以降噪為主要目標的高速公路環(huán)境的綜合治理
1 前言
隨著(zhù)可持續發(fā)展觀(guān)念的逐步滲入國民經(jīng)濟的各個(gè)部門(mén),環(huán)境保護意識越來(lái)越引起國內、外人士的重視。近年來(lái),高速公路的修建在我國得到了很大發(fā)展,高速公路交通量大、速度快,對經(jīng)濟建設起著(zhù)舉足輕重的作用,但同時(shí)由于交通產(chǎn)生的噪聲對沿線(xiàn)周?chē)沫h(huán)境產(chǎn)生了許多不利影響。目前生活在高速公路兩側的人越來(lái)越多,據初步測算,我國有3390萬(wàn)人受到公路噪聲影響,基中2700萬(wàn)人在高于70dB的噪聲嚴重污染的環(huán)境中,沿線(xiàn)的土地要開(kāi)發(fā)利用,居民的生活質(zhì)量要提高,經(jīng)濟要發(fā)展,因此高速公路兩側的交通噪聲必須進(jìn)行有效的防治,這不僅僅是一個(gè)社會(huì )問(wèn)題,同時(shí)也是一個(gè)很重要的經(jīng)濟問(wèn)題。交通噪聲對環(huán)境的影響除了對人們身體健康影響外,還直接影響到公路周?chē)耐恋貎r(jià)值,有資料表明交通噪聲每升高1dB,那么土地的價(jià)格就會(huì )下降0.08%~1.26%之間,平均降低0.9%左右,反過(guò)來(lái)說(shuō),也就是如果能將交通噪聲由比較高的水平降低1dB,那么相當于沿線(xiàn)土地升值0.9%,對于土地批租來(lái)說(shuō)這就是一個(gè)很可觀(guān)的數值,這里還沒(méi)有考慮其它方面的效益。因此高速公路的交通一定要采取有效的降噪措施進(jìn)行處理。從國內外的研究成果和實(shí)際應用情況來(lái)看,降低高速公路的交通噪聲有許多方法,如何根據華東地區高速公路的具體情況,選擇降噪效果最理想的方法,或者是幾個(gè)措施的綜合應用,這些都需要進(jìn)行有關(guān)研究后才能確定。在國外,對國家交通主干線(xiàn)進(jìn)行環(huán)境監測、評價(jià)和保護,已成為許多發(fā)達國家完善其公路交通網(wǎng)的重要內容;國內,不少單位對此做過(guò)許多有益的研究和嘗試,并且為逐步在新建或已建的高速公路上應用各種降噪措施提出了許多對策和建議。
2 國內外高速公路降噪技術(shù)的發(fā)展概況
縱觀(guān)世界各國,對交通噪聲防治方面都進(jìn)行了許多研究,一些發(fā)達國家60年代就開(kāi)始研究公路聲屏障技術(shù),到70、80年代已在聲屏障的設計和施工方面進(jìn)行了深入研究和大量實(shí)踐,積累了豐富的經(jīng)驗。日本在《日本國家干線(xiàn)公路環(huán)境保護規范》中認為:“由于迅速發(fā)展公路網(wǎng),到1965年已明顯地看出汽車(chē)公害成為社會(huì )公害”?!敖煌ㄔ肼暿黔h(huán)境污染中非常重要的方面,成為居民們反對新建和擴建公路的主要原因”?!肮飞喜扇〉沫h(huán)保措施,主要是針對噪聲防治和景觀(guān)保護,修建公路聲屏障又是主要的防噪措施”。1983年統計資料就顯示“日本道路公團”管理的3936km高速公路中就有455.5km,占總里程的12%.城市中高速公路聲屏障設置率高達80%,到1986年美國已修建公路聲屏障約720km,投入約3億美元,還設計了“公路聲屏障專(zhuān)家設計優(yōu)化系統”,進(jìn)一步提高了公路聲屏障的設計水平。德國早在1974年就頒布污染防治法,要求在公路選線(xiàn)時(shí),極力避免對周?chē)h(huán)境產(chǎn)生有害影響。如找不到更有利的公路路線(xiàn),則要修建聲屏障,將公路與住宅隔開(kāi)。據1983年資料報道,德國5700萬(wàn)人口中已有4000據1983多萬(wàn)人深受噪聲之害。三分之二的公民要求從公路交通噪聲中得到解救。