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2022年昆明市长水机场噪声调查监测研究
摘要:按照 GB 9661-88 机场周围飞机噪声测量方法,对昆明市长水机场(双跑道)周围由于飞机起、降所产生的噪声分别布设1#、4#起飞噪声点位和2#、4#降落噪声点位进行连续7天的监测,以一昼夜共计24h定为单位监测时间,计算出单位时间内的每个飞行事件的有效感觉噪声级LEPN和一昼夜的Ldn及白天、傍晚、夜间个时间段额起降架次,计算一昼夜的平均值LWECPN。结果显示:4个点位Lwecpn在59.1-68.9dB,全部达标(≤75dB),Ldn在55-65.8dB,1#、2#超标(≤62dB),3#、4#达标(≤57dB)。对飞行时段、飞行架次等影响因素分析显示: 白天时段以飞机正常起飞出港为主,傍晚和夜间 时段以飞机降落进港为主,起、降架次与Lepn和Lwecpn呈显著正相关,并据此提出机场噪声污染防控的建议。
关键字:机场噪声;监测;评价;多跑道;噪声等效;
1引言
近年来,随着民航客货运输凉的迅猛增长,国内许多机场通过增加跑到数量、扩建机场规模来增加容量,在提高了吞吐量的同时也造成了航班使用跑到的不确定因素增加和机场噪声影响问题的加剧。多跑道机场数量与日俱增,航班、跑道、飞行程序之间的组合更加多样化,噪声影响分布不同;机场噪声主要是飞机在起飞和上升过程中在机场内和周边所产生的噪声影响,主要来源是飞机的推进系统和机体与空气摩擦所产生的噪声[1]。
机场噪声与一般环境噪声有共同特点,即消除性公害,但它由于一般环境噪声有着显著性不同,机场噪声的特点是声级强、不稳定、影响范围大、累积性等[2],作为与空气污染和饮水污染并列的三大环境污染之一,一直在困扰着人们。许多科学研究证实一定水平的噪声不仅危害耳朵,还能引起血压升高、失眠等非听觉效应[3]。尤其是大面积航班延误恢复放行阶段,机场飞机密集起飞,旅客吞吐量的大幅攀升以及大型飞机的出现,且飞机在离港时产生的机场噪声分贝值远远高于进港阶段,由此引发的机场噪声影响问题极为严峻[4],且该情况时常发生在清晨或夜间等敏感时段,在短时间内严重干扰周围居民在健康、舒适、宁静的环境中生活和工作。许多居民采取投诉、信访或诉讼等途径来维权,因而许多机场跑道的扩展计划被迫推迟或取消,所以,机场噪声问题还严重制约机场自身的发展[5]。因此,利用科学的技术手段对机场噪声进行监测与评价,为行业主管部门提供依据和参考很有必要[6]。
2实验原理
2.1监测区域概况
根据《生态环境监测规划纲要(2020-2035年)》(环监测〔2019〕86号)和省生态环境监测方案对机场噪声监测工作的要求,云南省于2022年10月对昆明长水机场开展了为期一周的噪声监测工作。昆明长水国际机场位于昆明市东北方向官渡区,距昆明市约24.5公里,与乌鲁木齐机场并列为中国两大国家门户枢纽机场,为国家民用一级机场,市中国国际航空枢纽机场[6]场、中国八大枢纽机场[7] 。2019年机场旅客吞吐量为4808万人、年起降架次36万架次,货邮吞吐量为41.6万吨,分别占环境影响报告书目标年(2020年)航空业务量的96%、97%和32%。
2.2监测点位布设
