環(huán)境噪聲評價量snlcnl及其應用

1、環(huán)境噪聲評價量SNL、CNL及其應用林 叢提 要 本文分析了環(huán)境噪聲中各個聲級指標與人的主觀感覺的關(guān)系。應用數(shù)學、實驗心理學的理論，綜合研究諸聲級元與主觀煩惱率的關(guān)系。引入環(huán)境噪聲評價的綜合指標SNL、CNL。改變環(huán)境噪聲評價中用孤立的幾個聲級指標作為評價量的方法。轉(zhuǎn)入用聲對人的心理影響來計量，使評價指標能直接地反映人對聲環(huán)境在心理上的可接受程度。說明該種聲環(huán)境下受到噪聲影響的人的百分率，并對該評價指標在聲環(huán)境質(zhì)量分析、預測和建設項目的規(guī)劃中的應用以及評價指標的優(yōu)點作了詳細描述。 1、引言在噪聲評價中，國際上采用了上百種的評價指標，描述各種不同側(cè)面、不同聲功能要求下的聲環(huán)境狀況，以聲的物理量來

2、衡量噪聲對人的影響。城市區(qū)域環(huán)境噪聲評價一般采用等效聲級LAeq作為評價值，用累積百分聲L10、L50、L90作為分析依據(jù)。在這四個描述環(huán)境噪聲狀況的評價量中，LAeq是T時段內(nèi)的A聲級能量平均值（以下簡稱Leq），L10、L50、L90分別代表平均峰值、統(tǒng)計平均值和聲環(huán)境的本底值。但噪聲的危害不僅與三個量有關(guān)，而與聲的起伏狀況，甚至聲諧波成分等都有關(guān)。因此，弧立地用其中某個指標來描述環(huán)境就不夠全面。這里存在幾個問題（1）Leq是否最能反映噪聲對人的影響，是否還存在著更合理的指標？有些國家就L50來作評價值的。但這些指標的合理未經(jīng)證明；（2）Leq不能直接反映人對噪聲狀況在心理上的可接受程度；

3、（3）Leq還不能完全說明噪聲的污染狀況，特別是受影響的范圍。因此，我們建立聲的物理量與煩惱度的關(guān)系。從而引出噪聲評價量感覺噪聲級SNL（Sense Noise Level），綜合噪聲級CNL（Compound Noise Level）。2 影響環(huán)境噪聲質(zhì)量的幾個參數(shù)及理想值由于噪聲是一種感覺影響，所以分析噪聲影響一般從人的主觀感覺入手，用聲級大小和人的主觀感覺量進行回歸分析，以建立人的主觀感覺和聲級之間的關(guān)系模式。根據(jù)心理學中絕對閾限的定義，求出聲環(huán)境的理想狀態(tài)。我們根據(jù)福州市103個環(huán)境噪聲測點的測試結(jié)果，和在這些測點上進行的主觀調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計對應測點上人的煩惱度，包括人對該聲環(huán)境感到有時

4、有些吵鬧，經(jīng)常有些吵鬧，十分吵鬧和不可容忍的人占調(diào)查人數(shù)的百分率。刪掉無效表格和樣品數(shù)太少的測點，取其中八百余張調(diào)查表，共81個測點煩惱度，即樣品容量為81。用主觀煩惱度與各點聲級直接進行回歸分析（而不采用聲級組中值。自變量聲級減少了±2.5dB的誤差）。采用心理物理分析中常用的線性回歸，指數(shù)和對數(shù)曲線回歸，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)L10、L50、L90對人主觀感覺P的線性回歸相關(guān)系數(shù)最高，分別為：0.456、0.414、0.480，因此可認為它們更接近線性關(guān)系，回歸方程為：PL10= -27.304+1.588L10 (1) PL50= -21.618+1.663L50 (2) PLeq= -

