物理性污染控制第三章振动污染及其控制

《污染物控制工程I---物理性污染控制工程》课程教学大纲课程编号：0213207课程名称：污染物控制工程I---物理性污染控制工程总学分：2 总学负荷：56自主学习：28课内总学时数：28课内实验/实践/上机学时：0先修课及后续课先修课：《大学英语I、II》、《大学物理》、《环境化学基础I、II、III、IV》、《工程基础I、II、III、IV、V、VI》、《环境生物基础I、II、III》、《环境分析与评价I》、后续课：《污染物控制工程II》、《环境分析与评价II》、《污染物控制工程课程设计》等一、说明部分1．课程性质污染物控制工程I是高等学校环境工程专业的一门重要专业课，而物理性污染与控制工程是污染物控制工程I中重要组成部分。

通过该课程的学习，使该专业学生掌握物理性控制工程专业知识，具备环境工程中物理性污染控制工程工作能力。

2．教学目标及意义课程的主要目的是使学生通过本课程的学习，掌握物理性污染的基础理论知识和基本控制原理与技术，掌握噪声、振动、电磁辐射、放射性、热、光等物理因素的基础知识、污染特性、评价方法及标准；培养学生具有解决城市噪声与振动、城市噪声评价的方法及其他物理污染的问题能力。

以适应今后从事噪声、振动及其他物理性污染的控制工作，或为物理性污染控制的研究打下基础，并达到专业培养规定的业务要求。

3．教学内容及教学要求（1）了解物理环境与环境物理学，掌握物理性污染及其研究内容，并了解环境物理学的学科体系。

（2）噪声污染及其控制：掌握噪声污染的社会性、特殊性和危害性；掌握声波的产生，传播，声波的量度，噪声的评价基本知识；掌握吸声、隔声、消声、隔振等控制噪声的基本原理，典型设计计算方法，降噪、隔振方案的特点，适用范围和技术条件；通过现场实验使学生基本了解声学现象、噪声测量仪器、测量和数据处理方法。

（3）振动污染及其控制：了解振动与振动污染概念，理解振动的基本物理量、振动的性质、简谐振动系统、波动的产生与传播，掌握环境振动标准城市区域环境振动标准，掌握振动控制技术、减振材料与装置及其应用。

《物理性污染控制》教学大纲习题要点：声压级、声功率级的计算；声压级的叠加；声压级的衰减计算。

第三节噪声的评价与标准1. 噪声的评价量2. 环境噪声评价标准和法规习题要点：响度级、等效连续A声级、噪声暴露率和噪声评价数的计算第四节噪声控制技术概述1. 噪声控制基本原理和原则2. 噪声源分析3. 城市环境噪声控制第五节吸声与室内声场1. 材料的声学分类和吸收特性2. 多孔性吸声材料3. 共振吸声结构4. 室内声场和吸声降噪5. 吸声降噪设计实例习题要点：吸声系数、混响时间和吸声量计算；吸声降噪设计计算第六节隔声技术（4学时）1. 隔声的评价2. 单层均质密实墙的隔声3. 双层隔声结构4. 隔声间5. 隔声罩6. 隔声屏7. 隔声设计实例习题要点：平均隔声量、临界吻合频率和插入损失的计算；隔声间、隔声罩和隔声屏的设计计算。

第七节消声器1. 消声器的分类、评价和设计程序2. 阻性消声器4. 阻抗复合式消声器5. 微穿孔板消声器6. 扩散消声器7. 消声器设计实例习题要点：消声量的计算；阻性消声器、抗性消声器的设计计算。

本章重点、难点：噪声的评价量；噪声的衰减；吸声、隔声和消声器的降噪原理及降噪量的计算本章教学要求：了解噪声的来源与危害；理解噪声的传播规律；掌握声压级、A 声级、等效连续A声级、噪声评价数等噪声评价量的含义；掌握噪声级在传播过程中的衰减规律；理解噪声的控制方法和策略；掌握噪声在室内传播规律以及吸声降噪的降噪原理及其适用范围；掌握隔声间、隔声屏、隔声罩的隔声原理及隔声计算；掌握阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合型消声器的消声原理及消声计算；了解吸声材料的种类和特性。

