Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы и задачи исследования 8
1.1. Нормы шума в городе 8
1.2. Характер шума в городах 12
1.2.1. Общие положения 12
1.2.2. Расчет шумовой характеристики транспортного потока 12
1.2.3. Расчет распространения звука по территории 22
1.3. Пути снижения шума в городах 35
1.3.1. Выбор методов борьбы с шумом 35
1.3.2. Требуемое снижение шума 36
1.3.3. Территориальные разрывы 36
1.3.4. Акустические экраны 37
1.3.5. Шумозащитные здания 39
1.3.6. Применение шумопоглощающих дорожных покрытий 40
1.5. Анализ путей и методов составления шумовых карт городов 41
Выводы по главе и постановка задач исследования 50
ГЛАВА 2. Теоретические исследования процессов распространения шума от автодорог
2.1. Основные положения и допущения 53
2.2. Классификация расчетных схем шума 54
2.3. Математические модели для расчета распространения звука в жилой застройке 56
2.4. Теоретические исследования по разработанным математическим моделям 65
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования процессов распространения шума от автодорог
3.1. Методика проведения измерений и обработка результатов 78
3.1.1. Измерительная аппаратура и условия измерений 78
3.1.2. Обработка результатов измерений 79
3.1.3. Оценка достоверности и точности измерений 81
3.1.4. Моделирование источника звука 82
3.1.5. Выбор точек для измерений 85
3.2. Экспериментальное определение характера затухания звука в зависимости от рельефа и других характеристик местности и строений 86
3.2.1. Измерения акустических свойств протяженных искусственных сооружений 86
3.2.2. Измерения затухания шума во дворах 90
3.2.3. Измерения затухания звука за строениями 94
3.2.4. Снижение уровней звукового давления при распространении звука над песком, травой и в лесу 97
3.3. Экспериментальная проверка разработанных формул 103
Выводы по главе 109
ГЛАВА 4. Составление карты шума автомобильной магистрали (на примере кад)
4.1. Этапы составления электронных карт шума 110
4.2. Сбор данных об источниках шума и условиях их функционирования и составление модели местности 110
4.3. Расчет шумовой характеристики потоков автотранспорта 112
4.4. Расчет распространения звука на местности 115
4.5. Представление результатов расчетов в виде карты шума и использование ее для проектирования шумозащиты 120
Выводы по главе 124
5. Разработка мероприятий по шумозащите жилой застройки 127
5.1. Рекомендации по применению шумозащитных мероприятий 127
5.2. Выбор высоты экрана и граница акустической тени 127
5.3. Выбор длины акустических экранов 129
5.4. Рекомендации по установке экранов и применению шумозащитного озеленения 132
5.5. Выбор средств шумозащиты по стоимости и эффективности 140
Выводы по главе 143
Заключение 145
Литература 149
- Расчет шумовой характеристики транспортного потока
- Математические модели для расчета распространения звука в жилой застройке
- Измерения акустических свойств протяженных искусственных сооружений
- Сбор данных об источниках шума и условиях их функционирования и составление модели местности
Введение к работе
Выполненными в начале 90-х годов оценочными исследованиями удалось установить, что почти треть населения Европы находилось под действием акустических полей, превышающих допустимые значения / 11 /. В последнее десятилетие из-за увеличившегося количества транспортных средств, ухудшения качества их содержания и других причин воздействие акустических полей в крупных городах России по субъективному ощущению громкости возросло не менее чем в 1,5 раза; возросло также и количество населения, подвергающегося сверхнормативным воздействиям. Исследования показали, что в Санкт-Петербурге почти половина населения проживает в так называемых «серой» и «черной» зонах, уровень шума в которых значительно превышает нормативные значения или близок к ним. По массовости воздействия, последствиям и тяжести заболеваний шумовой фактор стоит на третьем месте после проблем чистой воды и чистого воздуха в ряду экологических проблем Санкт-Петербурга /6, 13, 54, 60 /.