5、32.642+1.740Leq (3) 由此得出人對L10、L50、Leq的煩惱度閾限值分別為48.69、43.06、47.49（如圖1）圖1 L10、L50、Leq與煩惱度關(guān)系同時得出L1、L5、L90與人的主觀煩惱度 P更接近對數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)最高，分別為：0.530、0.514、0.424，見圖2?；貧w議程為： PL1= -435.936+119.786Ln(11) (4) PL5= -442.196+123.138Ln(15) (5) PL90= -318.042+99.062Ln(190) (6)圖2 L1、L5、L90與煩惱度關(guān)系另外，以聲級的標準偏差n-1來代表聲級的起伏狀況與主

6、觀煩惱度回歸得：Pn-1= 21.078+38.7481(n-1) （7）表1 根據(jù)回歸分析計算的結(jié)果 L1L5L10L50L90Leqn-1相關(guān)系數(shù)r閾 限 值P的導數(shù) 0.530 57.780119.78/L1 0.514 54.40123.14/L5 0.45648.690 1.588 0.41445.060 1.633 0.42441.07099.06/L90 0.48047.490 1.740 0.395 2.11038.75/n-1從分析結(jié)果來看，相關(guān)性都很好，作為測量時段內(nèi)聲級最大值和峰值的L1、L5相關(guān)系數(shù)最高，這說明有人認為這兩個量對環(huán)境影響較大也有一定道理，從決定閾限大小的

7、煩惱度P的導數(shù)來看也各不相同。因此就存在那一個或幾個聲級變量對人的影響較大，即那幾個因子的“權(quán)”重問題了。3 環(huán)境噪聲評價量SNL、CNL的引出由于主觀量煩惱率與聲級的關(guān)系是多元的，元之間也有相互聯(lián)系，如果能選擇其中重要的元，找出它們適當?shù)年P(guān)系式，綜合考慮幾個變量對人的影響，那就能根據(jù)現(xiàn)有的環(huán)境噪聲測試結(jié)果，對環(huán)境質(zhì)量作出最精確的判斷。因此 ，我們采用煩惱率P與L1、L5、L10、L90、Leq、n-1進行逐步回歸分析的方法，根據(jù)各聲級變量方差貢獻的顯著性檢驗結(jié)果，建立起主觀煩惱率與各顯著變量聲級之間的回歸方程。當置信概率接近100%時，回歸得復相關(guān)系數(shù)為：0.47828?；貧w方程為：P=-3

8、3.070+1.744Leq回歸結(jié)果與（3）式一致（其誤差是計量機精度引起的）。因此，證明了當只用一個聲級量來評價環(huán)境時，Leq的值最適合。當臨界值F取1.6時，回歸平方和為14106.63，殘差平方和為32325.55，復相關(guān)系數(shù)為0.5511910，剩余標準差為20.624?；貧w方程為：P= -4+3.819X5+1.778X6+7.475X7把煩惱率P定義為SNL得到：SNL= -29.193-4.154L50+3.819L90+1.778Leq+7.475n-1 (8)由（8）式可以看出SNL隨著本底聲級L90、聲級能量平均值Leq和反映聲級起伏狀況的n-1的增大而提高，但是（8）式中

9、第二項前面系數(shù)為負值，形成L50值越大SNL越小的情況，這是由于測量時段內(nèi)聲能固定，等效聲級Leq恒定，這時： L50=Leq （9）（當聲級為正態(tài)分布時，=d260；d=L10L90；n-1=1/2L161/2L84；L50Leq42n-160）因此（8）式中后三項確定后，L50的值越大，值越小，n-1也越小，整個測量時段內(nèi)聲級的起伏和峰值也越小，因此，SNL的值也應該越低。由此說明采用L50的值來衡量環(huán)境噪聲質(zhì)量是不合適的，同時也可以看出：不僅等效聲級對人產(chǎn)生影響，本底噪聲級，特別是聲級的起伏狀況也極大地影響到煩惱率，影響感覺噪聲級SNL的值，這是以往進行噪聲評價所忽視的。因此SNL更能全

