当车流量增加到,2000,辆,/h,以后，噪声峰值基本不再增加噪声峰值主要决定于载重车的数量。交通噪声的时间分布与交通流量的时间分布十分接近 。,此外，重型车车辆所占的比例越大，噪声越高；加速行驶频繁的地段比匀速行驶的地段噪声高，车辆加速产生的噪声与其加速挡位和加速度的大小有关。,2024/9/11,17,四 交通噪声的控制措施,道路交通主要来自汽车，而汽车噪声强度与汽车类型、发动机功率车速、行车密度、道路纵坡、交叉口间的距离，路面等级与状况、标志的设置有关，其中以发动机功率、车流量的大小起决定作用，其次与地形、驾驶技术、载重情况也有一定关系。为了控制道路交通噪声，首先必须制定环境噪声法规和噪声标准。,2024/9/11,18,控制交通噪声包括以下三个方面的措施：,控制噪声源：,针对我国车辆状况，首先是改善机动车辆的构造，对进气排气采用高效率消声器，对发动机用附加隔声罩。,改善运行状况：,采用合理的交通管制与自动控制技术，保证交通畅通。合理地控制交通流量，特别是限制载货车的流量，可有效降低交通噪声。在限制车流量的同时，还应限制车速，尽可能减少加速、减速、喇叭、制动的噪声。如采取禁止行驶车辆鸣笛等交通管制措施；通过改善道路状况，提高路面平整度来降低振动与摩擦噪声。,2024/9/11,19,调整路网规划与城市规划,合理布置路网,在进行路网规划时,应注意不同功能的道路之间的配合，应避免主要干道穿越市中心和文教、住宅区。对噪声特别严重的载重车，宜辟专用通道，以便集中采取隔音措施，对于住宅区、居民文教区等特殊区域，应与交通干线保持一定距离，利用环境自然衰减来降低噪声。对于流量大的一些地区，采用立体交叉和自动信号控制，以保持车辆匀速行驶，降低噪声。在路幅的布置上，三块板较二块板或一块板更有利于降低噪声。,2024/9/11,20,设置防声屏障以限制噪声的传播,噪声在传播过程中，如障碍物尺寸远大于声波波长时，则大部分声能被反射，一部分被衍射，于是在障碍物背后一定距离内形成,“,声影区,”,。如果被保护点处于声影区,等效声级可降低,8,15dB,如果处于非声影区,仅可降低,3dB,。因此，防声屏障以限制噪声的传播 。,2024/9/11,21,道路绿化,利用树林的散射、吸声作用，可达到降低噪声的目的，尤其是绿化在人们对噪声的心理感觉上有良好的效果。一般认为矮的乔木比高的乔木防噪效果好，阔叶树比针叶树好，几条窄林带比一层稠密林带效果好，但林带很窄或为灌木时，效果就很差。,当然，任何一项减噪措施在技术上都有一定局限性，并要付出不同的代价，因而需要根据工程实际，进行有关措施的技术经济论证，择优选用。,2024/9/11,22,10.3,道路交通排放污染物,及其防治,2024/9/11,23,概述,道路交通对大气的污染是指交通运输中，车辆排出的烟、尘和有害气体，其数量、浓度和持续时间都超过大气的自然净化能力和允许标准，使人们和生物等蒙受其害。,交通污染，与车流量、车型、燃料、运行状态、道路条件及地理气象等密切相关，在不同的季节与时间里都在随机变化着。在公路附近上空，往往形成一浓度较高且持续时间较长的排放污物区域，对人体健康形成危害，同时亦将对动、植物和水、土环境造成严重影响。,控制好交通排放污染物，使道路交通发展要合乎生态环境的要求，与环境相协调，是实现可持续发展战略的必不可少的重要条件。,2024/9/11,24,一 汽车主要排放污染物的成分、形成及其危害,汽车污染物按其形态可分为固体物（粉尘以及烟尘）、液体（水滴）及气体（废气）。而汽车废气却是一种排放部位低，不易扩散的流动源，是大气被污染的重要源头，危害最大。,汽车废气主要从排气管及燃料系统中排放出来，排放的废气中对环境危害大的主要成分包括：一氧化碳（,CO,）、碳氢化合物（,CH,）、氮氧化合物（,NO,x,）、二氧化硫、,3,、,4,苯并芘、悬浮颗粒物（,TSP,）以及含铅汽油排放的铅化物等，此外，汽车排放的碳氢化合物（,CH,）、氮氧化合物（,NO,x,）经阳光中的紫外线照射还会生成光化学烟雾 。,2024/9/11,25,CO,：是一种无色、无味、无臭的窒息性气体。主要由汽车发动机的燃料燃烧不完全而产生。常在空档行驶，经常刹车、起动、减速和加速时、排出量较大。