城市道路交通噪声与居民烦恼度的关系研究.pdf

101237|2023|12城市设计摘要：随着城市道路建设的推进，交通噪声污染已经成为城市环境污染的重要组成部分。为了解城市交通噪声与居民主观烦恼度的关系，文章通过对1600 名居民进行问卷调查，结合 Cadna/A 软件对交通噪声暴露量进行模拟统计，并利用参考点噪声监测数据进行修正，以此建立 2022 年的城市居民交通噪声的反应曲线，同时采用模糊数学方法计算居住区噪声烦恼阈值。结果表明，选用 5 阶段评价尺度中的最高一阶段评价当下住区道路交通噪声影响下的居民主观烦恼度现状更为贴切，同时道路交通噪声的烦恼阈值为 60.9dB，略高于现行标准。Abstract：With the development of urban road construction,traffic noise has become an important part of urban environmental pollution.In order to understand the relationship between traffic noise and annoyance,this paper conducted a questionnaire survey among 1600 residents,simulated statistics of traffic noise exposure combined with Cadna/A software,and corrected the noise monitoring data of reference points,so as to establish the response curve of urban traffic noise of Chinese residents in 2022.At the same time,the fuzzy mathematics method is used to calculate the disturbance threshold of residential noise.The results show that,among the five stages,the highest stage 1 evaluation model has a better fit with residents sense of annoyance in the current environment noise exposure scene.Meanwhile,the annoyance threshold of road traffic noise is 60.96 dB,slightly higher than the current standard.关键词：道路交通噪声；烦恼度；社会调查；烦恼阈值Keywords：traffic noise；noise annoyance；community survey；annoyance threshold文毛燕燕浙江大学建筑工程学院硕士研究生张三明浙江大学建筑工程学院副教授硕士生导师DOI：10.19875/ki.jzywh.2023.12.033引言城市道路交通噪声是影响居民生活质量和生理健康的主要噪声来源之一。随着城市机动车保有量的不断增加、路网建设愈发紧凑、城市规划相对滞后、公路隔声设施缺乏等多方面因素导致城市交通噪声现状不容乐观1。调查显示，道路交通噪声给居民的日常生活带来了干扰，被视为是现在和将来造成烦恼感的最主要噪声源2。社会声学调查作为噪声烦恼度研究的重要理论，通过掌握我国居民对道路交通噪声的群体性反应，建立居民对道路交通噪声的群体性反应曲线，以此为高效制定国内噪声政策、有效控制噪声提供重要依据。目前，国内外已有学者采用社会声学调查对城市环境噪声开展相关研究2-4，但总体来说国内的这类研究数量仍相对较少。本研究以杭州市居住区为调查样本，建立居民对道路交通噪声响应的暴露量-反应关系曲线，并采用模糊数学方法计算居民噪声烦恼阈值。对于杭州典型城市居住区，本研究得到The Relationship Between Urban Road Traffic Noise and Annoyance城市道路交通噪声与居民烦恼度的关系研究的居民对道路交通声响应数据，能够很好地反映不同时间、不同声级下住区居民对道路交通噪声干扰的烦恼程度。