10、面地反映人對聲環(huán)境狀況的接受程度。根據(jù)絕對閾限的定義，當SNL小于50時噪聲對環(huán)境沒有影響，當SNL大于100時，對處在該聲環(huán)境下的百分之百的人產(chǎn)生影響，而SNL介于50到100之間受噪聲影響的人是多少呢？假設煩惱率為P（50<P<100），這時，人主觀上對聲環(huán)境影響沒有引起感覺的人數(shù)比例K+=100P，與此對應一定還存在著另一半能引起感覺的人K- 對這種聲環(huán)境的刺激強度可以接受。因此，真正感到不滿足的人應為：1002K。所以當不考慮聲級過低的影響的話，則：受影響人的百分率=這時，把受影響人數(shù)百分率用CNL來表示。那么CNLi=2Pi100，（CNLi、Pi分別代表第i個測點上的C

11、NL值和P值）也對L1、L5、L10、L50、L90、Leq、n-1進行逐步回歸分析，（事實上，CNL=2SNL100）得方程：CNL=158.3878.309L50+7.639L90+3.555Leq+14.951n-1 (10)其中：回歸平方和為56426.58；殘差平方和為129302.1；復相關(guān)系數(shù)為0.551，剩余標準差為41.247。CNL反映了該種聲環(huán)境下受噪聲影響的人數(shù)百分率。當CNL0時，表示該環(huán)境下百分之百的人沒有受到噪聲影響，當CNL100時，表示百分之百的人受到影響。4 SNL、CNL的應用及噪聲的優(yōu)化控制SNL、CNL的導出，使我們解決了以往在評價中只能給出一個分貝數(shù)

12、而轉(zhuǎn)入和人的感覺聯(lián)系起來。解決了影響程度和范圍的問題。既可以對現(xiàn)有的各個噪聲功能區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量進行分析；也可以對以往的環(huán)保工作做檢驗，對未來的聲環(huán)境質(zhì)量預測，優(yōu)化環(huán)境噪聲控制都十分有意義。如：根據(jù)2003年福州市環(huán)境噪聲統(tǒng)計結(jié)果，按（8）式、（10）式計算出SNL、CNL（見表2）。表2 2003年福州市各功能區(qū)SNL、CNL值 區(qū)域指 標居民文教區(qū)居住商業(yè)工業(yè)混合區(qū)工業(yè)集中區(qū)交通干線兩側(cè)區(qū)全 市SNLCNL61.1922.3365.0930.1269.10838.1675.5551.0365.7331.40由表可知福州市目前的SNL=65.73、CNL=31.40。也可以說整個福州噪聲煩惱率達

13、到65.73%，在這種情況下有31.40%的人受到噪聲不同程度的影響。相對于1985年福州市SNL=68.92、CNL=37.83有了明顯的改善。從噪聲源分析，交通、工業(yè)、施工、生活和其它噪聲源產(chǎn)生的CNL值分別為41.3、27.3、37.5、30.0和25.5。表明交通噪聲影響占主要地位，同時也驗證了1985年預測結(jié)論：福州和日本東京這類的國際性大都市一樣，生活噪聲將提高到非常重要的地位。工業(yè)噪聲不是福州市環(huán)境噪聲治理的重點。5、SNL、CNL與NII的關(guān)系及優(yōu)點聯(lián)系煩惱率來評價環(huán)境：也有采用噪聲沖擊指數(shù)NII： NII=TwiPi/Ai (12)式中 TwiAi=wiAi 總的計權(quán)人數(shù)：

14、Wi 某一干擾噪聲級計權(quán)因子； Pi 暴露在某一干擾噪聲級的人數(shù)； Ai 該區(qū)城市總?cè)藬?shù)。其中計權(quán)因子的確定就是以Ldn值（考慮了晝夜不同權(quán)重的平均Leq值）和所對應的煩惱率來確定的，用不同的聲級分貝數(shù)所對應的煩惱率除以75dB的煩惱率來確定Wi的值，這樣得到的NII值是反映了人的煩惱狀況，但是比較SNL還有幾方面不足，SNL能更直觀地反映對人的影響程度（事實上就是煩惱率）并綜合考慮了聲本底值，聲能平均值，聲起伏狀況的幾個指標，其結(jié)果較NII更精確全面；另外計算NII需要的Ldn值測量工作量大，統(tǒng)計某一干擾噪聲級的人數(shù)Ai值困難，同時計算也較麻煩。這也是NII指標長期以來無法推廣的原因。而SNL計算需要的L50、L90、Lcq、