这种废气成分是汽车排放物中含量较高的一种，汽车排放的分配量占空气中的,75%,，个别城市更高。,CO,进入人体血液后，产生碳氧血红蛋白（,CO,Hb,）降低血液输氧能力对人体心血管和神经系统构成危害。当这种血红素在人体中达,10%,时，会影响正常的生活；占,20%,时，使人会感到头痛、头晕，出现中毒现象；占,50%-60%,时，会致人死亡。,2024/9/11,26,HC,：产生于燃烧完全的汽油及汽油燃烧时裂化，在汽车减速时产生的量最多。因总烃（,THC,）是多种碳氢化合物组成，各地车用汽油来源不同，排放的总经成分的组成比例不一致，单个碳氢化合物成分的毒性差异很大，非甲烷总烃对人体和动物的危害不取决于各种成分的累加浓度，而取决于其中有害成分的大小，它是形成光化学烟雾的主要成分，对人眼、鼻、呼吸道有强烈刺激作用。,2024/9/11,27,NO,x,：在汽油在高温燃烧的过程中产生。,NO,x,到大气中后，部分一氧化氮（,NO,）与空气中的氧结合，生成二氧化氮，这是一种红棕色、有毒的恶臭气体。因此，被汽车废气污染的大气同时存在着,NO,和,NO,。氮氧化合物主要产生于汽车发动机高速运转时，速度越高，则产生量越多，污染越严重。汽车排放的,NO,x,中有,95%,以上的,NO,与空气接触后,很快氧化成,NO,。,NO,对人和动物的眼、鼻、呼吸系统有很强国的毒性。,SO,：在某些柴油发动机排出气体中含有，其排放量虽不大,但当其浓度一定程度时，人就开始感到难受，且经氧化成为,SO,烟雾时可引起人支气管炎和哮喘病。使桥梁设施金属构件受到腐蚀。,3,、,4,苯并芘：是一种碳氢化合物（,S,20,H,12,）,属于剧毒的致癌物质。,悬浮颗粒物（,TSP,）：主要是柴油车的排放物。,铅化合物：作为汽油的抗爆剂的四烷基铅，在燃烧过程中分解成氧化铅，被排放于大气，是一种剧毒物质，对人的肝、肾都会发生有害影响，并对消化系统、神经系统有损害。目前，我国供应的汽油为无铅汽油，消除了铅化合物的污染源。,2024/9/11,28,光化学烟雾：,是一种次生物，是汽车排出废气中的,CH,和,NO,x,，在空气中经阳光紫外线照射发生一系列光化学反应生成的一种淡蓝色烟雾，同时生成气溶胶，形成新的污染物。美国洛杉矶市,1943,年第一次发生光化学烟雾后，又陆续发生过,7,次比较严重的光化学烟雾事件，故光化学烟雾又称为洛杉矶毒雾。日本的光化学烟雾污染也严重，东京地区曾发生过多次，且已扩展到其它地区，受害人数达,4,5,万人。近年来前苏联欧洲、加拿大南部、墨西哥北部等地许多大城市以及意大利的热那亚，澳大利亚的悉尼、印度、孟买等城市也发生过严重的光化学烟雾污染。,2024/9/11,29,光化学烟雾,可剌激人的眼睛，引起红眼病，对人的鼻、咽、喉、气管和肺部都有刺激作用可促使哮喘病人哮喘发作、引起慢性呼吸系统疾病进一步恶化，还可能诱发肺癌以及加速人的衰老。,光化学烟雾损害植物使农作物减产、树木落叶或枯死。加速橡胶制品的老化，腐蚀建筑物和衣物，使衣物的染料退色。此外，因光化学烟雾生成的汽溶胶，不易沉降，易于散射太阳光线，以致显著降低大气的能见度，缩短视距。气溶胶还能吸附、浓缩大气中的其它污染物，进入人的呼吸道内，加剧污染物的毒害作用。,2024/9/11,30,二 污染物的运动与扩散,要把机动车排出的颗粒与气体等污染物输送并扩散开，主要靠大气的风和湍流作用，并与地形、地物有关。风主要只能使污染物向水平方向扩散,风越大,稀释越快,污染物浓度越低，但风速过大，污染物又反而会下沉。湍流是大气中气流的方向和速度经常变化所呈现的极不规则的运动气流。它可使污染物向上、下、左、右扩散。自然界的风都具有这种湍流特性。如果没有这种特性，大气中的污染物，尤其是这种排放部位很低的机动车污染物就不容易扩散和稀释。湍流强度越大，越有利于扩散。除风和湍流而外，大气稳定度也是决定大气扩散与稀释的一个重要因素。,2024/9/11,31,地形直接影响到气流的运动和温度，并直接影到大气污染的程度。污染物在运动中，如遇山地，在迎风面会产生下沉作用，使其附近地区受到污染。如山地不太高，污染物又会越过山地，在背风面产生下沉，使该地区受到污染。此外，大气污染物的浓度与其排放量成正比，如果排放量一定时，则与风速成反比。