第三章振动污染及其控制第一节振动及其危害1. 振动的基本概念2. 振动的危害第二节振动的评价与标准1. 振动的评价量2. 振动标准习题要点：加速度级和振动级的计算第三节振动控制的基本方法1. 振动的传播规律2. 振动控制的基本方法第四节隔振原理1. 振动的传递与隔离2. 隔振的力传递率第五节隔振元件1. 金属弹簧减振器3. 橡胶隔振垫4. 其他隔振元件5. 隔振设计实例习题要点：金属弹簧减振器和橡胶隔振垫的设计计算第六节阻尼减振1. 阻尼减振原理2. 阻尼材料3. 阻尼减振措施本章重点、难点：振动的评价；振动的传递；隔振原理及计算本章教学要求：了解振动的危害；熟悉振动的传播规律和控制方法；掌握隔振的基本原理，会进行常见金属弹簧减振器、橡胶隔振垫等隔振元件的设计；熟悉阻尼减振的措施。

一，振动给人类带来的影响1.振动对生理的影响；振动的生理影响主要是损伤人的机体，引起循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统、代谢系统、感官的各种病症，损伤脑、肺、心、消化器官、肝、肾、脊髓、关节等。

2.振动对心理的影响；人们在感受到振动时，心理上会产生不愉快、烦躁、不可忍受等各种反应。

3.振动对工作影响；振动引起人体的生理和心理变化，从而导致工作效率降低。

4.振动对建构筑物的影响；从振源发出的振动可通过地基传递到房屋等构筑物，导致构筑物破坏，如构筑物基础和墙壁的龟裂、墙皮的菠萝，地基变形，下沉，门窗翘曲变形等，严重者可使扣住唔坍塌，影响程度取决于振动的频率和强度。

二，共振现象的主要形式举列如下1.包括基础在内的机器质量和支承基础的支承弹簧引起的力的传递即为共振。

一般为多自由度共振，除上下的直接振动外，还有因回转振动而引发的共振。

2.激振力传递过程中，肯呢过发生因地质构造引起地基共振的现象。

在进行公害振动测量时很难将其分离预知，一般也不能控制。

3.从受振即受损方还须考虑与振源方同样的机械或建筑及其支承引起的共振。

4.当机械或建筑的部分或部件的固有频率与传递来的激振力频率一致时，就会强烈共振，使激振力扩大。

三，简述地铁振动污染的防振对策。

1．线路走向尽量与城市高速路、主干道或次干道相重合。

这样一方面地铁线路在道路下面选线布局有较大的余地，能尽量减少对地表敏感建筑物的影响；另一方面，上述道路两侧商业、公共福利性建筑较多，基础好的建筑多，不易产生振动环境影响问题。

2．合理控制地铁线路两侧建筑类型和建设距离，同时按项目环境影响评价要求预留相应的防护距离，并加强建筑物的抗振性能。

3．在轨道交通规划布局中，应充分利用振动波的天然屏障，如河流、高大建筑物等，来阻隔振动的影响。

四，人为振动源有哪几类，振动污染源按其形式分又分为几类，1）工厂振动源 2）工程振动源3）、道路交通振动源4）、农业机械 5）、低频空气振动源1．固定式单个振动源2.集合振动源。