1 研究方法1.1 调查区域在杭州市中选取紫金西苑、港湾家园、冠苑、宝嘉誉府、蒋村花园（如意苑、广安苑、兴达苑）5 个居住区作为主要调查区域，主要考虑到以下两个方面：首先紫金西苑、宝嘉誉府建成年限较晚（2017 年），港湾家园、冠苑、蒋村花园建于 20042007 年间，不同时期新旧居住区并存，时间跨度大且居住人群广泛，人群年龄段比例相对涵盖面广，能提高样本数据量的科学性；其次是各小区都相对靠近道路且道路等级较为复杂，方便问卷调查工作进行，选取具有一定代表性的道路进行调查。1.2 社会调查调查问卷旨在调查居住区声环境和居民主观感受，主要包含三部分：第一部分统计居住区声环境主要噪声来源，包括道路交通噪声、飞机噪声、施工噪声、居民活动、工业生产噪声等。第二部分记录居民的主观烦恼度评价，采用问卷采用GB/Z 21233-2007 声学应用社会调查和社会声学调查评价噪声烦恼度标准规定的 5 个阶段言语反应尺度（将噪声烦恼度划分为“一点也不”“好像有点”“比较”“相当”“特别”5 个阶段）和 11 个阶段数字反应尺度（将噪声烦恼度划分为从“0”到“10”程度依次加深的 11 个阶段，其中“0”代表“一点也不吵”，“10”代表“特别吵”）来进行烦恼度评价5。第三部分是与噪声相关的健康问题，从生理和心理角度进行评价。通过在 5 个居住区内随机发放居民问卷，获得了居民的具体家庭住址和对道路交通噪声污染的认知情况。问卷调查过程中若有疑惑则对其进行解释，此外不参与受访者的填写过程。在噪声暴露量分组内，每组范围问卷数量都达到 30 份以上。本调查研究耗时四个月，调查人员于 2022年 6 月至 2022 年 10 月面对面访问了调查区域102内共计 1600 名居民，有效问卷总数为 1505 份，有效可用问卷率为 94.06%。受访者的年龄、性别分布大致均衡（图1），居住年限较久（图2），符合问卷调查的基本要求。本次调研中各年龄段内的性别比例基本相近，男女比例接近 1.26:1。考虑到年龄的不同对本次调研的影响，选取典型年龄段组成人员开展调研。从受访人群年龄分布来看，20 30岁年龄段的受访人数远大于其他年龄段，比例接近 34%。住区内青年、中年人群人数较多，占比高达 76%，同时青年对城市环境噪声影响的调查更感兴趣，说明城市噪声问题的关注人群逐渐年轻化。从居住年限上看，超过 50%的受访者长期居住在样本区，对声环境的主观感受较为贴切，样本可信度较高。根据统计情况（图 3）来看，受调查者的整体文化水平较高，本科生、研究生人员占据多数，两者占比高达到 58%，这体现了高学历住户对住区噪声影响关注度更高，为此次调查提供更多有效的参考数据来源。调查发现（图4、图5），72.8%的人群认为道路交通噪声是住区内主要的噪声来源，居民活动噪声次之，且居民对交通噪声大多持否定态度，普遍期望加强噪声治理来改善住区声环境；噪声对人们的影响主要体现在影响睡眠和心情，尤其是夜间受到干扰较大，由此可见交通噪声对人群的干扰不容忽视。从声环境烦恼度评价在各年龄段上的分布情况（图 6）可知，中青年人群对比其他年龄段人群对声环境的烦恼度更高。1.3 噪声测量为使噪声数据尽可能贴近实际环境噪声，本研究采用现场测量和软件模拟相结合的方式。首先选取调查范围内邻近道路的首排建筑物作为参考点，测试天气和测点选择均依据GB 3096-2008 声环境质量标准6，噪声敏感建筑测量点位于建筑窗外 1m、高度 1.5m处，监 测 分 别 在 昼 间 8:00 10:00 及 夜 间22:00 24:00 两个时间段进行，测量 10min的等效连续声级 LAeq，并用照相机在道路中段测点摄像统计现场的车流量、车型比等相关信息。测量均在标准环境下进行，避开节假日、非正常工作日。根据调查的交通数据和地形数据，使用噪声模拟软件 Cadna/A 对成功完成问卷调查的所有住宅的噪声暴露进行建模，分别预测每户居民临道路窗外 1m、高度离地面 1.5m 处的噪音最暴露一面的等效连续声级 LAeq，并利用参考点噪声监测数据进行修正。