Основным источником акустического загрязнения в городах является автомобильный транспорт. По различным литературным данным последний является причиной от 80 до 90 % основных причин акустического загрязнения в городах. Наибольшие значения уровня шума, достигающие в дневное время 70-80 дБА, фиксируются в жилой застройке, примыкающей к высокоинтенсивным транспортным магистралям. Учитывая, что норма шума в жилой застройке составляет 55 дБА для дневного времени, эти превышения на фасадах зданий, обращенных к транспортному потоку, могут достигать 15-25 дБА (или в 3-5 раз по субъективному ощущению громкости) / 9, 20, 47, 73, 92, 145,150/.
В этой связи создание нормальной шумовой обстановки на селитебной территории является важной задачей, решаемой на стадии проектирования новых объектов транспортного комплекса. Для снижения шума в городской застройке разработаны эффективные методы и средства на основе работ российских ученых Иванова Н.И., Ковригина С.Д., Никифорова A.C., Осипова Г.Л., Поспелова П.И., Пруткова Б.Г., Самой- люка Е.А., Тольского В.Е., Шубина И.Л., Щевьева Ю.П., Юдина Е.Я. и др., а также зарубежных специалистов Беранека Л., Крокера М., Ламюра С., Маекавы 3., Сандберга У., Шредера М., Пробста В и др. Однако современная практика шумозащиты требует дальнейшего уточнения этих методов. Это обуславливается, в первую очередь, сложностью расчетов характеристик шумовой ситуации на территории и оценки эффективности предлагаемых мероприятий. Существующие в настоящее время методы расчета ожидаемой шумности и разработанные на их основе практические методики /4, 55, 56 /, как правило, требуют проведения трудоемких вычислений, зачастую не обладают достаточной точностью и не всегда приспособлены к современным технологиям проектирования.
В современной практике проектирования широкое распространение находит компьютеризация. Компьютеризация расчетов помогает сократить сроки проектирования и допускает многовариантность решений, при котором учитывается влияние разнообразных факторов на шумовой режим территории. Одним из примеров нового подхода к проектированию автомагистралей является мониторинг и прогнозирование шумовой обстановки с помощью электронных компьютеризированных карт шума, которые являются эффективным инструментом борьбы с шумом, представляя пользователю объективную информацию о шумовом режиме территории и давая основу для разработки наиболее рациональных мер шумозащиты / 2, 6, 8,19, 54, 89, 92,100,117/.
Составление шумовых карт требует качественно нового подхода к разработке, в первую очередь, расчетных методов. Из существующих российских методик многие уже устарели, а другие, помимо сложности расчетов, приводят к погрешностям вычислений, поэтому выполнение данной работы, направленной на разработку методов расчета распространения шума, является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка научных основ расчета распространения и снижения шума в жилой застройке, создаваемого транспортным потоком, а также разработка на их основе принципов составления шумовых карт примаги- стральной территории.
Научная новизна работы заключается в:
Разработке методов расчета шума для различных условий распространения в жилой застройке.
Разработке нового подхода к составлению карт шума, основанном на: использовании предложенных математических моделей;
использовании нового подхода к графическому представлению результатов расчетов.
Разработке методики выбора длины и высоты акустических экранов.
Практическая значимость работы определяется:
выполнением измерений шума в селитебной территории вдоль автомагистралей, положенных в основу сравнительного анализа объективности полученных расчетных моделей;
определением влияния зеленых насаждений и различного рельефа на затухание шума;
разработанным методом построения карты шума примагистральной территории, позволяющей с большей степенью достоверности оценить шумовой режим территории и выбрать наиболее рациональные методы шумозащиты; определении на основе карты требований к снижению шума в жилой застройке и разработки научно обоснованных мер шумозащиты.
Апробация работы. Результаты работы использованы для расчетов шумового режима территории вдоль первой очереди кольцевой дороги вокруг Санкт-Петербурга. Исследования выполнялись по заказу проектировщиков кольцевой автодороги - ЗАО «Экотранс-Дорсервис», а также Научно-исследовательского института проблем транспорта. Результаты работы вошли в проектную документацию по строящейся дороге, а также были использованы при разработке государственной оценки воздействия на окружающую среду для кольцевой автодороги и экологической части инженерного проекта «Первая очередь строительства кольцевой дороги вокруг Санкт-Петербурга. Участок от Приозерского шоссе до автодороги «Россия».