物理性污染控制知识点第一章绪论1、什么是物理性污染？答：物理运动的强度超过人的耐受限度，就形成了物理污染.2、物理性污染与大气、水、土壤环境污染相比有何不同？答：大气、水、土壤环境污染是有害物质和生物输入环境.或者是环境中的某些物质超过正常含量所致.而引起物理性污染的声、光、热、放射性、电磁辐射等在环境中是永远存在的，它们本身对人无害，只是在环境中的强度过高或过低时，会危害人的健康和生态环境，造成污染或异常.3、物理性污染与化学性、生物性污染相比有何不同？答：物理性污染一般是局部性的，在环境中不残留，一旦污染源消除，物理性污染即消失.4、物理性污染的主要研究内容有哪几方面？答：物理性污染的主要研究内容有：（1）物理性污染机理及规律；（2）物理性污染评价和标准；（3）物理性污染测试和监测（4）物理性污染的环境影响评价（5）物理性污染控制基本方法和技术.第二章噪声污染及其控制1、噪声的定义：（心理学上）凡是人们不需要的声音，称为噪声.（物理学上）噪声是由许多不同频率和强度的声波无规则地杂乱无章组合而成.2、噪声按人类活动方式可分为：交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声、社会生活噪声.3、简述噪声的特点.答：（1）噪声只会造成局部性污染，一般不会造成区域性和全球性污染；（2）噪声污染无残余污染物，不会积累；（3）噪声源停止运行后，污染即消失；（4）噪声的声能是噪声源能量中很小的部分，一般认为再利用的价值不大，故声能的回收尚未被重视.4、听阈迁移（听觉疲劳）：耳鸣持续时间不长，只要在安静的环境里停一段时间，听觉就会恢复原状.5、噪声性耳聋：长期在强噪声环境中，内耳听觉器官发生器质性病变，听觉疲劳就会固定下来，造成听力损失，成为永久性的听阈迁移.6、暴振性耳聋：高强噪声（超过140dB）使得内耳骨膜破裂，导致双耳完全失聪，成为永久性耳聋.7、噪声的危害：（1）噪声对听力的影响；（2）噪声诱发疾病；（3）噪声妨碍语言交谈和通讯联络；（4）噪声对睡眠的干扰；（5）噪声损害设备和建筑物.8、噪声控制的途径：（1）从声源上降低噪声；（2）从传播途径上降低噪声；（3）在接收点进行防护.9、声波：压缩、膨胀交替运动由近及远向前推进的空气振动.10、声波的基本物理量包括：（1）声波频率：指一秒钟内介质质点振动的次数；（2）波长：振动经过一个周期声波传播的距离；（3）声速：声波在介质中传播的速度.11、频程：把人耳可以听到声音的频率变化范围（20Hz-20KHz）划分为若干个较小的段落.12、频谱：指组成声音的各种频率的分布图形.13、频谱的形状大致可分为三种：（1）线状谱：由一些频率离散的单音形成的谱，在频谱图上是一系列竖直线段；（2）连续谱：指频率在频谱范围内是连续的.大部分噪声属于连续谱.（3）复合谱：连续频率和离散频率组合而成的频谱，有调噪声的频谱为复合谱.14、波阵面：声波在传播过程中，同一时刻相位相同的轨迹称为波阵面.15、声压：由于声波引起的压强变化，称为声压.16、有效声压的计算公式：P e=A2（Pa）17、质点振动速度有效值的计算公式：u e=A2（m/s），其中质点振动速度幅值u A=±P Aρ0c,±号取决于声波的传播方向.18、声抗阻率的计算公式：Z s= pu或Z s=ρ0c声抗阻率与声波频率、幅值等无关，仅与介质密度和声速有关，是介质固有的一个常数.19、声能密度：单位体积介质所含的声波能量称为声能密度，用D表示.22、声强的计算公式：I = ?DVS ?t = ?Dc =p e 2ρ0c 23、声功率：指声源在单位时间内辐射的声能量. 