经调研,本次点位布设选取历年噪声自行监测数据作为参考,并实地调研常年受飞机噪声影响最大的敏感建筑物集中区域,依据《机场周围飞机噪声测量方法》(GB 9661-88)布点原则,并综合考虑飞行量和机型等情况,昆明市长水机场主要包括两条跑道,起、降机型大中小若干,日起降架次在100架以上;因大型飞机起、降,飞机声源较大,每日起、降架次较多,时间相对集中,且周围分布住宅、学校等敏感建筑物,因此,分别布设了4个监测点位,1#点位位于机场距离东跑道南端2449米,与跑道延长线以东垂直距离1581米处,主要监测东跑道飞机起飞噪声,2#点位位于距离东跑道南端2396米,与跑道延长线以西垂直距离3641米处,主要监测西跑道飞机降落噪声,3#点位位于距离东跑道北端3893米,与跑道延长线以西垂直距离2955米,主要监测东跑道飞机降落噪声,4#点位位于距离东跑道北端4074米,与跑道延长线以西垂直距离3215米,主要监测西跑道飞机起飞噪声。
2.3监测方法
按照《机场周围飞机噪声测量方法》( GB 9661— 1988) 中的相关规定,测量机场周围由于飞机起、降 时所产生的噪声,用声级计读出并记录每一次飞行 事件的最大 A 声级 LAmax和持续时间 Td,计算出每一 次飞行事件的有效感觉噪声级 LEPN。
以一昼夜共计 24 h 定为单位监测时间,计算单位监测时间内的有效感觉噪声级的能量平均值LEPN,测量同时记录飞机型号和飞行状态,并分别计 算白天、傍晚和夜间各时段的起、降架次,求出平均 一昼夜的计权有效连续感觉噪声级 LWECPN。乌鲁木 齐机场的航班周期基本为一周,监测时间自 2022 年 10 月 19 日-10 月 27 日,连续监测一周。
2.4监测仪器及质控措施
本次监测主要使用的测量仪器为AWA6228+声级计,具有测量暴露声级功能,符合GB/T 3785.1对1级声级计的规定,符合GB/T 9661—1988和修订标准征求意见稿中相关要求。具备机场噪声长期连续自动监测及飞机噪声事件自动识别功能。声校准器符合GB/T 15173对1级声校准器的要求。测量仪器和校准器均在检定有效期内。
测量时传声器安装在开阔平坦的地方,高于地 面 1. 2 m,距离其他反射面 1m 以上,监测期间同步记录气象参数,监测期间天气均以晴朗为主,采用 MH71000 型便携式风速风向仪进行测量记录,其中风速基本保持在 0. 3 ~ 3.9 m /s、均不大于 5 m /s,相对湿度基本保持在 33.8% ~ 48.5%、均不小于 30. 0%。
3评价标准与方法
3.1评价标准和限值
现行机场噪声标准对机场噪声的评价量为计权等效连续感觉噪声级LWECPN。现行机场噪声标准规定特殊住宅区和居住、文教区划定为一类区域,一类区域以外的生活区划定为二类区域,分别执行不同的标准限值,见表3-1。
机场噪声标准征求意见稿中机场周围区域各类城乡用地按噪声敏感性差异分为四种类型并执行不同的标准限值,见表3-2。同时规定Ⅰ、Ⅱ类用地内噪声敏感建筑物处飞机噪声最大声级(LAmax)不得超过90 dB(A)。
注:
Ⅰ类用地:对飞机噪声敏感的城乡用地,包括居民住宅、教育科研、医疗卫生及其他类似用地;Ⅱ类用地:对飞机噪声较敏感的城乡用地,包括行政办公、文化艺术、商业服务及其他类似用地;Ⅲ类用地:对飞机噪声较不敏感的城乡用地,包括工业生产、物流仓储、体育娱乐、 公园广场及其他类似用地; Ⅳ类用地:对飞机噪声不敏感的城乡用地,包括农业生产、矿业生产、交通设施、公用设施及其他类似用地。
3.2评价方法
测定每一飞行事件最大A声级LAmax和持续时间Td,计算出每一飞行事件的有效感觉噪声级LEPN,再根据每一天的有效感觉噪声级的能量平均值LEPN,,计算出计权等效连续感觉声级LWECPN。
4结果分析
4.1计权有效连续感觉噪声级
