民用机场航空器噪声影响评价关键问题及对策

柴莹莹，孟晓杰*，马书明，赵仁兴，于华通

1.国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室,中国环境科学研究院

2.大连理工大学环境学院

3.河北科技大学

4.北京尚云环境有限公司

我国环境影响评价相关研究最早起步于1995年，通过较为坚实的法律基础，逐渐形成了一套较为完整的行政法规体系，包括一系列行业环境影响评价规范[1]。HJ/T 87—2002《环境影响评价技术导则民用机场建设工程》以及GB 9660—88《机场周围飞机噪声环境标准》、GB 9661—88《机场周围飞机噪声测量方法》等文件较好地指导了机场航空器环境影响评价工作，但随着我国环境保护技术的进步，环境保护要求不断提高，以上文件均出台较早，在实施过程中也暴露出与现行法律法规不相符、预测模式较落后、实用性较差等问题。笔者结合机场环境影响评价工作经验，针对机场航空器噪声影响评价中存在的关键问题进行全面分析并提出解决对策，旨在为机场航空器噪声影响评价实践工作及相关标准的修订提供参考。

1 机场航空器噪声影响评价范围

现行的HJ/T 87—2002 规定航空器噪声现状调查（评价）范围为机场跑道两侧各1～2 km，跑道两端延长线各5～8 km 的区域，由于各机场的类型、飞行架次、跑道构型均差距较大，该导则对机场环评实践的指导存在一定局限性。2021 年12 月，生态环境部发布了HJ 2.4—2021《环境影响评价技术导则 声环境》（简称《声导则》），按飞行架次规定了运输机场航空器噪声影响推荐评价范围，按有无直升机给出了通用机场航空器噪声影响推荐评价范围，体现了航空器噪声的特点，更具有操作性。但由于各机场飞行程序、各航向承担飞行量的比例不同，可能存在一些特殊情况。为优化评价范围的划定，假定某单跑道机场年起降架次为15 万，跑道长度为3 km，按不同飞行程序、不同航向起降比例设置4 个情景，将飞机噪声预测软件Integrated Noise Model 7.0d（INM7.0d）计算得到的噪声影响范围与推荐的评价范围进行对比，示意见图1，对比数据见表1。可见，采用推荐的评价范围所围面积约比INM7.0d 计算的70 dB 等声级线所围的矩形面积增加161%～387%，评价范围的扩大可能造成声环境保护目标调查工作量增加。

图1 不同情景下噪声影响范围与推荐评价范围对比示意Fig.1 Schematic diagram of noise impact range and evaluation range recommended under different scenarios

表1 不同情景下噪声影响范围与推荐评价范围对比Table 1 Comparison of noise impact range and evaluation range recommended in HJ 2.4-2021 under different scenarios

在实际应用中，由于气象、用地等限制因素，部分机场主降跑道比次降跑道承担的飞行量大很多，飞行程序也呈现多种多样，笔者选取我国国内6 个典型机场，对其噪声影响范围与推荐评价范围进行对比，结果见表2。可见，推荐评价范围比70 dB 等声级线影响范围所围矩形面积增加约14%～139%，可能会造成声环境保护目标调查工作量增加。

表2 国内典型机场噪声影响范围与推荐评价范围对比Table 2 Comparison between noise actual impact range and evaluation range recommended of typical domestic airports

为了合理降低前期声环境保护目标调查工作量，同时保证噪声评价的最低要求，在推荐外扩参考距离的基础上，建议按机场类型分别设置民用机场航空器噪声评价范围最低的外扩距离，具体参考值见表3。

表3 航空器噪声建议评价范围Table 3 Recommended evaluation range for aircraft noise

此外，“对于全部跑道均为平行构型的多跑道机场，机场噪声评价范围应是各条跑道外扩一定距离后的最远范围形成的矩形范围”。此种评价范围的划定方法较适用于跑道错开幅度不大的机场，对于大幅错开的平行构型多跑道机场（如成都双流国际机场）等特殊情况，建议对其进行进一步细化，增加“对于大幅错开的平行构型多跑道机场，评价范围应为各条跑道外扩一定距离后形成的矩形的合集”。2 种划定方法示意见图2。

图2 大幅错开的平行构型多跑道噪声影响评价范围2 种划定方法示意Fig.2 Schematic diagram of two delineation methods for the noise impact assessment scope of multiple runways in parallel configuration that are greatly staggered