Материалы диссертации были доложены на Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 2000), Пятом международном симпозиуме «Шум и вибрация на транспорте» (Санкт- Петербург, 2000), Конференции DAGA-2001 (Гамбург, Германия, 2001), 17-м Международном акустическом конгрессе (Рим, Италия, 2001), конференции «Технология и динамика машин» (Ростов-на-Дону, 2001), Первой Всероссийской школе-семинаре с международным участием «Новое в теоретической и прикладной акустике» (Санкт- Петербург, 2001), Международном семинаре «Экологическое планирование кольцевой автодороги и устойчивое развитие транспорта» (Санкт-Петербург, 2001), Шестом международном симпозиуме «Шум и вибрация на транспорте» (Санкт-Петербург, 2002). Материалы диссертации также приняты к опубликованию на Ninth International Congress on Noise and Vibration (Florida, USA, July 2002).
По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.
На защиту выносятся:
расчетные и математические модели, описывающие распространение звука за преграды различного вида и разработанные на их основе практические методы расчета снижения уровня звука за ними;
принципы построения карты шума территории вдоль автодорог;
карта шума, позволяющая объективно оценить акустическое загрязнение территории вдоль кольцевой автодороги;
практический метод выбора протяженности и высоты преграды для экранирования шума.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 158 наименований и приложений. Основной материал, включая 82 рисунка и 47 таблиц, изложен на 160 страницах, объем приложений - 40 страниц.
Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.т.н., профессору Иванову Николаю Игоревичу за научное воспитание и вклад в определение научного направления диссертации. Автор также признателен к.т.н., доценту Буториной И.В., вложившей вклад в научное становление автора. Автор благодарен сотрудникам кафедры «Экология и БЖД» асс. Куклину Д.А., Травкину К.В. и Кудаеву A.C. за неоценимую помощь в получении экспериментальных данных.
Расчет шумовой характеристики транспортного потока
За последние десятилетия нормы шума в Европе стали более жесткими, их снижение составило до 14 дБ А. И эта, безусловно, положительная тенденция сохраняется. По прогнозам специалистов в 2005 году нормы шума автомобилей снизятся еще на 3 дБА / 11, 76, 78, 152/. Как несложно заметить из таблицы 1.3, допустимый уровень шума двигателей российских автомашин на 4-8 дБА выше УЗ, принятых в Европе, что обусловлено малоэффективными шумозащитными мероприятиями по снижению шума. Данный факт в немалой степени определяет разницу в результатах расчетов шумовой характеристики потоков транспорта, полученных по российским и западным методикам.
Сравнение приведенных в табл. 1.3 данных с нормами шума для жилой застройки 55 дБА в дневное время) показывает также, что имеет место превышение уровня шума легковыми автомобилями на 19 дБА, автобусами - на 23 дБА, грузовыми машинами - на 25 дБА (т.е. в 3-6 раз по субъективному ощущению громкости) / 13, 59 /. Следует оговориться, что такое превышение отмечается на расстоянии 7,5 м от оси движения. Снижение шума в источнике в настоящее время невозможно без многократного увеличения его стоимости, поэтому шумозащитные мероприятия, обеспечивающие акустический комфорт на селитебной территории, обычно применяются на пути распространения шума.
Уровень внешнего шума автотранспортных источников весьма значителен. Уровень звука отдельных легковых автомобилей составляет 74-76 дБА, грузовых - 80-84 дБА; сравним: поездов - 75 дБА, авиационного транспорта - 91 дБА. В Европе отмечена тенденция снижения шума автомобилей. Так, шум двигателя легковой машины был снижен с 80 дБА в 1972 г. до 74 дБА в 1992 г., применяются меры по снижению шума шин. Однако уровень шума на территории больших городов с учетом увеличения количества автомашин остается практически неизменным / 83, 84, 85, 90,154,156 /.