24、声功率的计算公式：W = SI = S p e 2ρ0c = S p e u e = S ρ0c u e 225、级：选定基准量（物理量），然后对被量度量与基准量的比值求对数，所得的对数值称为被量度量的级.26、声压级：声音的有效声压与基准声压（2×10?5Pa ）之比，取以10为底的对数，再乘以20.27、声压级的计算公式：L p= 20lg P e P 0，将基准声压P 0=2×10?5Pa 代入，得L p = 20lg P e + 9428、声强级的计算公式：L I = 10lg I I 0，将基准声强I 0=10?12W/m 2代入，得L I= 10lg I + 120 29、声功率级的计算公式：L W = 10lg WW 0，基准声功率W 0=10?12W30、点声源：当声源的几何尺寸比声波的波长小很多，或者测量点离声源相当远时，则可将该声源视为一点，该声源称为点声源.31、球面声波振动速度的幅值计算公式：u A= A ρ0cr ,其中A 为声源辐射声波能力的常数. 32、声压级相加计算公式：L P = 10lg 100.1L pi n i =133、声压级相减计算公式：L Ps = 10lg[100.1L p ?100.1L pB ]，L pB 为背景噪声，L Ps 为被测对象的声压级.34、相干波发生的条件：（1）频率相同；（2）有恒定的相位差；（3）在叠加处振动方向相同.35、扩散衰减：由于波阵面扩展，而引起声强减弱的现象.36、三种声源辐射的扩散衰减计算公式：（1）点声源辐射：L p2 = L p1- 20lg r 2r 1 （2）无限长线声源辐射（r 0≤l/π）：L p2 = L p1-10lg r2r 1 当r 0＞l/π时按照点声源辐射处理.（3）矩形面声源（a ＜b 且测点D 距声源中心距离为r 0）：当r 0≤a/π时，声压级衰减值为0dB ；当a/π≤r 0＜b/π时，按照无限长线声源处理；当r 0≥b/π时，按照点声源处理.37、城市绿地降噪计算公式：衰减量A g1 = (0.18lg f –0.31r)38、常用的环境噪声的评价量有：（1）响度、等响曲线和响度级；（2）A 声级和等效连续A 声级；（3）昼夜等效声级；（4）统计声级（累计百分声级）；（5）更佳噪声标准（PNC ）曲线；（6）噪声评价数（NR ）曲线.39、响度：描述声音大小的主观感觉量，其单位是“宋（sone ）”，定义1000Hz 纯音声压级为40dB 的响度为1sone.40、响度级：当某一频率的纯音与1000Hz 的纯音听起来同样响时，这时1000Hz 纯音的声压级就定义为该声音的响度级41、连续等效A 声级：等效于在相同的时间间隔T 内与不稳定噪声能量相等的连续稳定噪声的A 声级.42、连续等效A 声级的计算公式：（1）L eq = 10lg 1T 100.1L A dt t 0;t 为噪声暴露时间，L A 为时间t 内的A 声级. （2）L A 是非连续离散值时：L eq = 10lg[1t i i ( 100.1L Ai t i i )]，t i 为第i 段时间，L Ai 为时间t 内的A 声级.43、昼夜等效声级：表示一昼夜24h 噪声的等效作用，用来评价区域环境噪声.44、昼夜等效声级的计算公式：L dn = 10lg[23×100.1L d + 13×100.1（L n +10）] 45、噪声掩蔽：由于噪声的存在，降低了人耳对另一种声音听觉的灵敏度，使听阈发生迁移的现象.46、为什么声音在晚上要比晴朗的白天传播的远一点？答：因为在夜晚，大气温度随高度增高而升高，声速也随高度增高而增大，声波传播方向将向地面弯曲；而在晴朗的白天，大气温度随高度增高而下降，声速将随高度增高而降低，声线向上空弯曲，声源辐射的噪声在距离声源一定距离的地面上掠过，在较远处形成声影区，即声线不能到达的区域.47、为什么逆风传播的声音难以听清？答：当有风时，声速应叠加上风速，叠加效果使声速随高度增高而降低，声线将向上空弯曲，距离声源一定距离处形成声影区，所以较难听清.第三章振动控制技术1、振动污染：即振动超过一定的界限，从而对人体的健康和设施产生损害，对人的生活和工作环境形成干扰，或使机器、设备和仪表不能正常工作.2 、振动的评价评价指标：（1）位移、速度和加速度；（2）振动级.