2 机场航空器噪声评价量及限值

目前，我国现行的机场航空器噪声评价标准为GB 9660—88，评价量采用国际民航组织（ICAO）推荐的计权等效连续感觉噪声级（LWECPN），计算公式如下：

秋延茬辣椒定植后，为防止暴雨或强光伤苗，应在棚上用农膜加遮阳网进行膜、网双覆盖。定植水浇足后，缓苗期至门椒前应控水降温，遇高温干燥时适当补水，保持田间土壤表面见干见湿为好。对椒花开时浇第一次水，并追施尿素225～375 kg/hm2、磷酸二氢钾45～60kg/hm2或磷酸二铵150～225 kg/hm2。辣椒盛果期放水时，一定要带肥灌溉，追肥以N、P、K肥搭配施用为好，或追施生态有机肥，同时结合叶面喷肥。浇水以太阳出来之前浇灌为最佳。

式中：N1为白天（07:00—19:00）对某预测点产生噪声影响的飞行架次；N2为晚上（19:00—22:00）对某预测点产生噪声影响的飞行架次；N3为夜间（22:00—次日07:00）对某预测点产生噪声影响的飞行架次；为N次飞行有效感觉噪声级能量平均值（N=N1+N2+N3），dB。

该评价量采用能量平均的方法，反应航空器噪声全天平均每秒对人的冲击[2]，且考虑了人群白天、夜间对噪声敏感性差异，自GB 9660—88 发布以来，该评价量在机场环境影响评价、机场竣工环境保护验收中发挥了非常重要的作用。《机场周围飞机噪声环境质量标准》（三次征求意见稿）中，将昼夜等效声级（Ldn）作为航空器噪声的评价量，该评价量将夜间航空器噪声增加10 dB(A)的补偿量后得到的一昼夜等效连续A 声级，同样考虑了人群夜间对噪声的敏感性。LWECPN为基于噪度的评价参数，而Ldn则是建立在响度基础上的评价量，为了实现二者的转换，不少学者致力于LWECPN与Ldn的换算[3-5]，目前，常用的换算关系为：Ldn≈LWECPN− 13。由于机场航空器噪声具有间歇性和强度高的特点，采用等能量原理相加平均计算噪声值的方法容易掩盖单次飞行产生的高噪声对人群的影响，同时也未能考虑航空器噪声对特殊人群的危害差异[6]，因此，本研究考虑在LWECPN、Ldn评价量的基础上，补充单次飞行事件评价量，以衡量单次飞行噪声对人群的影响。

目前，ICAO 所推荐的噪声评价量LWECPN在美国、英国、德国、荷兰、瑞典等欧美国家均未得以采用。各国使用的评价量和评价标准多种多样，但均考虑了航空器噪声强度、持续时间、航线、人群对昼间和夜间噪声的不同感受等因素。如，美国主要采用Ldn作为机场航空器噪声的评价量，英国采用噪声事件数指数（NNI），德国采用平均烦恼声级（Q），荷兰采用总噪声负载（B），瑞典则采用等效昼夜干扰数（EDD）[7-8]。在评价单次飞行产生高噪声对人群的影响时，各国多采用最大A 声级（LAmax）、暴露声级（SEL）或有效感觉噪声级（LEPN）作为补充评价量[9]。由于我国城市区域环境噪声的评价量是基于A 声级的等效声级，为了与环境噪声评价量相统一，建议航空器噪声评价量采用基于A 声级的Ldn作为评价量，视情况将LAmax或SEL 作为单次飞行噪声补充评价量。

目前，国际上出于对人体健康的考虑，多以噪声引起的主观烦恼和睡眠干扰作为判断噪声影响的程度。对于课堂教学等特殊场合，航空器噪声的影响主要表现为淹没或掩盖语音从而干扰正常通话，因此有些国家也将语音干扰作为噪声评判依据。根据相关研究，当Ldn大于65 dB(A)时，大约13%的暴露人口会受到严重困扰，美国联邦航空管理局(FAA)规定，航空器噪音排放产生的Ldn必须低于65 dB(A)。对于睡眠干扰及语音干扰，已不适于采用时间平均度量相关指标，应采用单次飞行事件噪声评价量。

针对睡眠干扰，1997 年6 月，美国联邦航空噪声跨机构委员会（FICAN）通过对成年居民的研究，提出了睡眠干扰剂量-响应预测曲线，绘制了SEL 与唤醒人数的百分比曲线。研究表明，当噪声为90 dB(A)时，受睡眠干扰的人数约占10%。美国国家标准学会（ANSI）在ANSI/ASA S12.9-2008《环境噪声的描述和测量用量值和程序》中研究了噪声对室内居民睡眠的影响，结果表明当噪声低于90 dB(A)时，受睡眠干扰的人数为5%～6%[10]，这与FICAN 研究结果相近，考虑典型住宅结构噪声隔离量约为15～20 dB(A)，保守起见，建议SEL 标准值设置为105 dB(A)。