Оценка шумового режима селитебной территории и разработка эффективных мероприятий по борьбе с шумом во многом определяется достоверностью результатов расчета уровней шума, который зависит от степени соответствия описания распростра- нения звука, используемого в расчетном методе, реальным условиям формирования звуковых полей. В данной главе приводится сравнительный анализ существующих расчетных методик для определения ожидаемого шумового режима, создаваемого автотранспортом в жилой застройке, с учетом основных факторов, влияющих на изменение уровня звука. Как показывает анализ, все методики обычно подразделяются на две части: определение шума в источнике (шумовая характеристика потока автотранспорта) и расчет распространения шума по территории застройки.
Для расчетов распространения транспортного шума в жилой застройке за источник обычно принимают не отдельные средства транспорта, а транспортный поток в це- ф лом. Шум такого потока зависит от интенсивности и скорости движения, состава потока, продольного профиля проезжей части и характера застройки вблизи от потока. Уровень шума, создаваемого транспортным потоком, резко колеблется в зависимости от изменения режима движения (трогание с места, разгон или торможение), поэтому для измерения создаваемого им шума применяют статистический метод /1,142 /.
Сейчас в большинстве стран Европы шум транспортного потока оценивается с помощью эквивалентного уровня звука (ЬАэкв, дБА), измеренного или рассчитанного для базового расстояния в 10, 12,5, 15 и 25 м в зависимости от требований стандарта по определению шумовой характеристики. Исключение составляет Англия, где основным критерием транспортного шума является уровень звука, превышаемый в течение 10 % Ф времени (Ьдю за 1 час и 18 часов), а для оценки шумового фона используется уровень
Тем не менее, специалисты сходятся во мнении, что наиболее приемлемой характеристикой транспортного шума является уровень звука Ьдэкв, дБА /1,31, 134/.
В России согласно ГОСТ 20444-75 «Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики» (и его модификации ГОСТ 20444-85) шумовой характеристикой потоков автомобилей, автобусов и троллейбусов является эквивалентный уровень звука ЬдЭКв, дБА, на расстоянии 7,5 м от оси первой полосы движения. Согласно
СНиП И-12-77 «Защита от шума» / 39 / расчетные шумовые характеристики транспортных потоков на улицах и дорогах городов для условий движения транспорта в час «пик» допускается принимать для скоростных дорог - 86-87 дБА, для магистральных улиц общегородского назначения - 82-84 дБА, для улиц районного значения - 73-75 дБА (в зависимости от количества полос движения). Шумовые характеристики по более старому документу СНиП II-12-77 значительно (на 4-6 дБА) выше принятых по ГОСТ 20444-85. Тем не менее, введение ГОСТ не отменяет действие СНиП. Таким образом, возникает вопрос, как наиболее точным образом оценить шумовую характеристику потоков транспорта с учетом изменения интенсивности и скорости движения, а также других, факторов, влияющих на шумовую характеристику.
Для расчета среднего уровня звука на расстоянии 7,5 м от края проезжей части дороги с интенсивностью движения 1000-5000 экипажей в час специалисты НИИ строительной физики (1975 г.) / 1, 47 / предложили формулу (1.2.): где N - интенсивность движения, авт/час. При этом под интенсивностью понимают количество различных автомобилей, проходящих на данном участке дороги в обоих направлениях в течение часа. «Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов» (1995) / 56 / предлагают для предварительной оценки уровня шума автомашин на расстоянии в 7,5 м следующую формулу:
Математические модели для расчета распространения звука в жилой застройке
Проблема борьбы с городскими шумами тесно связана с рациональным преобразованием городской среды, которое должно идти по пути ликвидации или сокращения количества источников шума, локализации зоны эмиссии шума, снижения уровня звука источников и защиты от шума мест пребывания человека / 4, 5, 47, 94, 95 /. Решение данной проблемы выполняется следующими методами (см. рис. 1.14).
