孝感市位于湖北省东北部,介于北纬30°22′~31°51′和东经113°19′~114°36′之间。孝感市北依大别山与河南省信阳市相接;南临汉水,与武汉市、仙桃市相邻;东与黄冈市红安县、武汉市黄陂区交界;西与随州、荆州、天门市毗连。孝感市总面积为8 910 km2,总人口525.9万人。孝感市中心城区位于孝南区,主要包括主城区(老城片区、高新区、南城新区、东城生活区)和临空经济区。孝感市最早于1994年开始城市声环境监测,监测点位的布置从1994年开始到2020年没有发生变化。近些年经济发展、城市人口及建设规模发生了非常大的变化,建城区面积由1993年的19 km2增至2019年的90 km2,人口由15.3万人增至62万人,由一个小城市发展成为一个中等规模城市。原有声功能区划是1994年孝感撤地建市之初,在18.8 km2的建成区按400 m×400 m布设122个有效网格进行监测。2020年按照全国“十四五”城市声环境监测点位调整工作,从2021年起开始,以新的声环境监测点位图进行监测。新的区域噪声监测调整按600 m×600 m布设165个有效网格。1工作流程复盘工作的开展以选择工作数据为起点。根据王文团等[1]研究的大中城市环境噪声分布规律,表明城市声环境噪声数值总体服从正态分布[2-4]。为分析调整后点位总体合理性表现,可以从数据频度分布判定,根据其表现判定点位设置的合理性。目前的城市声环境噪声监测分为普查法、定点法两种,两种方法分别对应区域噪声监测和功能区噪声监测,实际上二者是统一的两个方面[5]。功能区监测的点位是源自区域监测点位,是在区域监测点位集中“遴选”代表性的子集,其数据值代表着城市区域特定功能区的代表值,也可以认为“定点”点位来自“普查”点位,也代表着普查点位。城市区域点位调整包括了普查点位和定点点位互相联系两个方面点位,根据目前监测工作发展技术形势,24 h自动连续监测将全面开展,点位数据的重要性更显著,其数值代表性以及和普查点位的一致性更重要。因此,复盘工作中应该特别关注两个点位的一致性,复盘工作将对上述两个方面做出分析并且指出其中的问题。数据复盘工作流程如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.F001图1数据复盘工作流程2区域噪声数据特征变化2.1调整前后统计值变化调整前,城市区域噪声均值为62.2 dB;调整后,两年监测均值分别为59.6 dB和60.1 dB。调整前后噪声均值变动幅度绝对值小于3 dB,相对变化幅度为-3%。可以看出,调整后监测结果保持相对稳定的延续性,初步表明了布置点位的合理性。2020—2022年区域噪声统计值如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T001表12020—2022年区域噪声统计值年份点位数/个极小值/dB极大值/dB均值/dB标准差/dB202012245.372.762.26.0202116547.472.759.66.0202216547.371.760.15.22.2调整前后统计频度分布变化2020—2022年总样本频率分布如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.F002图22020—2022年总样本频率分布由图2可知,调整前频度分布规律状态不典型,2021年和2022年呈现明显的正态分布特征。2020—2022年总样本K-S检验结果如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T002表22020—2022年总样本K-S检验结果年份统计量K-S检验显著性值(双侧)偏度峰度20201220.017-0.826-0.20220211650.5150.147-0.77220221650.3730.056-0.532由表2可知,2020年为0.017小于0.05,2021年和2022年均远大于0.05,正态性判定明显。总体分布特征表现出正态分布特征的强化,说明调整后点位开始适应了增长的建成区面积。2.3按照功能区类别统计按照功能区分类,2类区、3类区两个功能区的中位值差别较小[6],此种表现反映出一定的异常,可以从区域噪声网格点位受交通噪声的干扰方面进行分析,列举出调整前后交通噪声监测的分布进行比较,确定交通噪声水平。2020—2022年功能区分类箱线如图3所示。2020—2022年交通噪声的监测分布如表3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.F003图32020—2022年功能区分类箱线10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T003表32020—2022年交通噪声的监测分布项目声级范围/dB≤5050~5555~6060~6565~70≥702020年路线长度/m001 4452 95038 09015 320占交通干线/%002566272022年路线长度/m0006 32053 4758 390占交通干线/%00097912由表3可知,调整后70 dB以上的路段呈现较少(约8 km),但65~70 dB区间段的路段比例增加了约16 km,60~65 dB区间段的路段比例也增加约3 km,此两区间段的路长比例增加了17%。而这两项的噪声水平区间的最低值(60 dB)是2类和3类区均值,可以推测网格点位的监测受到交通噪声影响较大。通过点位勘查可以确定,当前区域监测多点位由于网格较小且受现场布点方便的需要,点位布置距离道路近,受到交通噪声的影响较大,导致2类、3类区噪声值水平失真,区别不显著。3调整后区域噪声和功能区噪声数据分析区域监测为每年一次,功能区监测为每季度一次。对比方法采取对全年4个季度功能区数据进行平均,得到一个年均值,此值和区域监测中数据进行比对,数据均同为昼间时段监测。2021年区域噪声以及功能区监测噪声值对比如表4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T004表42021年区域噪声以及功能区监测噪声值对比功能区类别区域监测功能区监测/dB测点数/个平均值/dB季度平均123410—53.752.151.151.752.021255957.257.060.056.158.03366050.553.255.254.053.04a46660.559.261.358.760.04b0未监测56.260.457.666.560.0按照改变幅度绝对值为3 dB进行评估,2021年表现为2类区测值较接近,3类和4a类区测值变化较大;2022年表现为2类区和4a类区测值较接近(其中2类区接近程度稍低),3类区测值变化较大。