对于语音干扰，相关研究显示单个噪声事件的LAmax为50 dB(A)时，学校或培训机构教室中听力正常的学生能理解全部内容的90%，对于有听力障碍或语言障碍的学生还应保证15 dB(A)的信噪比（航空器噪声与环境噪声的差值）[11]。考虑到典型住宅设置封闭窗户的隔声量一般为20 dB(A)，因此建议将学校、培训机构等声环境保护目标白天LAmax限值设置为70 dB(A)。

我国香港在《香港规划标准与准则》中对直升机噪声的LAmax进行了规定，即住宅区白天（07:00—19:00）LAmax限值为85 dB(A)。其他国家和地区未对LAmax设置限值，但个别机场出于对淘汰落后机型、航线控制的考虑，提出了LAmax限值要求，由机场自主实施，其中伦敦希思罗机场采用的限值较低，白天为97 dB(A)，夜间为89 dB(A)。为讨论居民区LAmax的合理限值，选取4 个枢纽机场、6 个干线机场及1 个支线机场噪声预测数据进行讨论，具体见图3。从图3 可以看出，4 个枢纽机场近期目标LAmax年均值大于89 dB(A)的居民点分别为6、15、24 和3 个，分别占评价范围内居民点总数的2.2%、2.8%、5.1%和3.4%；大于85 dB(A)的居民点分别为18、41、27 和9 个，分别占评价范围内居民点总数的6.5%、7.6%、5.7%和10.3%。此外，6 个干线机场LAmax大于89 dB(A)的居民点分别为10、4、16、6、0 和3 个，分别占评价范围内居民点总数的15.9%、8.7%、11.9%、16.7%、0%和1.2%；大于85 dB(A)的居民点分别为19、7、27、8、1 和10 个，分别占评价范围内居民点总数的30.2%、15.2%、20.0%、22.2%、1.0%和4.1%。支线机场LAmax无大于89 dB(A)的居民点，大于85 dB(A)的居民点为6 个，占评价范围内居民点总数的27.3%。当LAmax控制在89 dB（A）以下时，居民夜间睡眠受到干扰的人数可控制在5%以内，受影响的声环境保护目标数基本在总声环境保护目标数的10%以内。

图3 典型机场不同LAmax 限值下超标声环境保护目标的对比Fig.3 Comparison of environmental protection targets exceeding standard values at different LAmax limits in typical airports

综上所述，航空器噪声日均评价量采用Ldn，单次飞行噪声评价量根据评价时段及评价对象分别设置，航空器噪声评价量及推荐限值具体见表4。

表4 航空器噪声评价量及建议限值Table 4 Aircraft noise evaluation value and recommended limits dB(A)

3 机场航空器噪声影响评价方法

机场航空器噪声影响预测是评估机场选址，有效预防和减轻机场噪声影响的先决条件。科学精准的航空器噪声影响预测对后续噪声污染防治措施的选取可起到强有力的支撑作用。现阶段，用于机场噪声影响预测比较先进的方法和工具主要包括FAA提出的INM（integrated noise models）、美国国防部（DOD）支持开发的NOISEMAP、Wyle 实验室开发的NMsim、德国的soundPLAN 和波音公司的BCOP（Boeing Clime Out Program）等。

国内使用较多的INM 模型经多年的升级，已从INM3.0 升级到INM7.0d，FAA 已将其整合到航空环境设计工具（aviation environmental design tool,AEDT）中，形成了一套全面评估航空相关噪声的软件工具。INM 模型主要应用于民航机场的噪声预测，能够使用机场的基本信息、航空器性能数据、航班信息等进行机场周围区域噪声预测，并绘制等声级线图。针对INM 模型缺少军机数据的弱点，DOD 支持开发了NOISEMAP 模型，其内置大量军用航空器性能数据库，主要用于军用机场的噪声预测。NMSim 模型用于计算多种交通噪声，该模型的机场噪声预测功能可作为INM 和NOISEMAP 模型的有效补充。soundPLAN 用于欧洲航空器噪声模拟预测，通过网格计算给出机场周围航空器噪声等声级线。日本运输部民航局则支持开发了JCAB 模型，将其用于日本本国机场的噪声预测及分析。