到1987年,其修建的公路聲屏障總長(cháng)度已達到500多km.國內公路部門(mén)‘七五’期間在交通噪聲方面的研究著(zhù)重于評價(jià)方面,在降低噪聲的實(shí)用措施方面,尚處于起步階段,所見(jiàn)報道極少,僅交通部科技情報所曾進(jìn)行過(guò)“貴(陽(yáng))黃(果樹(shù))公路聲屏障技術(shù)研究”。在城市內(包括上海市)的高架道路上設置聲屏障已經(jīng)較普遍,這些技術(shù)可供借鑒。近年來(lái),國外公路聲屏障技術(shù)不斷發(fā)展,總的來(lái)說(shuō)有如下趨勢:
?。?)注重公路聲屏障與景觀(guān)協(xié)調設計。公路聲屏障在取得減少噪聲的環(huán)境效益的同時(shí),也帶來(lái)了一些不利影響,在公路旁豎立起一堵高大而形式單調的墻,會(huì )給人們造成心理上的壓抑感,阻斷汽車(chē)司乘人員的視線(xiàn)影響行車(chē)安全。為克服這些缺點(diǎn),許多國家在聲屏障建造中,除要求滿(mǎn)足聲學(xué)要求外還特別注重聲屏障的造型與色彩設計。還可以因地制宜建造透明聲屏障。目前在許多國家已有各式各樣新穎美觀(guān)的聲屏障屹立于公路兩側,深受各方人士歡迎。
?。?)多用低成本材料造公路聲屏障。公路聲屏障從構成材質(zhì)上可分為:土堤、木質(zhì)、鋼筋混凝土、金屬、吸聲材料的混合物等幾類(lèi)。對一般公路而言,許多國家從少投資及易維護考慮多用普通混凝土和輕質(zhì)混凝土建造吸聲和不吸聲式聲屏障。
?。?)提倡在聲屏障內、前與后種植各類(lèi)植物。
在可能的情況下,將聲屏障設計成可栽種花草的形式,使屏障四季長(cháng)青,既減少噪聲污染又可美化環(huán)境。
3 高速公路交通環(huán)境的主要問(wèn)題
高速公路的發(fā)展越來(lái)越迅猛,對經(jīng)濟建設的促進(jìn)作用也越來(lái)越明顯,但對公路沿線(xiàn)周?chē)沫h(huán)境也產(chǎn)生許多負面的影響,主要可分下幾個(gè)方面:
3.1 空氣污染
隨著(zhù)交通的迅速提高,在主要道路的鄰近區域和重交通的城市道路,汽車(chē)交通產(chǎn)生的空氣污染已變成一個(gè)嚴重的社會(huì )問(wèn)題。汽車(chē)引起的污染物主要有:一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)、總烴(THC)、鉛微粒和懸浮顆粒(TSP)等,這些污染造成有害的空氣被吸入、光化學(xué)煙霧、大氣臭氧層空洞、溶入土壤影響土質(zhì)、粘附在農作物上進(jìn)入人體等危害。相比于城市道路,高速公路對周?chē)目諝馕廴疽p一些。如滬嘉高速公路,經(jīng)實(shí)測,目前行駛在滬嘉高速公路的轎車(chē)車(chē)速為100km/h,其它車(chē)輛約為80km/h,按排污系數和等標污染負荷法計算可知,車(chē)輛排氣對環(huán)境影響以NOX最大,其次是CO,THC較小,分擔率分別為86.6%、12.3%和1.2%.我們選取了滬嘉高速公路平行走向,交通量相當的滬宜公路(前者為3681輛/日,后者為3678輛/日),進(jìn)行排放污染物情況對照。由于滬宜公路轎車(chē)車(chē)速為50km/h,其它車(chē)輛為30km/h,低于滬嘉高速公路,車(chē)輛發(fā)動(dòng)機排放廢氣中CO和THC均較高,分別為滬嘉高速公路的1.25倍和1.32倍,NOX卻較低,僅為0.24倍。由調查結果得知,滬嘉高速公路廢氣對周?chē)h(huán)境的污染程度比滬宜公路要好些,綜合評價(jià)指數為0.45,滬宜公路為0.54.除滬宜公路車(chē)輛廢氣排放量較大外,與滬嘉高速公路比較,還由于滬宜公路道路狹窄,兩旁有建筑物,廢氣不易擴散,而造成環(huán)境質(zhì)量的惡化。從廢氣擴散距離的影響來(lái)看,據滬嘉高速公路中心線(xiàn)35~55m處的廢氣濃度大,綜合評價(jià)指數已達到0.61~0.63,為輕污染區。對于敏感目標點(diǎn),受高速公路的影響不明顯,除1個(gè)點(diǎn)為輕污染區外,其余監測的4個(gè)點(diǎn)均為清潔區。