2 结果与分析2.1 道路交通噪声暴露量-反应关系曲线根据问卷调查的回收统计和噪声暴露量模拟的结果，将噪声暴露量等分成 8 组声级区间，分别采取五阶段言语尺度的最高 1 阶段尺度（报告自身“特别烦恼”）、最高2阶段尺度（报告自身“相当烦恼”或“特别烦恼”）以及 11阶段言语尺度的最高 3 阶段尺度（9、10、11三阶段）同噪声暴露量进行匹配，取中心声级值 LAeq与三个阶段高烦恼人群比例相对应，在SPSS 软件中输入数据并比较不同函数拟合方程R2的大小，最终选择二次方程关系式对数据进行拟合，形成 2022 年城市居民道路交通噪声的烦恼度响应曲线（图 7）。得到的最后拟合方程为：Y 0.001L2-0.078L+2.016R2 0.939Y 0.001L2-0.089L+2.325R2 0.857Y 0.001L2-0.095L+2.473R2 0.830分析可知，2022 年城市居民道路交通噪声的烦恼度响应曲线特征有：（1）当环境噪声处于55dB60dB区间，剂量曲线斜率逐渐增大，在 60dB 处高烦恼人数加速上升。超过 60dB 后，受访者对噪声的敏感程度随着噪声暴露量的增加而显著提高。该拐点表明人们对于 60dB 左右及以下的噪声暴露值是可以承受的，超过此范围的噪声污染带来的烦恼感较为显著，可能会对个体造成心理伤害，也会降低居民的生活质量和满意度。（2）根据三条烦恼度评价曲线，在相同暴露量值 LAeq下，5 阶段最高 2 阶段、十一阶段最高 3 阶段评价模型的高烦恼人数更多，且两条趋势线间隔较近，趋势相似。在高烦恼人数比例上，5 阶段最高 2 阶段曲线略多于后者，5阶段最高 1 阶段曲线的高烦恼人群数量显著低于其他曲线。一般来说，模型曲线的 R2值越接近于 1，则拟合度越高，所以在此选用五阶段评价尺度中的最高 1 阶段更能科学、严格地评价当下住区道路交通噪声影响下的居民主观烦恼图 1问卷调查对象基本信息（图片来源：作者自绘）图 2问卷调查对象居住年限（图片来源：作者自绘）图 3问卷调查对象学历统计（图片来源：作者自绘）图 4主要噪声源统计（图片来源：作者自绘）图 5噪声影响统计（图片来源：作者自绘）图 6不同年龄段对声环境烦恼度评价的差异（图片来源：作者自绘）图 7道路交通噪声暴露量-反应关系曲线（图片来源：作者自绘）103237|2023|12城市设计度现状。（3）纵坐标高烦恼人群随着暴露量值 LAeq的逐步增大而变化，区间大致在 10%25%。图 7 可见 5 阶段最高 2 阶段评价曲线和 11 阶段最高 3 阶段评价曲线斜率较大，且变化幅度也比 5 阶段最高 1 阶段评价曲线的变化幅度大。这是由于环境噪声声级显著大时，选择“特别烦恼”评价尺度的人群数量较少，人群主观评价在“相当烦恼”的评价尺度上较为集中，造成极端值缺少。数据表明，在交通噪声暴露量增大时，当下人群的烦恼度仍然停留在“相当烦恼”的评价尺度，与“特别烦恼”有一定的过渡空间。但同时也反映了在高暴露量下，人们对环境噪声的烦恼感已经开始上升。推测原因是长期处于噪声污染下的人们的对于噪声的社区容忍度有一定增加，这就需要对我国居民的烦恼度阈值进行下一步深入研究。2.2 道路交通噪声烦恼度阈值研究基于上述研究结果，本研究所建立的居民对道路交通噪声反应曲线，能够较好地反映居民对道路交通噪声的反应。由于该曲线是一种具有理想统计特性的曲线，因此可以用来评估居住区噪声烦恼阈值。噪声烦恼度阈值是指使受访者产生烦恼度时所对应的噪声声级值，其中基于模糊数学的噪声烦恼度阈值研究较为丰富7。模糊数学是研究和处理模糊性现象的一种数学理论或者方法8，运用模糊数学方法论进行主观烦恼度研究在国内外均有运用。本文基于模糊数学进行主观烦恼度阈值研究，采用九分位标度，将“很舒适”定为 1，“舒适”定为 3，“一般”定为 6，“烦恼”定为 8，“很烦恼”定为99，计算烦恼度等级相对应的隶属权重，从而创建主观感觉烦恼度的隶属函数模型：式中：1、2、3、4、5分别为“一点也不烦恼”“好像有点烦恼”“比较烦恼”“相当烦恼”和“特别烦恼”的评价等级；0，0.249，0.625，0.875，1 为各等级对应的隶属度。烦恼概率体现了被调查者主观心理反应的相关信息，其计算如下：其中，Pi为中心声级Li的烦恼概率；nij为Li声级下第j评价等级出现的频数；j为第j评价等级烦恼度的隶属度，即隶属函数的值。环境噪声烦恼阈值（EL）计算：计算得到各中心声级的烦恼概率Pi（表1），由公式（3）可以计算得到道路交通噪声烦恼度阈值 EL60.9dB，略高于我国声环境质量标准中规定的 2 类居住区昼间噪声限值为 60dB 的标准值。