Оценка акустической эффективности шумозащитных экранов на автомобильных дорогах города Иркутска

Размещено на http://allbest.ru

Оценка акустической эффективности шумозащитных экранов на автомобильных дорогах города Иркутска

С.А. Новикова, Д.Н. Мартынов

Иркутский государственный университет

Балтийский федеральный университет им. И. Канта

Аннотация: Цель - явилась оценка эффективности шумозащитных сооружений на участках автомобильных дорог в городе Иркутске (Иркутская область). Методы исследования. C помощью шумомеров произведены инструментальные измерения уровня звукового давления на территориях, оборудованных акустическими экранами. Результаты и обсуждение. Проведен анализ полученных результатов и их сравнение с установленными санитарными нормативами на предмет их превышения. Осуществлен расчет статистических характеристик уровня шума. Анализ данных, полученных в результате проведенных измерений, позволил сделать выводы о недостаточной эффективности сооружений, снижающих уровень шума только на расстоянии 1 и 10 м от источников шума и не позволяющих довести уровень шума до установленного санитарного норматива (55 дБА). Заключение. На рассмотренных территориях необходимо проводить мероприятия по защите населения от автотранспортного шума.

Ключевые слова: Иркутск, автомобильный транспорт, уровень шума, санитарные нормы, шумомер, акустические экраны.

ВВЕДЕНИЕ

По данным австралийских исследователей шум на 30% является причиной старения горожан и сокращает продолжительность их жизни на 8-12 лет [1].

В ночное время шум способен кумулятивно накапливаться. Так, например, ночной шум в 55 дБА вызывает такие же физиологические эффекты, как дневной шум в 65 дБА, а шум в 67 дБ, повторяющийся более 5 раз за ночь, оказывает значительный вред для здоровья человека. Пороговое значение уровня шума, способного вызвать нарушение сна, в зависимости от разных причин у детей составляет 50 дБА, у взрослых - 30 дБА, у людей пожилого возраста - значительно ниже [3].

В Европейском Союзе около 56 млн человек, проживающих в районах с населением более 250000 человек, подвержены воздействию шума дорожного движения, превышающего средние значения уровня шума - 55 дБА в год, что весьма опасно для здоровья. В настоящее время в крупных городах Иркутской области, и в частности, в городе Иркутске, отмечается довольно высокий уровень шумового воздействия. Наиболее значимым источником повышенного шумового дискомфорта на территории жилой застройки города выступают транспортные потоки [2].

Как известно, в настоящее время наиболее эффективными среди акустических средств защиты от шума являются методы звукоизоляции и звукопоглощения. Метод звукоизоляции основан на снижении шума за счет отражения звуковых волн от преграды: перегородок, ограждений, шумозащитных экранов. Метод звукопоглощения основан на снижении шума за счет перехода звуковой энергии в тепловую в порах звукопоглощающего материала. Большая удельная поверхность звукопоглощающих материалов, которая создается стенками открытых пор, способствует активному преобразованию энергии звуковых колебаний в тепловую.

С 1989 года в Европейском Союзе применяются шумозащитные экраны с интегрированными солнечными батареями, что в 2009 году позволило получить 4 ГВ (17% от общего объема энергии, полученной благодаря солнечной энергетике). По данным исследования Мадридского института акустики, панель солнцезащитной батареи с основой из керамики, позволяет достичь снижения шума в 32 дБА. Шумозащитные экраны с интегрированными солнечными батареями могут иметь огромный потенциал для Российской Федерации. Наиболее перспективными они могли бы быть на автомагистралях, южного направления, в Сибири и на Дальнем Востоке, включая Иркутскую область, лежащих до 56° с.ш., где регистрируется высокий уровень солнечной радиации. Однако, необходимо отметить, что несмотря на большое количество автотранспортных средств и повышенный шумовой дискомфорт, акустические экраны не получили широкого применения в городах Иркутской области в связи с тем, что являются весьма дорогостоящими (порядка 1,5-20 млн рублей в зависимости от высоты и протяженности экрана).

Проблема шумового загрязнения в крупных городах, и в частности Иркутске, является актуальной и требует детального изучения.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

С целью выявления шумовой нагрузки в городе Иркутске в течение 2019 года нами выполнялись натурные наблюдения за интенсивностью движения автотранспортных средств в часы пик, а также осуществлялись инструментальные замеры уровня шума на участках улиц города Иркутска с установленными акустическими экранами (зона, примыкающая к линейным источникам шумового загрязнения, и зона звуковой тени). Мониторинг акустического загрязнения осуществлялся с помощью шумомеров марки «Testo 816», погрешность измерений которых составляет +1 дБА. Измерения уровня шума проводились по стандартной методике. В эксперименте использовался метод ориентировочной оценки постоянного и непостоянного уровней шума, измеренного шумомером по шкале «А». Данные об уровнях шума были обработаны с помощью методов математической статистики.

