户外声传播衰减的计算方法

（一）基本公式

户外声传播衰减包括几何发散（Adiv）、大气吸收（Aatm）、地面效应（Agr）、屏障屏蔽（Abar）、其他多方面效应（Amisc）引起的衰减。

（1）在环境影响评价中，应根据声源声功率级或靠近声源某一参考位置处的已知声级（如实测得到的）、户外声传播衰减，计算距离声源较远处的预测点的声级。在已知距离无指向性点声源参考点r0处的倍频带（用63 Hz 到8 000 Hz 的8 个标称倍频带中心频率）声压级Lp(r0)和计算出参考点（r0）和预测点（r）处之间的户外声传播衰减后，预测点8 个倍频带声压级可分别用公式（7.13）计算。

（2）预测点的A 声级LA(r)可按公式（7.14）计算，即将8 个倍频带声压级合成，计算出预测点的A 声级[LA(r)]。

式中 Lpi(r)—— 预测点(r)处，第i 倍频带声压级，dB；

ΔLi—— 第i 倍频带的A 计权网络修正值，dB。

（3）在只考虑几何发散衰减时，可用公式（7.15）计算。

（二）几何发散衰减

1.点声源的几何发散衰减

（1）无指向性点声源几何发散衰减的基本公式如下：

公式（7.16）中第二项表示了点声源的几何发散衰减。因此，点声源的几何发散衰减计算公式如下：

如果已知点声源的倍频带声功率级Lw或A 声功率级（LAw），且声源处于自由声场，则计算公式为式（7.18）或式（7.19）。

如果声源处于半自由声场，则计算公式为式（7.20）或式（7.21）。

（2）具有指向性点声源几何发散衰减的计算公式。声源在自由空间中辐射声波时，其强度分布的一个主要特性是指向性。例如，喇叭发声，其喇叭正前方声音大，而侧面或背面就小。

对于自由空间的点声源，其在某一θ 方向上距离r 处的倍频带声压级[Lp(r)θ]计算公式如下：

式中 D Iθ—— θ 方向上的指向性指数，D Iθ＝ 10 lgRθ；

Rθ—— 指向性因数，Rθ=Iθ/I；

I—— 所有方向上的平均声强，W/m2；

Iθ—— 某一θ 方向上的声强，W/m2。

按公式（7.16）计算具有指向性点声源几何发散衰减时，公式（7.16）中的Lp(r)与Lp(r0)必须是在同一方向上的倍频带声压级。

（3）反射体引起的修正（ΔLr）。如图7.2 所示，当点声源与预测点处在反射体同侧附近时，到达预测点的声级是直达声与反射声叠加的结果，从而使预测点声级增高。

图7.2　反射体的影响

当满足下列条件时，需考虑反射体引起的声级增高：

① 反射体表面平整光滑，坚硬的。

② 反射体尺寸远远大于所有声波波长λ。

③ 入射角θ<85°。

rr- rd﹥﹥ λ反射引起的修正量ΔL r与 rr/rd有关（ rr＝IP、rd＝SP ），可按表7.1 计算。

表7.1　反射体引起的修正量

2.线声源的几何发散衰减

（1）无限长线声源。无限长线声源几何发散衰减的基本公式如下：

公式（7.15）中第二项表示了无限长线声源的几何发散衰减，见公式（7.24）。

（2）有限长线声源。如图7.3 所示，设线声源长度为l0，单位长度线声源辐射的倍频带声功率级为Lw。在线声源垂直平分线上距声源r 处的声压级计算见公式（7.25）（7.26）。

或

当r>l0且r0>l0时，见公式（7.27）。

即在有限长线声源的远场，有限长线声源可当作点声源处理。

当r<l0/3 且r0<l0/3 时，见公式（7.28）。

即在近场区，有限长线声源可当作无限长线声源处理。

当l0/3<r<l0，且l0/3<r0<l0时，见公式（7.29）。

图7.3　有限长线声源

3.面声源的几何发散衰减

一个大型机器设备的振动表面，车间透声的墙壁，均可以认为是面声源。如果已知面声源单位面积的声功率为W，各面积元噪声的位相是随机的，面声源可看作由无数点声源连续分布组合而成，其合成声级可按能量叠加法求出。

图7.4 给出了长方形面声源中心轴线上的声衰减曲线。当预测点和面声源中心距离r 处于以下条件时，可按下述方法近似计算：r ﹤a/π时，几乎不衰减（ Adiv≈ 0）；当 a/π﹤ r ﹤b/π，距离加倍衰减3 dB 左右，类似线声源衰减特性[ Adiv≈10 lg( r / r0)]；当r>b/π 时，距离加倍衰减趋近于6 dB，类似点声源衰减特性[ Adiv≈20 lg( r / r0)]。其中面声源的b>a。图中虚线为实际衰减量。