3.2 噪聲及振動(dòng)污染
由于高速公路修建在人口密度大、經(jīng)濟發(fā)達地區,因此我國的交通噪聲污染越來(lái)越嚴重。交通噪聲除了對人們身體健康有損害外,還直接影響到沿線(xiàn)的經(jīng)濟發(fā)展,例如,受噪聲影響的房地產(chǎn)、工廠(chǎng)、商廈等經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效益都有不同程度的下降。以滬嘉高速公路為例,根據實(shí)際調查結果可見(jiàn):全天24小時(shí)噪聲等效聲級(dB(A))的時(shí)間變化規律與交通量的分布規律相符,每天7:00至21:00的噪聲聲級較高,在67dB(A)以上,最高可達72.4dB(A)。
又據實(shí)測表明,在公路50m以?xún)雀叱雎返痰拿裾?,環(huán)境噪聲水平超過(guò)標準值的幅值為2~5dB(A)。據公路65m處的文教區小學(xué)在教學(xué)時(shí)段(7:00-11:00,13:00-16:00),環(huán)境噪聲水平超過(guò)標準值的幅值5~7dB(A),收費站的噪聲等效聲級比公路正常行駛段高出2dB(A)左右。某些道路經(jīng)過(guò)居民區或集鎮附近時(shí)會(huì )產(chǎn)生振動(dòng)問(wèn)題,但據現有資料來(lái)看,無(wú)論是振動(dòng)的強度還是影響的距離,其對居民的擾動(dòng)明顯小于噪聲的影響,需要注意的是施工期間的振動(dòng)問(wèn)題往往是嚴重的。
3.3 水質(zhì)污染及其它
由汽車(chē)所攜帶的如有機質(zhì)溶劑、石油和化學(xué)儲劑,以及汽油、機油等,因為滴漏或其它原因而沿路表進(jìn)入沿線(xiàn)的河內及土壤,從而會(huì )對當地的水質(zhì)及土質(zhì)造成一定程度的污染;同時(shí),由于重金屬含量較高的粉煤灰在筑路中的大量使用,可能對地下水會(huì )有一定影響。但如果在施工設計中能采取防止直接淋溶的工程措施,就能做到對地下水的保護。
例如,滬嘉高速公路建成通車(chē)2年后的1990年,在純粉煤灰路堤鉆孔進(jìn)行地下水測定并采集附近農家附近井水的水樣進(jìn)行測定。
4 現行高速公路降噪的主要措施
高速公路的環(huán)境問(wèn)題的處理要求是綜合性的,一般總希望達到全面減少空氣污染,噪聲干擾和水、土質(zhì)惡化等危害,到目前為止,國內、外主要采取了以下幾種措施:
4.1 降噪
綠化林帶選擇合適樹(shù)種、植株的密度、植被的寬度,可以達到吸收二氧化碳及有害氣體、吸附微塵的作用,能改善小氣候,防止空氣污染,同時(shí)又能吸納聲波降低噪聲,截留公路排水、防眩和美化環(huán)境等作用。據資料介紹,綠化林帶寬度大于10m,可降低噪聲4~5dB(A)。
4.2 聲屏障技術(shù)
廣義來(lái)講,聲屏障可以分為聲障墻和防噪堤。防噪堤一般用于路塹或有挖方地區,公路的土方不必運走直接用作防噪堤,在土堤上種上植被形成景觀(guān),但我國華東地區高速公路多采取高路堤,不適合此類(lèi)方式。聲屏障的另一種方式為聲障墻,這又可分為吸聲式和反射式兩種,吸聲式主要采用多孔吸聲材料來(lái)降低噪音,陜西西三(西安-三原)一級公路,貴州貴黃(貴州-黃果樹(shù))一級汽車(chē)專(zhuān)用公路均有試驗研究,據測試,降噪效果達10dB(A);反射式聲障墻主要是對噪聲聲波的傳播進(jìn)行漫反射,使受保護區域噪聲降低。聲屏障的優(yōu)點(diǎn)是節約土地,(如日本,使用聲屏障比較普遍)、降噪比較明顯。由于可采用拼裝式,故有可拆換的優(yōu)點(diǎn)。局限是:聲屏障使行車(chē)有壓抑及單調的感覺(jué),造價(jià)較高,如使用透明材料,又易發(fā)生眩目和反光現象,同時(shí)還要經(jīng)常清洗的費用。