INM 模型在我国应用最为广泛，但该模型需输入大量的详细且复杂的参数，许多参数因无法及时准确获得导致不能给出接近真实环境的机场噪声预测结果。特别是多跑道机场，其噪声预测问题更加复杂，为了提高预测的可靠性同时简化预测过程，徐涛等[12]将不同跑道的航迹及机型进行聚类，并将聚类得出的中心航迹和代表机型数据导入INM 计算噪声值，得到改进的噪声数据库，之后通过贝叶斯分类算法构建多跑道机场噪声预测模型，该模型仅需输入航班号、机型、航迹、目的地、出港点等数据即可快速得到噪声预测结果，大大简化了计算过程。同时，徐涛等[13]尝试将集成学习方法引入机场噪声预测中，提出一种基于空间拟合和神经网络的机场噪声预测集成模型，其在解决机场噪声预测问题上准确性更高、容错性更强。林泽龙[14]通过GIS 技术实现了机场噪声影响预测的可视化，同时大幅度降低工作量，提高了预测精度。虽然，我国在改进噪声预测模型上做了各种尝试，并取得了一定成效，但改进模型的方法并未得到广泛应用，且目前尚未开发出适合我国航空器使用现状的噪声预测软件及相应的数据库，我国自主研发航空器噪声预测模型之路任重而道远。

4 航空器噪声影响减缓措施

根据国内外噪声治理的经验[15]，可将机场噪声控制措施分为源头控制、传播途径控制、末端治理3 个类型。

4.1 机场噪声源头控制

机场噪声源头控制措施分为技术类措施、工程类措施及管理类措施，其中工程技术类措施包括设计多级进近的起飞消音程序、研发低噪声航空器等；工程类措施包括调整机场位置、平面布置、跑道构型（多跑道）、优化跑道方位角等；管理类措施包括实施机场周边土地利用规划控制、限制航空器夜间运行[16]、优化起降跑道和起降比例、减少或限制高噪声航空器等。

国产飞机在研发过程中不断加大噪声控制研究，新舟700 是国内首次在全新研制的涡桨支线飞机中全面、系统地开展噪声控制设计，在噪声顶层设计要求制定、动力装置选型、发动机减振安装设计、声学材料选型等方面进行改进，极大降低了飞机噪声源[17]。成都新机场项目初选的芦葭场址，对成都市区、资阳市区均不会造成明显的噪声影响，但跑道延长线正对简阳市区上空，飞机起降经过城市上空在所难免，为了降低对简阳市区居民的噪声影响，场址选择向西移动4.3 km 至芦葭镇西北部区域，同时对比了链式跑道构型与侧向跑道构型噪声等声级线预测结果，选定侧向跑道构型，大大减轻了飞机对简阳市区的噪声影响[18]。海口美兰国际机场改扩建工程则通过优化机场平面布置降低机场噪声对周边声环境保护目标的影响，噪声影响预测结果显示其拟建跑道北侧海口经济学院噪声超标，因此建议将拟建跑道向南平移400～500 m，将两跑道之间部分功能转移到跑道两端，从而有效减少飞机噪声对大学校区的影响，同时高效利用跑道两端噪声较高区域。太原机场跑道西北端为太原市区，东南端为人口较少的农村，为减少噪声影响人数，机场将起飞优先跑道设计为西北向东南，降落优先跑道为设计东南向西北，大大减少了受噪声影响的人数[19]。广州、乌鲁木齐等地的大型机场则通过推动实施飞机连续爬升/下降运行程序等低噪声飞行程序来实现较好的降噪效果。

此外，有些机场如伦敦希思罗机场、德国法兰克福机场[20]等将经济手段作为间接管理措施治理机场噪声，按照噪声级别、起降时段及机型收取不同等级的噪声治理费用，同时对低噪声机型实施噪声费减免以鼓励研发和使用低噪声飞机，通过市场调节引导航空公司、机场管理方等参与噪声治理。

4.2 机场噪声传播途径控制

机场的噪声传播途径控制措施主要包括设置林草声屏障、机场试车场地设置噪声隔音或消音装置。荷兰首都阿姆斯特丹的史基浦机场是世界上海拔最低的机场之一，地势平坦开阔，飞机噪声毫无阻挡地在地表传播，使得28 km 以外的居民都不堪其扰。2013 年，机场围绕跑道建造了1 个面积36 hm2的景观公园，公园由一系列凸起的山脊形篱笆和凹陷的沟渠组成，其上覆盖植被，沟渠和山脊间隔与噪声的波长大致相同，如同波峰和波谷，改变了地表低频噪声传播的方向，将声音分散出去，极大降低了对周边居民的噪声影响，成为设置植被声屏障的成功案例。根据相关调查，植被覆盖率越高，噪声递减趋势越明显，韩国仁川机场选址于绿色植被遍布的小岛，明显降低了噪声影响的扩散。