,2024/9/11,32,三 控制汽车排放污染物的措施,严格执行有关法规,加强环境监测,环境法规和标准是环境保护法的重要组成部分，正确实施环境标准是加强和完善环境法制建设的重要手段。控制汽车排放污染物的排放，是改善环境空气质量的重要前提。加大环境保护的管理力度，加强环境污染物的监测，是贯彻有关法规的必要保证。,改进机动车设备控制排污量,改进内燃机结构，使汽油在燃烧完全。研究改进汽车的废气净化装置，加装净化装置等，以减少或改变排污的成分与数量。,改进能源,采用代替汽油的燃料（如乙醇汽油）是减少汽车排污的有效措施。对城市交通可积极发展无轨电车、地铁等。从长远发展来看，要研究无公害汽车和高效交通系统。,2024/9/11,33,合理地布置路网与调整交通流综合治理交通,如对道路交通噪声控制一样，在城市道路与公路的路网布设中，都应充分利用自然条件和整理有关结构物，把减少或避免对大气的污染放在重要位置来考虑。注意加强交通管理，调整交通流，使道路上的车流有适当的流量和速度，尽可能地匀速、畅通，减少因高速、减速、刹车、起动等带来的污染。,绿化,考虑到实际的地形与气象条件，于道路两侧适当范围内进行绿化，是净化道路交通环境的既经济又有效的措施，并与降低交通噪声的绿化措施综合予以考虑。,2024/9/11,34,10.4,道路交通振动的防治,2024/9/11,35,一 道路交通振动的产生及其危害,由于载货机动车运行而使地面发生振动，称为道路交通振动。道路交通振动是由于地面不平，机动车冲击地面而发生，沿地面有衰减地传递。对于人主要是通过支撑面而传递的。对人体的危害程度主要是降低舒适性、增加疲劳感、降低工作效率、影响健康和降低身体素质等。,2024/9/11,36,二 道路交通振动量测标准与防治措施,道路交通振动对人体危害程度因振动的强度、频率、方向和持续时间而不同。就振动方向而言，对人体影响最大的常以重力加速度（,g,）和振动加速度为量测的标准,也有用其垂直方向的振动级（,DB,）为度量标准。由于人体对振动的感受极为复杂，影响因素众多，对某些参数的测量困难，对汽车振动的标准，各国规定不同。我国为控制城市环境振动污染而制定了,城市区域环境振动标准,（,GB10070-88,）。,减振的措施，通常是从振动源、传播以及车体结构、设备等方面采取对策，如车上安装某些减振设施，严格规定道路的平整度并加强检测，加强交通管理使汽车能匀速流畅地通行。,2024/9/11,38,10.5,道路交通环境影响评价,2024/9/11,39,一 评价的目的、意义、范围、对象,环境保护的任务是合理地利用自然环境，防止环境污染和生态破坏，保护人民健康，促进社会经济的可持续发展。为此，道路交通建设、营运与生态环境是否协调，对人们的生活的影响如何，需作出科学的评价。,道路交通环境影响评价的主要内容包括社会环境影响、生态环境影响、环境空气影响和噪声影响等方面。,2024/9/11,40,二 评价标准与评价因素,环境空气影响评价标准按,环境空气质量标准,（,GB3095-96,）规定的标准。环境噪声影响评价按,城市区域噪声标准,（,GB3096-93,）进行。,就环境空气影响而言评价因素的选定应考虑到对环境影响较大的、主要的污染源和主要污染物，尽可能选择环境质量标准中所规定的因素，同时还应考虑到所选择的因子能为当前监测条件所可能提供的。,2024/9/11,41,三 评价方法,道路交通对环境各项影响的评价，均需按工程建设的规划、可行性研究、设计、施工、营运等基本阶段进行。评价开始，根据需要和实际情况建立评价指标体系，再进行资料的收集、整理和分析，从而得出评价结论。,收集资料，要首先调查沿线的地形、地貌、气象等自然状况，按照评价原则划分功能区、划分地段、确定影响敏感点，采取,“,以点为主、点、段结合、反馈全线,”,的原则进行。,2024/9/11,42,现状评价时,即按照所建立的指标体系，收集各项评价因素，若作预测评价，尚需作出交通基本要素的预测，并通过类推、相关分析等方法建立有关污染因素的预测模型。经过有关的整理、分析作出评价结论，最便捷的办法是通过对比法,明确污染是否超标，对超标、超标率及其原因作出说明。,由于道路交通环境是一个多因素构成的复杂动态系统，存在着某些局限性，随机性和不确定性对其影响的评价涉及的学科门类复杂，许多问题尚待深入研究。,