Как показывает данная классификация, проблема снижения шума может быть решена различными методами. Однако следует учесть, что административные меры з условиях сложившейся застройки, такие как, например, перепланировка транспортных потоков, могут привести к значительному увеличению экономических издержек /13, 96 /. Снижение внешнего шума пассажирского автомобиля с 80 до 77 дБА увеличивает его стоимость на 1-3 %, снижение шума грузового автомобиля с 90 до 83 дБА увеличивает его стоимость на 2-7 %. Таким образом, необходимо искать иные пути снижения шума в городской застройке / 3,47, 91 /.
В настоящее время накоплен огромный практический опыт применения различных шумозащитных мер для снижения автотранспортного шума. В Японии, США, Германии, Италии, Канаде, в Австралии, Швеции и других странах установлены десятки тысяч км акустических экранов. Япония, Франция и Германия используют шумо- поглощающее дорожное покрытие для снижения шума шин автомобилей. Для сниже - ния уровня звука на пути его распространения успешно используются насыпи и зеленые насаждения. Разработка комплекса шумозащиты осуществляется в соответствии с требуемым снижением уровня звука, а выбор экранирующих сооружений продиктован, в первую очередь, соображениями эффективности шумозащитных мер и их стоимостью, а также требованиями безопасности, особенностями эксплуатации и эстетическим восприятием /12, 60 /.
Для оценки требуемого снижения уровня звука в расчетных точках служит показатель обеспеченности акустическим комфортом, определяемый из сопоставления трех величин: шумовой характеристики, снижения уровня звука на поперечном профиле и допускаемого уровня звука. Требования к снижению транспортного шума могут быть определены следующим образом / 47, 55, 61, 62 /: 1) По установленной методике вычисляется ожидаемая шумность (ЬРГ) в жилой застройке в расчетной точке (РТ), в качестве которой выбирается жилое строение наиболее приближенное к транспортной магистрали. 2) Требуемое снижение шума шумозащитными сооружениями определяется из условия: где Ьн - норма шума в жилой застройке (45 дБА - ночное время, 55 дБА - дневное время). Отметим, что при диагностике ожидаемого уровня шума на территории очень важен учет шума ночного транспорта, поскольку нормы шума для ночного времени на 10 дБА ниже норм для дневного времени, и именно их выполнение является наиболее сложной задачей для проектировщика /61, 105 /.
Снижение уровня шума в застройке должно учитываться на всех стадиях проектирования. Объекты с нормируемым уровнем шума надо располагать на достаточном удалении от источников повышенного шума, поскольку эффект снижения шума на больших расстояниях может быть значителен. Поэтому между скоростным шоссе и застройкой принято устанавливать буферную зону / 4, 47, 61, 97 /.
Согласно «Справочнику проектировщика» / 4 / и ГОСТ 12.01.003-83 / 38 / расстояние от автомобильных дорог I и II категории до границ селитебной территории при отсутствии специальных средств шумозащиты должно быть не менее 200 м, а от дорог III и IV категории - не менее 100 м. Минимальные разрывы между точечными источниками шума и защищаемыми объектами рассчитываются по формуле где г - минимальный территориальный разрыв, м; Lx - известный уровень звука или звукового давления на расстоянии гх от источника, дБ или дБА; ALK - поправки на климатические условия; AL3Kp - поправка, учитывающая эффект экранирующих препятствий; АЬзел- поправка на снижение шума зелеными насаждениями.
Однако соблюдать территориальные разрывы, высчитанные по предлагаемой методике довольно сложно. Например, чтобы создать акустический комфорт в жилой застройке, примыкающей к транспортному потоку интенсивностью 1000 ер/ч, двигающемуся со скоростью 40 км/ч, необходимо установить территориальный разрыв в 200 м, что практически невыполнимо в условиях городской застройки. Существенно сократить территориальные разрывы позволяют экранирующие преграды на пути распространения звука, такие как шумозащитные полосы зеленых насаждений и акустические экраны.
Акустический экран (АЭ) стал привычным элементом ландшафта Европы, Японии, США. Понятие «экран» относят к любым препятствиям на пути распространения шума. Экранами могут служить придорожные подпорные, ограждающие и специальные защитные стенки, искусственные и естественные элементы рельефа местности (насыпи, холмы, выемки и т.п.) и их комбинации. Функции экранов могут выполнять здания, в которых допускаются более высокие уровни звука, чем в жилой застройке (предприятия бытового обслуживания, торговли) / 11, 26 /. При отсутствии таких элементов рельефа устанавливают специальные сооружения в виде стенок. Эффективность снижения уровня шума такими экранами достигает 10-15 дБ А /106-110 /.