4.3 机场噪声末端治理

机场噪声末端治理措施包括声环境保护目标搬迁、敏感建筑功能置换以及加装隔声窗等。目前，环境影响评价单位多按照飞机噪声等声级线图划定声环境保护目标搬迁区域及加装隔声窗措施区域，由于底图精度的问题，难以判断处于以上2 个区域边界处的声环境保护目标应采取的降噪措施，因此，建议存在声环境保护目标超标情况的，应绘制超标声环境保护目标与等声级线关系局部放大图，比例尺不低于1∶5 000。

此外，Sreenath 等[21]认为向公众公开航空器噪声信息也十分重要，可以让公众提前知晓机场噪声情况从而避免公众对机场噪声的片面理解和负面认识。Vinkx 等[22-23]汇编了航空器噪声数据并推荐了用于与公众沟通噪音数据的指标。目前，国外多数机场开通了机场噪声的投诉渠道并公开处理结果，以便公众及时表达对机场噪声的诉求，接受社会大众的监督。

5 结论与建议

5.1 结论

（1）为避免增加不必要的声环境保护目标调查工作，民用机场航空器噪声影响评价范围按机场类型分别确定，各类机场航空器噪声影响评价范围在满足最低评价要求的基础上增加一定灵活度。建议干线、枢纽运输机场航空器噪声评价范围为跑道两端最小外延8 km，跑道两侧最小外扩2 km；其他运输机场跑道两端最小外延6 km，两侧最小外扩1 km；通用机场则两端最小外延3 km，两侧最小外扩0.5 km。

（2）为统一评价量，便于城市规划和建筑设计，考虑单次飞行产生的高噪声对人群的影响，选择昼夜等效声级（Ldn）作为机场航空器日均噪声评价量，另外选择最大A 声级（LAmax）和暴露声级（SEL）作为补充评价指标用于评价单次飞行事件的噪声级，并根据评价时段的不同，给出了噪声推荐限值。

（3）科学精准的航空器噪声预测对后续噪声污染防治措施的选取可起到强有力的支撑作用。国内使用较多的噪声预测模型是由美国航空管理局支持开发的INM 模型，近年来国内学者对该模型作出了一定改进、优化，但并未得到广泛应用，且尚未开发出适合我国国情的航空器噪声预测软件及相应的数据库。

（4）我国机场噪声治理工作起步相对较晚，但已有不少成功案例，总结国内国际噪声治理的经验，噪声防治措施分为源头控制、传播途径控制、末端治理3 个类型，机场可根据噪声预测结果及实际情况选择合适噪声防治措施。

5.2 建议

（1）目前民用机场噪声预测多采用INM 模型，而随着我国航空事业的飞速发展，新舟60、ARJ21、C919 等机型陆续投入试飞，其在国内机场使用频率也将越来越大，上述航空器非INM 模型内置标准机型，仅能根据航空器类型（螺旋桨、喷气等）、发动机（型号、功率、数量）、航空器最大起飞重量等参数选取类比机型开展噪声影响预测工作，从而影响模型预测分析的准确性。因此，应加强航空器噪声的基础研究，建立我国航空器噪声-功率-距离（NPD）数据库，在此基础上开发适用于我国航空器现状的噪声影响预测软件。

（2）新的《噪声污染防治法》（2021 年12 月）提出“结合机场远期航空器噪声预测等声级线图，提出周边土地利用规划建议，合理划定噪声敏感建筑禁止建设区和限制建设区。在禁止建设区域禁止新建与航空无关的噪声敏感建筑物。在限制建设区域确需建设噪声敏感建筑物的，应当对噪声敏感建筑物进行建筑隔声设计”。而对于禁止建设区和限制建设区并没有明确的标准进行规定。此外，针对超标声环境保护目标提出的搬迁、功能置换或建筑物隔声等措施建议没有相应的标准规定，在实际操作过程中多由机场环评审批部门自行确定，导致审批时尺度不完全统一。因此，应加快航空器噪声污染控制相关标准的出台，为划定禁止建设区、限制建设区，实施搬迁、隔声措施提供指导。

（3）相比于国外发达国家的机场噪声治理进程，我国机场噪声治理工作起步相对较晚，GB 9660—88、HJ/T 87—2002 等文件均出台较早，随着我国航空业的飞速发展，以上标准文件已不适应我国航空器噪声的管理要求，因此，应加快相关新的标准、规范的出台以更好地指导我国航空器噪声管理。