2022年10月19日-10月27日期间,依据标准规范对机场周围由于飞机起、降所产生的噪声分别进行监测(表4-1),结果显示:1号测点昼夜等效声级Ldn为59.1-68.8dB(A),周平均昼夜等效声级Ldn为63.9dB(A),超标。7天的最大值声级Lmax为82.9-89.7dB(A),均达标。2号测点监测一天,一昼夜的计权等效连续感觉噪声级LWECPN为68.7 dB,超标。昼夜等效声级Ldn为56.7dB(A),最大值声级Lmax为80.0dB(A),达标;3号测点监测一天,一昼夜的计权等效连续感觉噪声级LWECPN为68.9 dB,,昼夜等效声级Ldn为55dB(A),最大值声级Lmax为85.5dB(A),均达标;4号测点监测一天,一昼夜的计权等效连续感觉噪声级LWECPN为69.5 dB,昼夜等效声级Ldn为55.7dB(A),最大值声级LAmax为83.9dB(A),均达标。
4.2影响因素分析
申旭辉[8]指出,对机场噪声监测结果产生影响 的因素包括飞行时段和飞行架次,以及不同机型的有效感觉噪声级,机场双跑道较单跑道更容易交互式影响,结合本次实测数据,对相关影响因素进行分析。
4.2.1飞行时段及架次影响分析
依据航空公司提供的航班信息,白天时段以飞机起飞出港为主,起飞架次N起飞较降落架次N降落整体高出月26.9%;傍晚时段和夜间时段市飞机降落进港为主,较降落架次N降落较起飞架次N起飞分别高出约28.9%、32.4%。
1#、4#点位单位监测时间内的N起飞在84-228,N起飞与和Lwecpn相关系数r分别为0.82和0.83,呈显著正相关。不同N起飞的和Lwecpn对比显示,N起飞在150以上时较150以内时分别高出3.9~4.7dB、2.1~3.7dB,其中N起飞在200以上时较150及以内时分别高出2.8~3.1dB,1.3~2.1dB。
2#、3#点位单位监测时间内的降落均在100以下,N降落与和Lwecpn相关系数r分别为0.76和0.91,呈显著正相关。不同N降落的和Lwecpn对比显示,N降落在80以上时较95以内时分别高出0.3~0.8dB、1.3~2.4dB。
4.2.2不同机型影响分析
2019年,C类机型占比超过95%,相比环评时的59%有大幅增加,D类、E类型机占比则有较大幅度的减少, F类机型由环评时的2%,减少到0;在相同飞行架次情况下,C类机型比例增加,D、E、F类机型比例减少,飞机噪声对周围环境的影响会有所降低。且白天、晚上、夜间起飞架次比例与环评阶段的比例基本一致;降落架次比例白天减少了8.7%、晚上增加了1.3%、夜间增加了7.3%;晚上、夜间降落架次比例增加,飞机噪声对周围环境的影响会有所增加。
根据各类机型(C型为主)在各点位各时段有效感觉噪声级 LEPN对比显示:1#、4#点位较2#、3#点位整体高出3.6%~4.5%,据航班信息统计,1#、2#点位在监测期间于夜间时间均有国际货运飞机起降,其LEPN较Lwecpn、Ldn均有显著波动,对比3#、4#点位同时段,分别高出2.8dB、2.3 dB 。各点位各时段最大声级 LAnax和LEPN对比显示:1#、4#点位较2#、3#点位整体高出4.6%~10.8% 。
4.2.3跑道及度量方法影响分析
随着空中交通流量的急剧增长,国内许多机场采取增加跑道数量、扩建机场规模来增加机场容量[9],导致航班、跑道、飞行程序之间的组合更加多样化,多跑道机场相对于单跑道机场,每条跑道可使用多个飞行程序,航班使用跑道和飞行程序的不确定因素增加,噪声影响的分布不同,导致多跑道机场的噪声预测问题与以往的预测方法不同且更加复杂。因此,可使用“噪声等效”、“等效跑道”的概念,基于一种带约束条件的混合聚类算法,构建了一种基于机场噪声等效的航班聚类模型,实现了航班跑道的等效匹配。