Для принятия решения о выборе необходимого средства защиты от шума, необходимо знать, какое снижение уровня звука оно обеспечивает. Звукоизолирующий эффект экрана определяется созданием зоны акустической тени за ним /12, 60, 61 /. При
Измерения акустических свойств протяженных искусственных сооружений
Программа по оценке шума SoundPlan немецкой фирмы Braunstein+Berndt GmbH, основанная на стандартах по шуму Австрии, Англии, Германии, Скандинавии, Швейцарии, США, а также на стандартах ISO, дает возможность проектировщикам оценить акустическое загрязнение окружающей среды, выбрать и оптимизировать методы борьбы с шумом. Программа базируется на различных расчетных моделях и стандартах, описание основных из которых приводится в разделе 1.3. При исследовании стандартов отмечается, что западные нормы шума для дневного и ночного времени не всегда совпадают с российскими, российские нормы более жесткие / 68, 140, 141 / (см. раздел 1.2). Чаще всего методики оптимизируют элементы транспортного потока точечными источниками. В зарубежных стандартах шумовая характеристика потока рассчитывается на различном расстоянии, обычно 10, 12,5, 15 и 25 метров (в России 7,5 м) / 69 /. Кроме того, различные стандарты учитывают различные факторы, влияющие на распространение звука, одни учитываются российскими ГОСТами, другие - нет. Сравнение предложенных методик проведено в разделе 1.2 и сделан вывод невозможности их использования в российских условиях в существующем виде. Применение западных расчетных методов в России требует значительной адаптации к местным условиям (действующим нормативам, шумовым характеристикам отечественных автомобилей и т.п.). Кроме того, принятое в некоторых моделях допущение о точечном типе источника не соответствует российским стандартам.
В НИИСФ проведена большая работа в области составления карт шума / 1, 4, 124 /. В зависимости от целей планирования применяются шумовые карты различных масштабов. При этом крупномасштабная карта применяется при принятии решений о выборе места размещения новых источников шума и объектов, требующих защиты. Такая карта составляется на основе официального издания карты, изображающей существенные детали отдельных зданий, автодорожных сооружений и промышленных зон, сельхозтерритории, зеленые насаждения, а также горизонтали, указывающие высоту над уровнем моря. На шумовой карте обозначаются зоны с одинаковыми уровнями или вычерчиваются границы шумовых зон. При этом границы зон обозначаются кривыми между шумовыми зонами, кратными 3 дБ. Границы зон обозначаются их верхними и нижними пределами, а сами зоны выделяются различными цветами в зависимости от уровня шума / 8 /.
Карты шума территории также выполняют нанесением на плановую подоснову кривых равных уровней звука (в виде концентрических окружностей для точечного источника и параллельных прямых для линейного). Если на пути распространения шума расположены застройка, экранирующие сооружения, шумозащитное озеленение, то в кривые равных уровней звука корректируются с учетом дополнительного снижения уровня звука. Расчеты распространения шума производятся по методикам, представленным в разделе 1.3. Эффективность снижения шума за домами, расположенными вблизи источника шума, рассчитывают так же, как и снижение уровня звука с помощью акустического экрана (СНиП II-11-77). Снижение шума за зданиями второго эшелона застройки без проведения дополнительных расчетов принимают равным 8-12 дБА. Значительные поправки вносят разрывы до 30-40 м между домами. Их принято рассматривать как точечные источники в зоне звуковой тени, снижение уровня звука в разрыве определяют по графическим зависимостям, построенным по результатам натурных измерений 191.
Специалисты НИИСФ построили типовые схемы примерного расположения кривых равных уровней шума в различных вариантах застройки, которые рекомендуется применять для построения карт шума примагистральных территорий на уровне 1-2 этажа. На следующем этапе построения кривых равных уровней из предложенных вариантов выбирается соответствующий тип застройки и определяется направление кривых за домами. Таким образом строится карта снижения уровня шума на примагист- ральной территории (см. рис. 1.20).