环境噪声的阈值主要是根据人体长期暴露在一定声音下时所产生的生理上的感觉或感受来确定的，这也正说明近年来由于城市化进程的大力推进以及城市交通噪声的普遍性覆盖，居住区环境噪声污染有一定的增加趋势，城市居民对于噪声的耐受性也有一定程度的随之增加。在当下城市生活节奏加快，工作压力加大，工作强度增加，以及各种精神压力大等，也会使得居民对于噪声的耐受性不断增强。另外随着我国汽车工业、电器工业以及电子元件业飞速发展和生产规模不断扩大，社会生活中产生了大量噪声污染现象，表明环境噪声的控制需要进一步严格把关，为住区创造一个良好的声环境。结语由于快速城市化和随之而来的高密度路网建设，道路交通噪声愈发成为居住区环境噪声的主要来源。为了更好地了解人们对道路交通噪声的响应和评价，本文选取杭州市若干居住区对道路交通噪声的响应进行了调查。这包括使用 ICBEN 标准问卷对居民开展噪声主观烦恼社会调查和噪声暴露量测量，并且对统计数据进行二次多项式回归分析，以建立道路交通噪声暴露量-反应关系曲线。在此之外，采用隶属度函数模型计算交通噪声暴露下的居民烦恼度阈值，为噪声标准的合理制定提供必要的参考。研究得到了以下结论：（1）道路交通噪声已成为杭州主城区居住区中主要环境污染源，居民活动噪音也不容忽视。大多数人对道路交通噪声持否定态度。在噪声对居民的影响上，受访者普遍反映自身睡眠和心情受噪声影响最大，尤其是在夜间受到严重干扰。此外，中青年人群对比其他年龄段人群对声环境的烦恼度更高。（2）道路交通噪声暴露量-反应关系曲线中，5 阶段评价尺度中的最高 1 阶段模型与当下当下住区道路交通噪声影响下的居民主观烦恼度现状适配度更高。曲线显示，道路交通噪声暴露量处于 55 60dB 区间，曲线变化加快，高烦恼度人群比例也随之上升。上升速度大抵在 60dB 声压级数值处加速，说明超过 60dB 的声音会引起人群更强烈的烦恼度，也表明了设置噪声限值标准的必要性。（3）研究结果表明，道路交通噪声的烦恼阈值为 60.9dB。烦恼度阈值略高于现行标准，参考文献：1沈妹娜.城市道路交通噪声污染现状与对策分析J.资源节约与环保,2016(05):77.2马蕙,籍仙蓉,矢野隆.城市居民对环境噪声群体性反应的研究J.声学学报:中文版,2008(03):275-282.3周国柱,焦风雷,孙艳,等.城市居民对公共场所噪声群体性反应分析J.声学技术,2009,28(04):518-523.4闫靓,郝夏影,陈克安.城市道路交通噪声烦恼度社会调查J.应用声学,2009,28(04):300-307.5全国声学标准化技术委员会.声学应用社会调查和社会声学调查评价噪声烦恼度：GB/Z 21233-2007S.北京:中国标准出版社,2007.6中华人民共和国生态环境部.声环境质量标准：GB 3096-2008S.北京:中国环境科学出版社,2008.7Paiva K M,Alves Cardoso M R,Trombetta Zannin P H.Exposure to road traffic noise:Annoyance,perception and associated factors among Brazils adult populationJ.Science of The Total Environment,2018,650:978-986.8李若楠.基于Cadna/A的施工噪声影响分析D.武汉:华中科技大学,2020.9严圣霞.临街建筑声环境预测及其对人体烦恼度的影响D.重庆:重庆大学,2011.主要原因在于居民生活环境中噪声普遍存在且有增加趋势，长期处于噪声环境影响下，人群的主观耐受度增强，社区容忍度上升。这也说明了对居住区声环境的规划管控需要进一步严格的审查，为广大人民群众提供更加宜居的声环境，创造更多的安静住区。综合来看，本文的研究结果为道路交通噪声和居住区声环境的进一步研究提供新样本，丰富了人群主观烦恼度分析在当前知识体系中的应用。此外，烦恼度阈值的研究结果还可以让地方政府进一步了解当下人们的噪音耐受程度，为引入噪音控制法规提供分析来源。当然，今后还需要进行更多的工作。例如，本研究的结果需要在其他城市进行的类似调查和研究来证实和验证，还需要进一步了解城市快速发展的十年后，人群的烦恼差异与十几年前城市经济活动下人们的烦恼度之间的对比关系。表 1各中心声级下的烦恼度概率（表格来源：作者自绘）