图7.4　长方形面声源中心轴线上的衰减特性(www.xing528.com)

（三）大气吸收引起的衰减

大气吸收引起的衰减按公式（7.30）计算。

式中，a 为温度、湿度和声波频率的函数，预测计算中一般根据建设项目所处区域常年平均气温和湿度选择相应的大气吸收衰减系数（见表7.2）。

表7.2　倍频带噪声的大气吸收衰减系数α

（四）地面效应衰减

地面类型可分为：

1.坚实地面

包括铺筑过的路面、水面、冰面以及夯实地面。

2.疏松地面

包括被草或其他植物覆盖的地面，以及农田等适合于植物生长的地面。

3.混合地面

由坚实地面和疏松地面组成。

声波越过疏松地面传播时，或大部分为疏松地面的混合地面，在预测点仅计算A 声级前提下，地面效应引起的倍频带衰减可用公式（7.31）计算。

式中 r—— 声源到预测点的距离，m；

hm—— 传播路径的平均离地高度，m。可按图7.5 进行计算，hm＝F/r；F 为面积，m2；r，m。

若Agr计算出负值，则Agr可用“0”代替。

其他情况可参照《声学 户外声传播的衰减 第2 部分：一般计算方法》（GB/T 17247.2—1998）进行计算。

图7.5　估计平均高度hm的方法

（五）屏障屏蔽衰减

位于声源和预测点之间的实体障碍物，如围墙、建筑物、土坡或地堑等起声屏障作用，从而引起声能量的较大衰减。在环境影响评价中，可将各种形式的屏障简化为具有一定高度的薄屏障。

如图7.6 所示，S、O、P 三点在同一平面内且垂直于地面。

图7.6　无限长声屏障示意图

定义δ＝SO＋OP－SP 为声程差，N＝2δ/λ 为菲涅尔数。

在噪声预测中，声屏障插入损失的计算方法应需要根据实际情况做简化处理。

1.有限长薄屏障在点声源声场中引起的衰减计算

（1）首先计算图7.7 所示三个传播途径的声程差δ1、δ2、δ3和相应的菲涅尔数N1、N2、N3。

（2）声屏障引起的衰减按公式（7.32）计算。

当屏障很长（作无限长处理）时，则见公式（7.33）。

图7.7　在有限长声屏障上不同的传播路径

2.双绕射计算

对于图7.8 所示的双绕射情景，可由公式（7.34）计算绕射声与直达声之间的声程差δ。

式中 a—— 声源和接收点之间的距离在平行于屏障上边界的投影长度，m；

dss—— 声源到第一绕射边的距离，m；

dsr—— 第二绕射边到接收点的距离，m；

e—— 在双绕射情况下两个绕射边界之间的距离，m。

图7.8　利用建筑物、土堤作为厚屏障

屏障衰减Abar中的DZ参照《声学 户外声传播的衰减 第2 部分：一般计算方法》（GB/T 17247.2—1998）中的DZ进行计算。

在任何频带上，屏障衰减Abar在单绕射（即薄屏障）情况，衰减最大取20 dB；屏障衰减Abar在双绕射（即厚屏障）情况，衰减最大取25 dB。

计算了屏障衰减后，不再考虑地面效应衰减。

3.绿化林带噪声衰减计算

绿化林带的附加衰减与树种、林带结构和密度等因素有关。在声源附近的绿化林带，或在预测点附近的绿化林带，或两者均有的情况都可以使声波衰减（见图7.9）。

图7.9　通过树叶和灌木时噪声衰减示意图

通过树叶传播造成的噪声衰减随通过树叶传播距离df的增长而增加，其中df＝ d1+ d2，为了计算d1和d2，可假设弯曲路径的半径为5 km。

表7.3 中的第一行给出了通过总长度为10 m 到20 m 之间的密叶时，由密叶引起的衰减；第二行为通过总长度为20 m 到200 m 之间密叶时的衰减系数；当通过密叶的路径长度大于200 m 时，可使用200 m 的衰减值。

表7.3　倍频带噪声通过密叶传播时产生的衰减

（六）其他多方面原因引起的衰减

其他衰减包括通过工业场所、房屋群等引起的衰减。在声环境影响评价中，一般情况下，不考虑自然条件（如风、温度梯度、雾）变化引起的附加修正。

工业场所、房屋群的衰减等可参照《声学 户外声传播的衰减 第2 部分：一般计算方法》（GB/T 17247.2—1998）进行计算。