Карты шума на текущий период, служащие для оценки существующего и прогнозируемого шумового режима и входящие в состав проектной документации при разработке технико-экономических основ развития города, выполняются по результатам натурных измерений. Основной задачей натурных измерений является установление эквивалентных уровней звука на улицах и дорогах города, определяемого по измеренным уровням звука. Измеренные уровни указываются на карте в соответствующих точках замеров. Процедура проведения измерений, измерительная аппаратура и методика обработки данных, подробно описана в «Руководстве по разработке карт шума улично- дорожной сети городов» / 2 /. На основании результатов измерений, оформленных в виде протокола, рассчитываются эквивалентные уровни звука. Главным недостатком расчетного метода составления карт шума является то, что он основаны на устаревших расчетных методиках, дающих большую погрешность по
Карты шума на расчетный и перспективный период разрабатываются расчетными методами. Эквивалентные уровни звука определяются по заранее полученным данным в зависимости от категории улицы и числа полос движения. В зависимости от необходимой степени точности карты в полученное таким образом значение эквивалентного уровня шума вносятся поправки на уклон улицы (для генерального плана), тип покрытия, застройки, ширину разделительной полосы (для проекта детальной планировки районов города). Пример оформления такой карты показан на рис. 1.21. равнению с существующей ситуацией, осложняет задачу и его неприспособленность для автоматизированного расчета из-за необходимости получения табличных и графических данных на каждом шаге. Метод, основанный на замерах, вообще не является расчетным, т.е. не дает возможности прогнозировать ситуацию.
Состояние шума в Санкт-Петербурге можно оценить по шумовой карте, составленной в 1991 году (рис. 1.22) / 53 /. На карте приведены выборочные данные по основным транспортным магистралям. Составление карт шума базировалось на данных многочисленных акустических измерений, поэтому эти карты не могут в полной мере отобразить акустическую обстановку в городе. На карте цветными линиями (желтыми, оранжевыми, красными и синими) показаны эквивалентные уровни звука, дБА, измеренные на основных транспортных магистралях города. Цветным линиям на карте соответствуют следующие эквивалентные уровни звука от 65 до 85 Отметим определенную ограниченность представленных результатов. По- видимому, эти данные следует отнести к наиболее шумным нагруженным магистралям города. Карта носит схематический характер, т.к. систематического изучения шума в нашем городе не ведется, она была составлена по данным одномоментных наблюдений для основных транспортных магистралей в часы пик с 15 до 19 часов в рабочие дни. В добавление к сказанному отметим, что карта в немалой степени успела устареть, т.к. по некоторым данным шум на основных магистралях за последние десятилетия возрос на 4-5 дБА (т.е. в 1,5 раза по субъективному ощущению громкости) из-за увеличения количества автомобилей. Данная карта, построенная по результатам замеров, не дает возможности оценить ожидаемый уровень акустического загрязнения данной территории на планируемый период, поскольку данная величина является расчетной и вычисляется по результатам прогнозов
Сбор данных об источниках шума и условиях их функционирования и составление модели местности
Для типичных случаев распространения звука в застройке была разработана классификация основных расчетных схем, характерных для жилой застройки, таких как: - распространения звука за здание с одновременным дифрагированием через него, - распространение звука в точку, удаленную от преграды на значительное расстояние, - затухание звука в проеме между зданиями, - распространение звука в замкнутом дворе типа «колодец», связанное с процессом множественных отражений и реверберации звука, - распространение звука за протяженную преграду типа «насыпь». 2. Для разработанных схем были составлены математические модели, по которым выполнялись практические расчеты уровня звука при его затухании за различными преградами. 