其中共同表现是3类区的评估结果,连续两年表现为区域监测的结果大于功能区监测结果7~8 dB。2022年区域噪声以及功能区监测噪声值对比如表5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T005表52022年区域噪声以及功能区监测噪声值对比功能区类别区域监测功能区监测/dB测点数/个平均值/dB季度平均123410—50.850.54.848.451.021256055.355.556.056.356.03366152.854.353.052.653.04a46158.458.257.962.459.04b0未监测58.456.961.256.058.0调整后区域监测布点和功能区监测布点覆盖分析如表6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T006表6调整后区域监测布点和功能区监测布点覆盖分析功能区类面积/km2面积占比/%区域测点功能区测点点数占比/%点数占比/%178.3430.900333.32117.5446.412577.6444.4357.2522.63622.4222.24a——4—2—4b——0—1—参考《环境噪声监测技术规范 城市声环境常规监测》(HJ 640—2012)和《声环境质量标准》(GB 3096—2008),城市点位布置规范要求为区域布点功能区面积全覆盖及功能区布点要求各类功能区监测点位数量比例按照各功能区面积比例确定。由表6可知,功能区监测点位布点数量比例规范,但区域监测点位布点数量比例欠缺规范,主要表现在缺少1类功能区网格布点,同时4a类别的布点也较少。对于3类区,有专家提出划定的网格中如果生产厂房的面积大于50%,则该网点不适合作为普查监测点位布点,应该予以剔除,需要进一步在目前的36个点位中进行审核。2021—2022年3类区域点位噪声监测统计值如表7所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T007表72021—2022年3类区域点位噪声监测统计值年份点位数/个极小值/dB极大值/dB均值/dB标准差/dB20213647.471.960.26.020223648.771.160.85.2由表7可知,连续两年监测数据较稳定,均值稳定在60 dB附近。此值和表5中4a类功能区的值基本一致。3类功能区区域点位监测如图4所示。图43类功能区区域点位监测10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.F4a110.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.F4a2通过卫星地图查看实际点位的状况。由图4可知一部分点位的布点特征,这些点位全部位于城市交通道路上或临近,来源环境特征为受到交通噪声的影响大。这种类型的点位数量为22个点,占比为61%,还有部分位于工业区的中间,工业区面积超过该网点50%。图中显示了南方建材城点位的设置,这部分点位占比为10%,测点不适合作为3类区区域监测的监测布点。作为功能区监测3类功能区的布点情况和区域的相反特征,点位布置在工业区中有密集人群的位置,如办公楼或网格中住宅小区。点位照顾了敏感人群的感受,测量距离和工业噪声距离均为较好的距离(或声衰减效应)。因此,这两个方面的分布差异决定了3类区域监测结果大于功能区监测结果。4噪声点位数量的优化在保证采样代表性的前提下,适当减少监测点位有利于工作开展,可以科学优化监测点位。根据统计理论[4,7],正态分布的数据样本,其样本容量(即样本最小数量)、标准差、测量精度和显著性水平存在定量关系。在标准差确定的基础性时,样本最小数量取决于置信度水平和精度,计算公式为:n=s2×ta2d2 (1)式中:n——抽取样本数量(个);ta——显著性水平为a的t检验临界值;s——样本统计标准差(dB);d——精度(dB)。给定置信度1、2、3 dB,可以计算出最小样本数。最小监测点位数量计值如表8所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T008表8最小监测点位数量计值项目显著性水平0.050.1检验临界值1.981.981.981.651.651.65精度/dB123123最小样本数/个1413516982511根据三年的监测统计数据表的统计标准差s取值为6.0 dB。根据计算,设显著性水平为0.05,精度为1 dB,得到最小样本数141。相比当前165个监测点位,可以减少24个点位,占比为15%。部分中等城市区域噪声点位数量设置如表9所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.002.T009表9部分中等城市区域噪声点位数量设置城市划分功能区总面积/km2网格数/个城市划分功能区总面积/km2网格数/个台州市[8]101124咸宁市[11]140112亳州市[9]196106黄冈市[12]154105宿州市[10]273116嘉兴市[13]148112按照孝感建成区75 km2,设置141个点位和同等比较,则处于相对较密集的状态,但从继承网格设置延续性角度可行。在进行实际优化减少点位过程中,可以按照1~3类的面积比例进行减少,还需进行删减点位核查,特别注意整体样本的标准偏差不能超过6.0 dB。5结语孝感市“十四五”城市区域噪声点位调整两年来,区域噪声监测均值保持相对稳定,调整后的总体数据呈现正态分布,较调整前更加强化,表明点位分布的增长适合城区建成区面积的增长。但从内部分析看,噪声点位仍存在一些问题,可以在今后的工作中进行调整。降低监测点位数量,延续当前的网格单元大小则可以从现有的165个点减少至141个点;改变网格大小(增大),则建议参考国内中等城市配置,进一步压缩布点数至120个以下。对于所有区域噪声监测点位的布点,尽可能避开道路交通噪声的干扰。补全区域噪声监测点类别分布,增加1类,适当扩充4类别的点位,对于3类功能区的布点,强化网格中工业占地面积判别,如果超过网格大小50%,则去掉该点位。特别是要注意协同3类功能区普查监测(区域噪声监测)点位设置和该类功能区定点监测(功能区噪声监测)点位设置原则一致性,避免两种监测结果值不一致。
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