5讨论与建议
5.1结果讨论
2022年10月19日-10月27日期间,依据祥光技术规范对机场 周围由于飞机起、降所产生的噪声分别进行了监测, 其中 1#、4#点位主要监测起飞噪声,2#、3#点位主要监测降 落噪声,声源类型均为飞机通过产生的噪声。剔除无效数据后,监测结果显示:参照现行机场噪声标准评价,1#测点监测结果比现行机场噪声标准的二类区域标准限值高3.1dB;2#测点监测结果比现行机场噪声标准的二类区域标准限值低4.5dB;3#、4# 2个测点监测结果比现行机场噪声标准的一类区域标准限值别低1.1 dB、0.5 dB。
参照机场噪声标准征求意见稿评价,1#测点监测结果比I类区域标准57dB限值高6.8dB,2#测点监测结果比I类区域标准57dB限值低0.9dB;3#、4#两个测点监测结果比I类区域标准57dB限值分别低2.0dB、1.3dB。
1#、2#、3#、4#四个测点的飞机噪声最大声级(Lmax)均未超过90 dB(A)。
根据昆明长水国际机场4个测点共10天的监测数据,LWECPN与Ldn的差值范围为12.0~15.3dB dB,平均为13.9dB。
对监测结果产生影响的因素包括飞行时段、飞行架次、跑道、以及不同机型的有效感觉噪声级,分析显示: 白天时段以飞机正常起飞出港为主,傍晚和夜间时段是飞机降落进港为主,起、降架次与 和Lwecpn均呈显著正相关。进出港的机型主要以C型(95%)为主,各机型 LAmax和LEPN对比显示:4个点位在相同飞行架次情况下,C类机型比例增加,D、E、F类机型比例减少,飞机噪声对周围环境的影响会有所降低。且白天、晚上、夜间起飞架次比例与环评阶段的比例基本一致;降落架次比例白天减少了8.7%、晚上增加了1.3%、夜间增加了7.3%;晚上、夜间降落架次比例增加,飞机噪声对周围环境的影响会有所增加。
机场噪声影响因素较多,其中包括飞机性能、航班信息、跑道、机型、飞行程序、操纵模式、天气、当地地形等,已有的机场噪声预测模型需输入参数量大且种类复杂,若将所有数据导入模型比较困难,而且很多参数无法及时准确获得,导致预测结果与真实值之间存在较大的偏差。因此为了更方便、更精确的评估和控制机场附近的噪声影响情况,本文结合点位选取、跑道数量、机型的使用、航迹数据、天气情况等主要影响因素进行多跑道机场航班的噪声调查监测,为行业主管部门提供科学有力的依据。
5.1建议
机场噪声是航空器运行不可避免的产物,机场噪声影响的防治是世界性环保课题,也是一个复杂的问题,根据国际民航组织的平衡法则,需要从以下几个方面采取机场噪声的预防治理措施:
(1)建立有助于降低噪声影响的优先跑道模式和选择噪声优先航线。噪声优先跑道为飞机降落和起飞提供更佳的跑道,使运行更合理。依据交通流量和飞机性能标准选择噪声优先跑道使交通从一个方向转换到另一个方向,它可以减少第一个方向上噪声等值线的长度,而增加另一个方向上的长度。因此使等值线重新分布,避开噪声敏感区域,尽可能使受噪声影响的人数减少,可能的跑道选择应该符合导航设备[10]。
(2)限制高噪声机型的运行时间,建议禁止部分高噪声机型夜间(22:00-7:00)运行,如限制其夜间运行不易实现,建议通过限制其起降跑道的方式达到避开噪声敏感点的目的。对高噪声机型通报,充分利用声誉杠杆,引起航空公司重视。
(3)合理规划机场附近的土地使用。机场周边合理的用地规划,是行之有效的主动预防航空噪声影响的途径,其实施成本也远低于其它被动降噪手段。
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