3. Теоретические исследования законов распространения звука с помощью предложенных автором формул было получено, что эффект экранирования шума препятствием уменьшается с увеличением расстояния от препятствия до расчетной точки. На величину снижения уровня звука решающее воздействие оказывают линейные параметры преграды (длина, ширина и высота). Причем наиболее значащим параметром для протяженной преграды оказывается ширина, а точечной - высота, что вероятнее всего объясняется предложенным подходом, когда за вторичный источник принимаем сторону преграды, противоположную источнику звука, и потерями энергии на ширине преграды. 4. В случае протяженного здания основным влияющим параметром является его ширина. При увеличении длины или высоты здания вдвое снижение УЗ за ним увеличивается на 1-2 дБ А, при аналогичном увеличении ширины здания снижение уровня звука за ним увеличивается на 4 дБА. Это объясняется тем, что при принятом допущении о достаточно продолжительном здании составляющая энергии, проходящая в РТ через здание, будет больше составляющей, огибающей здание. Таким образом, звуковая энергия затухает, в основном, на ширине здания. 5. На снижение УЗ за точечным зданием большее влияние оказывает его высота. При увеличении высоты здания снижение уровня звука увеличивается на 5 дБА. Увеличение длины или ширины здания в 2 раза приводит к увеличению дополнительного снижения УЗ лишь на 1-2 дБА. Следовательно, звуковая энергия задерживается на боковом ребре здания. 6. На расстоянии, значительно превышающем длину здания (Г) звук практически не экранируется им, т.к. звуковая энергия в РТ формируется за счет энергии, пришедшей от частей транспортного потока, не закрытых зданием, поэтому эффект снижения шума за зданием (около 1 дБА) еще присутствует на расстоянии, ненамного большем длины здания и совсем пропадает на расстоянии, в 1,2 раза превышающем его длину. 7. При наличии проема между зданиями одного эшелона имеет место экранирование звука домами, между которыми расположен проем. При этом проемы длиной в 30 м дают дополнительное снижение звука в 1-2 дБА. Проем же в 4 м дает дополнительное снижение УЗ до 7 дБ А на больших расстояниях. Это объясняется переходом цилиндрической звуковой волны в сферическую по пути в расчетную точку на расстоянии, большем длины проема. 8. Звуковое поле во дворе-«колодце» квазидиффузно, звук в нем практически не затухает. Основными влияющими факторами (5-6 дБ А) являются длина зданий, образующих двор, и коэффициент звукопоглощения. Увеличение ширины проема между зданиями в 2 раза влечет увеличение уровня звука во дворе лишь на 1 дБА. При уменьшении длины зданий в 2 раза уровень звука увеличивается на 5 дБА, при аналогичном увеличении высоты уровень звука увеличивается на 1-2 дБ А, изменение ширины здания не оказывает решающего влияния на уровень звука во дворе. При увеличении высоты увеличивается площадь отражающей поверхности зданий, следовательно, увеличивается отраженная составляющая звуковой энергии. При уменьшении длины, хотя и происходит уменьшение площади отражающей поверхности, но интенсифицируются процессы отражения звука. При снижении коэффициента звукопоглощения до нуля уровень звука во дворе увеличивается на 6 дБА. 9. При параллельном расположении экранирующих зданий уровень звука также не снижается с увеличением расстояния из-за наличия множественных отражений. На выходе из проема между здания происходит даже увеличение УЗ на 1 дБА. В проеме размером 30 м звук увеличивается не так сильно по сравнению с проемом в 10 м (из-за наличия снижения УЗ под влиянием расстояния), поскольку эффект отражения звука выражен слабее, чем в случае меньшей длины проема. 10. На снижение УЗ за протяженной насыпью основное влияние оказывает ее звукопоглощение. Увеличении коэффициента звукопоглощения в 3 раза влечет увеличение дополнительного снижения уровня звука насыпью на 15 дБА, что объясняется поглощением звуковой энергии насыпью. Влияние линейных параметров такой преграды в целом аналогично схеме 1 (случай для протяженного здания). Увеличение длины преграды вдвое позволяет увеличить снижение УЗ за ней на 2-3 дБА, аналогичное увеличение высоты выражается в увеличении снижения УЗ за ней на 1-2 дБА, увеличение же ширины преграды приводит к увеличению снижения УЗ за ней на 5 дБА.