评价标准：（1）振动的“感觉阈”；（2）振动的“不舒服阈”；（3）振动的“疲劳阈”；（4）振动的“危险阈”.3、振动控制方法包括：（1）隔振；（2）吸振；（3）阻振；（4）消振；（5）结构修改等.4、简述常用的振动控制技术答：一.振动源控制：改进振动设备的设计和提高制造加工装配精度，使其振动减小.二.机械振动控制：（1）降低机械的振动加速度；（2）利用支承台架质量的减振措施；（3）利用动力吸振的减振措施.三.弹性减振：利用弹性材料支承机械，使传递到基础的激振力减少.常用的弹性减振方法有积极隔振和消极隔振.四.阻尼减振：对于薄板类结构振动及其辐射噪声，在其结构或部件表面涂贴阻尼材料能达到明显的减振降噪效果.五.冲击减振：与周期性激励力的振动隔离相似，对脉冲冲击的隔离减振也分为积极冲击隔离和消极冲击隔离两类.六.传播途径的减振对策：（1）增大距离，使受影响对象远离振源；（2）采用防振沟和隔墙.七.振动衰减：从振源传播经过地面的波动随距离而衰减，因而可将振源和可能出现问题之处的距离拉开，以确保机械安装场所和用地.5、振动：任一物理量围绕一定的平衡值作周期性的变化均称为振动.6、机械振动：指物体在平衡位置附近作往复运动.7、简谐振动：物体运动时，离开平衡位置的位移(或角位移)按余弦(或正弦)规律随时间变化.8、振动污染的特点：（1）主观性；（2）局部性；（3）瞬时性.9、环境振动污染的主要来源：（1）自然振动；（2）人为振动10、人为振动污染源主要包括：（1）工厂振动源；（2）工程振动源；（3）道路交通振动源；（4）低频空气振动源等.11、简述振动的影响答：（一）振动对生理的影响：主要是损伤人的机体，引起循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统、代谢系统、感官的各种病症，损伤脑、肺、心、消化器官、肝、肾、脊髓、关节等.（二）振动对心理的影响：人们在感受到振动时，心理上会产生不愉快、烦躁、不可忍受等各种反应.（三）振动对工作效率的影响：振动引起人体的生理和心理变化，从而导致工作效率降低.（四）振动对构筑物的影响：从振源发出的振动可通过地基传递到房屋等构筑物，导致构筑物破坏，影响程度取决于振动的频率和强度.第四章电磁辐射污染及其防治2、电磁辐射污染按场源可分为：（1）自然电磁场源污染；人工电磁场源污染.3、论述电磁辐射防治的基本方法答：（一）屏蔽：指采取一切可能的措施将电磁辐射的作用和影响限定在一个特定的区域内.（二）接地技术：射频接地是将场源屏蔽体或屏蔽体部件内感应电流加以迅速的引流以形成等电势分布，避免屏蔽体产生二次辐射所采取的措施.（三）滤波：即在电磁波的所有频谱中分离出一定频率范围内的有用波段.（四）其他措施：（1）采取电磁辐射阻波抑制器，通过反作用场的作用，在一定程度上抑制无用的电磁辐射；（2）新产品和新设备的设计制造时，尽可能使用低辐射产品；（3）从规划着手，对各种电磁辐射设备进行合理安排和布局，并采用机械化或自动化作业，减少作业人员直接进入强电磁辐射区的次数或工作时间.第五章放射性污染及其控制1、放射性污染：指沉积在材料、结构物或设备表面的放射性物质.2、简述放射性固体废物处理技术答：（一）固化技术：（1）水泥固化：基于水泥的水合和水硬胶凝作用而对废物经行固化处理.（2）沥青固化：在一定的碱度、配料比、温度和搅拌速度下，放射性废液与沥青发生皂化反应，冷却后得含盐量可高达60％的均匀混合物.（3）塑料固化：将放射性废物浓缩物掺入有机聚合物而固化.（4）玻璃固化：以玻璃原料为固化剂与高放废物以一定配料比混合后，在高温（900-1200℃）下蒸发、煅烧、熔炼、烧结，废液中的所有固体组分都在高温下结合入硼硅酸盐玻璃基质中，装桶后经退火处理就成为稳定的玻璃固化体.（二）减容技术：（1）压缩：依靠机械力作用，使废物密实化。