4.3 綠墻技術(shù)
所謂綠墻技術(shù)就是在高速公路兩側建造防噪堤并進(jìn)行綠化美化處理來(lái)降低交通噪聲的方法??梢圆捎枚阎壏交驈U棄物作為降噪措施,其技術(shù)簡(jiǎn)單、廉價(jià),能起到對環(huán)境綜合治理,美化環(huán)境的效果。工程棄方或廢棄物堆筑高度、長(cháng)度設計與聲屏障尺寸設計相同,設計時(shí)應按當地土質(zhì)條件確定邊坡坡度。另外,還可以由混凝土板、槽、箱式構件疊落構成陡堤支撐結構,其上或中填土并實(shí)施綠化,由于混凝土的空隙以及植物的作用,屬于吸收式降噪設施,可降噪4~8dB(A),在施工中可以用滑?,F澆,可以取代目前使用的鋼護欄,雖然不具備金屬護欄的靈活和快速特性,且費用高,但在新建或擴建工程中還是有便利條件的。短期內即可用植物覆蓋,與周?chē)坝^(guān)協(xié)調。
4.4 低噪聲路面
對于中小型汽車(chē),隨著(zhù)行駛速度的提高,輪胎噪聲在汽車(chē)產(chǎn)生的噪聲中的比例越來(lái)越大,因此,直接修建低噪聲路面就顯得很有意義。所謂低噪聲路面,也稱(chēng)多空隙瀝青路面,又稱(chēng)為透水(或排水)瀝青路面。它是在普通的瀝青路面或水泥混凝土路面或其它路面結構層上鋪筑一層具有很高空隙率的瀝青混合料,其空隙率通常在15~25%之間,有的甚至高達30%.根據表面層厚度、使用時(shí)間、使用條件及養護狀況的不同,與普通的瀝青混凝土路面相比,此種路面可降低道路噪聲3~8dB(A)。所以,采用這種路面是降低道路噪聲、保護環(huán)境的一項重要措施。其優(yōu)點(diǎn)是:由于混合料孔隙率高,不但能降低噪聲,還能提高排水性能,在雨天能提高行駛的安全性。局限性是:耐久性差,集料、粘結料要求高,水穩定性要求高,使用一段時(shí)間后,孔隙易被堵塞。
5 以降噪為主要目標的綜合治理方法
空氣污染是影響環(huán)境的重要問(wèn)題,須在汽車(chē)制造和交通管理等方面加以解決,而汽車(chē)交通產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題已成為環(huán)境污染中一個(gè)非常重要的因素,交通噪聲的降低可通過(guò)汽車(chē)本身構造的改善和采取降噪措施而獲得。盡管,采用本文前述幾種措施,也不失為一種可行的對策,但是如果在適當的路(如經(jīng)過(guò)學(xué)校),幾種措施一起使用,綜合治理效果可能更明顯。例如既鋪設低噪聲路面,在路邊修建吸聲屏障,在吸聲屏障外側種植降噪綠化帶,這樣在治理交通噪聲的同時(shí),又能達到治理空氣污染、美化環(huán)境的綜合效果,當然,這是理想的設想,國內、外尚無(wú)先例,有待今后去研究。在一般的路段則可視具體情況,采用某一措施。例如在高速公路路堤外的兩側,種植較窄的樹(shù)林帶,樹(shù)林的特點(diǎn)是生長(cháng)迅速、四季長(cháng)綠、枝葉茂盛。當經(jīng)過(guò)噪聲較敏感區如居民區、集鎮時(shí),增加采用聲屏障,在路堤上,主要采用聲屏墻。這樣,一方面可降低噪聲,另一方面由于有一定的綠化,也降低了空氣污染,在景觀(guān)上也顯得輕松、適怡、美觀(guān)。
6 結束語(yǔ)
本文簡(jiǎn)要敘述了汽車(chē)交通造成的環(huán)境污染(大氣污染、噪聲、水質(zhì)污染)的概況以及治理交通噪聲的某些措施。當然,這些措施都具有特定的使用條件,在道路與道路外側地面標高相差不大的路段同道路標高高于周?chē)孛嫒舾擅椎牡貐^(我國部分高速公路尤其如此),所選用的措施顯然是有區別的。前者國內已有所研究,后者尚屬空白,有待人們去探索、去研究,以改善高速公路及周?chē)沫h(huán)境,提高人們的生活質(zhì)量。