В качестве объектов территорий исследования были выбраны, участки дорог города Иркутска, оборудованные шумозащитными комплексами : 1) автомагистраль, расположенная рядом с коттеджным поселком «Новолисиха»; 2) автомагистраль, расположенная рядом с жилым комплексом «Грин- лэнд».

По классификации рассматриваемые акустические экраны относятся к комбинированным.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Автомагистраль вблизи коттеджного поселка «Новолисиха». Территория установки шумозащитного экрана обусловлена близостью расположения коттеджного поселка «Новолисиха» города Иркутска к Байкальскому тракту, являющемуся частью федеральной трассы М55 с ежедневным интенсивным транспортным потоком (2340 авт./час пик).

Акустический экран установлен на расстоянии 0,5 м от автомобильной дороги. Протяженность сооружения составляет 160 м, состоит из 80 секций, которые распложены разрозненно: со стороны города Иркутска - 26 секций, затем расположена примыкающая дорога (протяженность «зазора» составляет порядка 20 м) и далее установлено еще 54 секции, длина одной секции равна 2 м. Высота одной секции экрана составляет 5 м.

Измерения уровня шума проводились на расстоянии 0,5 м, 1 м, 5 м, 10 м, 20 м от автомагистрали на участках, оборудованных акустическим экраном и на участках, где экранов нет. Количество проведенных на этих участках измерений - 15.

Согласно проведенным измерениям, максимальные значения уровня шума, равные 84 дБА, были зарегистрированы перед защитным экраном вблизи автомобильной дороги, минимальные значения уровня шума, равные 49 дБА, зафиксированы на расстоянии 10 м от него, затем уровень шума повышался. Среднее значение уровня шума на расстоянии 0,5 м от экрана составило 72 дБА, далее за шумозащитным сооружением уровень шума постепенно снижался до минимальных значений в 58 дБА, регистрируемых на расстоянии 10 м от автодороги, затем уровень шума стал возрастать (рис. 1).

Необходимо отметить, что практически на всем протяжении акустического экрана регистрируемые значения уровня шума превышали установленный для дневного времени норматив, равный 55 дБА, в пределах 17 дБА. Таким образом, защитный экран, установленный вблизи коттеджного поселка «Новолисиха», позволяет снизить уровень шума на 10 дБА в области звуковой тени.

Рис. 1. Уровень шума на территории вблизи коттеджного поселка «Новолисиха», оборудованной шумозащитным экраном

[Fig. 1. Noise level in the area near the cottage village “Novolisikha” equipped with a noise shield]

Рис. 2. Уровень шума на территории вблизи коттеджного поселка «Новолисиха», не оборудованной шумозащитным экраном

[Fig. 2. Noise level in the area near the cottage village “Novolisikha” not equipped with a noise shield]

Максимальные значения уровня шума, равные 92 дБА, были зарегистрированы на расстоянии 0,5 м от автодороги, не оборудованной экраном (рис. 2). Среднее значение уровня шума на этом расстоянии составило 77 дБА, далее за акустическим экраном уровень шума постепенно снижался до минимальных значений в 73 дБА, регистрируемых на расстоянии 20 м от автодороги. Тем не менее на всей протяженности отрезка измерений уровень шума превышал дневные нормы - предельно допустимый уровень шума (ПДУ) [4] на 18-23 дБА.

Автомагистраль вблизи жилого комплекса «Гринлэнд». Оборудование шумозащитного сооружения обусловлено интенсивностью движения транспортного потока по автодороге вблизи жилого комплекса «Гринлэнд» (около 1800 авт./час пик). Акустический экран установлен на расстоянии 10 м от автодороги . Протяженность сооружения составляет 160 м, количество секций - 80, длина секции равна 2 м, высота одной секции акустического экрана составляет 2,15 м.

Рис. 3. Уровень шума на территории вблизи жилого комплекса «Гринлэнд», оборудованной шумозащитным экраном

[Fig. 3. Noise level in the area near the “Greenland” residential complex equipped with a noise shield]

Рис. 4. Уровень шума на территории вблизи жилого комплекса «Гринленд», не оборудованной шумозащитным экраном

[Fig. 4. Noise level in the area near the “Greenland” residential complex not equipped with a noise shield]

Измерения уровня шума проводились на расстоянии 1 м, 5 м, 10 м, 15 м, 20 м, 25 м от автомобильной дороги на территориях, оборудованных шумозащитным экраном и участках не оборудованных экраном. Количество проведенных на этих участках измерений - 15. Согласно проведенным замерам, максимальные значения уровня шума, равные 92 дБА, были зарегистрированы на расстоянии 1 м от автодороги, минимальные значения уровня шума, равные 45 дБА, зафиксированы после акустического экрана на расстоянии 10 м от дороги, затем уровень шума повышался (рис. 3). Таким образом, защитный экран, установленный вблизи коттеджного поселка «Гринлэнд», позволяет снизить уровень шума на 16-22 дБА в области звуковой тени экрана. Несмотря на это, средние значения уровня шума на всем протяжении эк- ранных преград превышали ПДУ, установленный для дневного времени [4], в среднем на 23 дБА.