物理性污染控制习题答案第三章振动污染及其控制1.什么是振动污染？振动污染具有什么特征？答：振动污染：振动超过一定的界限,从而对人体的健康和设施产生损害,对人的生活和工作环境形成干扰,或使机器、设备和仪表不能正常工作振动污染的特点主观性：是一种危害人体健康的感觉公害。

局部性：仅涉及振动源邻近的地区。

瞬时性：是瞬时性能量污染，在环境中无残余污染物，不积累。

振源停止，污染即消失。

2.振动污染的来源及其影响答：振动污染的来源于自然振动和人为振动自然振源由地震、火山爆发等自然现象引起。

自然振动带来的灾害难以避免，只能加强预报减少损失。

人为振源主要包括（一）工厂振动源（二）工程振动源（三）道路交通振动源（四）低频空气振动源。

振动对生理的影响主要是损伤人的机体；振动对心理的影响主要是心理上会产生不愉快、烦躁、不可忍受等各种反应；振动对工作效率的影响主要是振动可使视力减退,使人反应滞后，影响语言交谈，复杂工作的错误率上升等；振动对构筑物的影响主要是振动导致构筑物破坏。

3. 简谐振动系统具有哪些性质？答：简谐振动是最简单的周期振动定义：某个物理量（位移、速度或加速度）按时间的正弦或余弦规律变化的振动。

简谐振动系统性质：（一）自由振动（二）受迫振动（三）振动体与共振4. 共振现象是怎样产生的？有何危害？如何防止？答：共振现象产生是激振力受到过滤乃至变形，某些成分被突出、扩大后传递，大多数场合存在若干种形式的共振现象。

危害是共振引起的扩大。

共振现象的主要形式有4种（1）包括基础在内的机器质量和支承基础的支承弹簧引发的力的传递即为共振。

（2）激振力传递过程中，可能发生因地质构造引起地基共振的现象。

（3）从受振（即受损方）还须考虑与振源同样的机械或建筑及其支承引起的共振。

（4）当机械或建筑的部分或部件的固有频率与传递来的激振力频率一致时，就会强烈共振。

防止共振主要方法：（1）改变机器的转速或改换机型来改变振动的频率；（2）将振动源安装在非刚性的基础上以降低共振响应；（3）用粘贴弹性高阻尼结构材料来增加一些波壳机体或仪器仪表的阻尼，以增加能量散逸，降低其振幅；（4）改变设施的结构和总体尺寸或采取局部加强法来改变结构的固有频率。

.第二章物理污染物理运动的强度超过了人类的耐受程度，就形成了物理污染。

包括噪声污染、振动污染、电磁辐射污染、放射性污染、热污染。

不同于化学污染（大气、水体、土壤）95%以上是人类活动引起的。

部分为自然因素。

噪声、振动、电磁、放射、热污染，构成体系有光，热，放射性，电磁辐射等。

特点：1短暂的污染，可控制性；2局部性的；3无其他有害物质的流入噪声：以波的形式在一定的介质（如固体、液体、气体）中进行传播，通常所说的噪声污染是指人为造成的。

凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声。

判断一个声音是否属于噪声，仅从物理学角度判断是不够的，主观上的因素往往起着决定性的作用。

例如美妙的音乐。

当噪声对人及周围环境造成不良影响时，就形成噪声污染。

特点：局部性，无残余污染物，随“源”性，无价值。

危害：听力损伤，干扰睡眠，诱发其他疾病；对动物的影响；对仪器设备的危害。

瞬时声压和有效声压：有声波存在的区域称为声场，声场中某一瞬时的声压称为瞬时声压。

在一定时间间隔内将瞬时声压对时间求方均根值可得有效声压。

均是由于声波引起的压强变化。

|声压级为了能够较明显的区分和反映声压的大小程度，采用声压级来表征声压，用以衡量声音的强弱。

单位：分贝（dB），定义为声音的声压与基准声压之比值。

Lp=2Olg（P e/p o）P o=2*10-5 pa Lp=20lgp e+94噪声级的相加a.公式法：⑴L p=L p/+10lgn L P—总声压级；点声压级；n—声压个数⑵L p=10lg（刀0116Lp）声压：有声波存在时，媒质中的压力与静压的差值；换句话说，声压就是大气压受到扰动后产生的变化，即为大气压强的余压，它相当于在大气压强上的叠加一个扰动引起的压强变化。

声压级：分贝（dB），声音的声压与基准声压之比值。

L p=20lg（p e/p6）5P o=2*16 pa L p=26lgp e+94响度：描述声音大小的主观感觉量，宋（sone）。