泄水闸水流噪声分析

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随着城市的扩张与建设，城市环境问题越来越受到重视，除了我们关注的空气污染、水污染，噪声污染也开始引起人们的注意，城市噪声源包括交通噪声、工业噪声、生活噪声等三大类，而日益严重水噪声污染并未得到应有的关注，许多城市都依河而建，为了增加城市水面面积，常在河道上修建泄水闸、橡胶坝和翻板闸门等壅水和过水建筑物，而在水流在经过这些过水建筑物下泄时会产生很大的噪声，这些噪声可以归为两大类：一类为高速水流下的空化噪声；另一类为低速水流下的流动噪声。但对下泄水流噪声的研究仍存在很多问题，目前的研究多以模型试验为主［1］，针对实际工程的研究相对较少，理论上多以流体动力噪声的方法去解决水流空泡溃灭及空化噪声问题。本试验则针对城市河道上实际泄水建筑物下泄水流产生的噪声进行监测，探讨流量、周边设施及环境等因素与噪声大小的关系，为降低城市河道中的泄水建筑物产生的噪声提供理论依据。

1设施与方法

1．1测试河段概况及仪器满堂河（又名“牤牛河”）位于沈阳市沈河区以东，此河发源于沈阳城东北水田山，经辉山、满堂、上水泉、后陵堡，从福陵后身绕个大弯儿，至马官桥横穿大御路后南流汇入浑河。全长约16．7km。测试区位于沈阳农业大学植物园内。滚水坝位于马关桥上游300m处，河道左侧多以松树和白桦树为主；右侧20m处为公路，在路与河道之间为五排杨树。河道流量相对稳定。主要测试仪器为：温度计，湿度计，风速计，智能旋桨流速仪，AWA6270A噪声频谱分析仪等。

1．2方法

1．2．1噪声测点布置噪声测点布置在坝中轴线上实际水面以上，布置4个点，分别为A1、A2、A3和A4，距离水面分别为50、100、200和300cm。在坝左侧壁顶布置一个测量断面，以侧壁顶点为起点向外延伸1500cm，每500cm布置一个测点，分别为B1、B2、B3和B4。在坝上游中轴线上实际水面以上布置一排测点，测点间隔200cm，共4个测点分别为D1、D2、D3和D4。在坝下游中轴线上实际水面以上布置一排测点，测点间隔200cm，共4个测点C1、C2、C3和C4。在左岸防护林左侧和防护林左侧分别布置一个测点E1和E2。

1．2．2试验方案根据《城市区域环境噪声测量方法》（GB／T14623－1993）中的监测方法进行监测［3］，利用声级计在无雪和无雨的天气条件下进行，且风速控制在5．5m／s以下进行，测量泄水坝在通常过流条件下的7－8月份的噪声随流量和温度的变化。制定60d测量计划，每2天测试1次，每天上午（8：00～9：00）进行22个点44组噪声测量；同时测量泄水闸下泄水流流速、温度和岸上风速，选定8月5、10、15、20和25日对侧壁上测点B1、B2、B3、B4进行昼夜测量，白天选在工作时间段（8：00～10：00），夜晚选在睡眠时间段（21：30～23：30）。都采用短时间取样的方法来测量。每次测量前后对噪声测量仪器进行校准，取校准值不大于2dB的测量值。

2试验结果与分析

2．1噪声值修正根据《中华人民共和国环境保护行业标准HJ／T90－2004声屏障声学设计和测量规范》规定，测量噪声时间选为2min，测量取平均值。试验噪声值起伏范围小于10dB，称为稳态噪声［6］。测试的背景声音为50．5dB，噪声测量数据中最小值为63．6dB，差值为13．1dB，大于9dB，根据规定修正值［4］为0dB。

2．2试验结果试验在实际工作环境下进行，选择背景噪声变化较小的上午8～10时这一时段进行不定时测试，同时增加测量的次数然后通过数据比较，取差值最小的一组平均数据作为结果［4］。夜间选取21～23时这一时段测量。本次试验用AWA6270A噪声频谱分析仪可直接测量等效连续A声级的噪声值，同时可以测量频率为31．5，63，125，250，500，1000，2000，4000，8000Hz共9个频段的噪声值分布。因为试验河道常年水流较慢，水流经过泄水闸的流量随时间变化不大，利用便携式流速仪测量中轴线附近的流速，根据流速仪法求出流量［7］。下面选取有代表性的值进行结果分析。

2．3噪声测量数据分析噪声分析是一种基本的测量数据分析，包括噪声值，频谱等，同时能获得噪声与其他变量的关系［5］。可以清楚地反映出噪声的频率成分和影响因素。

2．3．1垂直和水平断面上噪声值的变化根据噪声的数据，选取泄水坝在同条件下垂直A断面上点的噪声值为例说明。见图4，测点A1的值较其他测点的值都大，说明靠近泄水坝下泄水流处的噪声值最大，随着距离水面的高度增加噪声值不断减小，且在A断面上的频率在63Hz和1000Hz时的噪声值最大，从A1到A2点最大噪声值减少了4．1％，从A2到A3点最大噪声值减少了3．6％，从A3到A4点最大噪声值减少了3．3％，随着距离噪声源的高度增加最大噪声值衰减的程度减弱。选取泄水坝在同条件下岸上的水平F断面的噪声值为例说明。如图5，测点F1的值较其他测点的噪声值都大，说明在靠近泄水闸处噪声值最大，且随着远离泄水闸距离的增加噪声值逐渐减少，同垂直方向噪声值相似，随着水平距离的增加最大噪声值衰减程度减弱。

2．3．2不同流量下同一测点噪声的变化由于上游降雨量的影响，选取流量变化较大的7月10、21、23日的噪声值进行分析，见表1和图6。测点C1的噪声变化规律也不相同，在3个不同流量［3］下，噪声值大小随流量的增大而增大，从最大流量4．3L／s到流量3．5L／s噪声最大值减少了2．4％，从流量3．5L／s到流量2．4L／s噪声最大值减少了4．3％，说明随着下泄水流流量减少的幅度增大噪声值减小的幅度也在随之增大。

2．3．3同条件下昼夜间噪声值同一天选取岸上B1测点比较分析，由于噪声在夜间要比昼间更影响生产生活，根据测量规范［4］故将夜间的等效噪声值加上2dB，图7可知，夜间噪声相对较大，并且夜间其他噪声影响的减少而突出下泄水流噪声的影响。

2．3．4同条件下防护林两侧噪声值选取7月24日岸上防护林（郁闭度［8］约为0．8）两侧的E和E2测点的噪声比较分析，如图8，靠近河道一侧噪声值较大，另一侧噪声值较小，噪声值在各个频段的都趋于平稳，在防护林的郁闭度为0．8时最大噪声值减少了13．3％，所以河道绿化防护林对噪声产生一定的衰减作用，对于减轻河道上下泄水流产生的环境噪声污染具有重要的意义。

3结论

实际河道中泄水闸下泄水流在相同流量条件下，噪声声级最大值出现在测点A1处，即在泄水闸下泄水流入水处附近噪声值相对较大。随着距离的增加，噪声值不断减小。在相同条件下，噪声受流量大小的影响较明显，噪声值随流量的增大而增大，流量最大时噪声值最大。昼夜之间噪声影响差别较大，夜间噪声对周围影响更大。防护林对降噪产生明显的影响，可以通过在河道两侧种植郁闭度值较高的植被来降低噪声对周围居民的影响。