Таблица

Результаты проведенных измерений уровня шума в г. Иркутске

[Table. The results of the measurements of the noise level in Irkutsk]

Максимальные значения уровня шума, равные 97 дБА, были зафиксированы на расстоянии 1 м от автодороги не оборудованной шумозащитным экраном (рис. 4). Средние значения колебались от 78 дБА на расстоянии 1 м от дороги до 70 дБА на расстоянии 25 м от нее. Тем не менее, на всей протяженности отрезка измерений средний (эквивалентный) уровень превышал дневные нормы ПДУ шума [4] в среднем на 15-25 дБА.

Результаты расчетов статистических характеристик уровня шума, зарегистрированного в ходе инструментальных измерений, представлены в таблице. Анализ средних квадратических отклонений и коэффициентов вариации (<17%) показал удовлетворительную статистическую однородность как на территориях, оборудованных акустическими экранами, так и на территориях, не оборудованных ими. Таким образом, статистическая обработка позволила сделать выводы о степени однородности данных, полученных во время проведения натурных обследований участков дорог, а также корректности зафиксированного уровня звукового давления в городе Иркутске.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В статье проведена оценка уровня шума на территориях города Иркутска, оснащенных акустическими экранами. Результаты проведенных замеров на участках дорог, оборудованных шумозащитными экранами (на примере коттеджного поселка «Новолисиха» и жилищного комплекса «Грин- лэнд») позволяют сделать вывод об эффективности сооружений, снижающих уровень шума на расстоянии 1 и 10 м от источников шума. Однако существующей эффективности экранов недостаточно для того, чтобы довести уровень шума до установленного санитарного норматива [4]. Причинами повышенной акустической нагрузки являются большое количество автомобилей, некачественное дорожное покрытие, износ транспортных средств, а также несоблюдение скоростного режима автотранспортными потоками.

Необходимо отметить ряд выявленных недостатков, изученных акустических экранов.

1. Нерациональное расположение: 1) недостаточная протяженность экранных сооружений (охват не всей территории, подверженной шумовому воздействию); 2) наличие «разрыва» между частями шумозащитного комплекса, установленного вблизи коттеджного поселка «Новолисиха», из-за примыкающей автодороги.

2. Низкая эффективность сооружений, не позволяющая обеспечивать уровень шума, соответствующий ПДУ [6] на прилегающих территориях (норматив превышен в среднем на 15-25 дБА).

Результаты данного исследования имеют практическую значимость при дальнейшей разработке и внедрении комплекса мероприятий по снижению уровня звукового давления в крупных городах. Так, для снижения уровня шума до значений ПДУ нами предложены следующие меры на автодорогах, оснащенных акустическими экранами: 1) замена отталкивающих шумозащитных экранов на наиболее эффективные - шумопоглощающие; 2) грамотное проектирование экранов, недопущение «разрывов» (промежутков) в акустических комплексах;

3) постепенный переход на гибридные автотранспортные средства и бесшумные электромобили;

4) проведение политики, направленной на снижение темпов роста автомобилизации населения (строительство новых веток трамваев и троллейбусов).

уровень шум акустический экран иркутск

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Денисов В. В. Экология: учеб. пособие для бакалавров технических вузов. Москва, Феникс, 2013. 414 с.

2. Копытенкова О. И., Леванчук А. В., Курепин Д. Е. Совершенствование системы социально-гигиенического мониторинга на основе гигиенической оценки акустического воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду. Москва, Таусс-Пресс, 2015.

3. Илькаева Е. Н. Медико-социальная значимость шума в условиях современного города // Медицина труда и промышленная экология, 2008, № 8, с. 37-41.

4. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Санитарные нормы. «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Москва, Минздрав России, 1996. 8 с.

Assessment of the Acoustic Efficiency of Noise Protection Screens on the Roads of the City of Irkutsk

S.A. Novikova, D.N. Martynov

Abstract: The aim of the study was to assess the effectiveness of noise protection structures on road sections in the city of Irkutsk (Irkutsk region). Methods. With the help of sound level meters, instrumental measurements of the sound pressure level were carried out in the territories equipped with noise shields. Results. The analysis of the results obtained and their comparison with the established sanitary standards for their excess is carried out. The calculation of the statistical characteristics of the noise level has been carried out. The analysis of the data obtained as a result of the measurements made it possible to draw conclusions about the insufficient efficiency of the structures that reduce the noise level only at a distance of 1 and 10 m from noise sources and do not allow bringing the noise level to the established sanitary standard (55 dBA). Conclusion. In the considered territories, it is necessary to take measures to protect the population from road traffic noise.

Key words: Irkutsk, road transport, noise level, sanitary standards, sound level meter, acoustic screens.

Размещено на Allbest.ru