Проблема шумового загрязнения окружающей среды

Барьер должен, если это возможно, полностью скрывать ограждаемый участок дороги, исключая видимость этого участка из окон защищаемых зданий или различных точек защищаемого пространства. Хотя масса барьера не должна быть значительной, важно обеспечить тщательное уплотнение всех просветов в конструкции барьера. Дырка или просвет в конструкции барьера может привести к существенному уменьшению его экранирующей возможности, а наличие указанных дефектов может вызвать резонансные эффекты, что может привести, в свою очередь, к изменению характера преобразованного барьером звука, при котором произойдет изменение широкополосного шума в шум, содержащий дискретные тона.

Звуковая энергия, генерируемая транспортным потоком, может быть отражена с помощью эффективных приемников звука, которыми оснащена сторона стенки барьера, обращенная к источнику. При наличии звуковых барьеров с обеих сторон, дороги могут возникнуть дальнейшие осложнения, вызванные многократными отражениями, происходящими между стенками барьера. При определенных конфигурациях экранизирующий потенциал каждого барьера может быть значительно снижен в результате воздействия дополнительного шума, преломляющегося через барьер от воображаемых источников звука.

Следует также упомянуть о барьерах, выполненных в виде насыпи, а также о барьерах типа "пещер" в скалистом грунте. Типичные барьеры поглощающего типа состоят из полых коробчатых панелей, которые со стороны дороги имеют перфорированную или открытую металлическую пластину. Коробка затем заполняется звукопоглощающим материалом, таким, как минеральная вата. Дороги, проложенные в выемках, обычно хорошо экранируются краем экранирующей стенки, хотя отражения от далеко расположенной стенки могут уменьшить характеристику экранирования. На дорогах, расположенных на насыпи или эстакаде, проблемы с шумом более серьезны, хотя в точках приема звука, расположенных ниже края насыпи или парапета, имеет место некоторое экранирование [5].

4.3 Реконструкция системы организации движения

Для того чтобы уменьшить уровень шума, важно рассмотреть на стадии проектирования пересечения дорог организацию движения потока автомобилей с целью минимизации числа ускорений и замедлений автомобилей. Та же цель ставится и при разработке планов управления движения автомобильным транспортом. Эти планы составляются таким образом, чтобы сократить длительность поездок и уменьшить число несчастных случаев.

Система светофоров разработана и установлена практически в каждом крупном городе мира. К сожалению, влияние на шум, создаваемый автомобильным транспортом, этих мер не так значительно, как ожидалось. Это происходит частично из-за того, что совершенствование организации движения транспортного потока благодаря внедрению этих систем управления постепенно приводит к тому, что нагрузка на систему возрастает, происходят быстрое ее переполнение и (или) нарастание интенсивности транспортного потока.

Другой мерой по ограничению движения потока автомобилей, следующих через пересечения дорог, является отключение светофоров на пересечениях дорог с не очень высокой интенсивностью движения в ночное время. Однако это не приводит к какому-либо систематическому снижению уровня шума и связано с тем, что скорости автомобилей завышены, что сводит на нет преимущества, связанные с исключением процесса начала движения автомобилей при наличии светофоров [5,9].

4.4 Проектирование дорожного покрытия

Благодаря проведенным исследованиям было установлено, что некоторых успехов в снижении шума можно добиться с помощью соответствующей конфигурации рисунка протектора и конструкции шины. Но конструирование шин существенно пониженным уровнем шума вступает в противоречие с острой необходимостью обеспечения безопасности движения, предотвращения нагрева протектора и обеспечения экономичности автомобиля. Следовательно, большие возможности по снижению шума открывает создание перспективных альтернативных конструкций дорожного покрытия.

Важным, с точки зрения ограничения шума, является, по-видимому, строение самого дорожного покрытия; образовано ли оно битуминизированным материалом со случайным рисунком строения, или покрытие бетонное, с доминирующей поперечной структурой.

В Великобритании были проведены измерения, которые позволили установить элементарное соотношение между сопротивлением автомобиля заносу, реализуемым на данном дорожном покрытии, и суммарным уровнем шума, который генерируется автомобилями, идущими на больших скоростях по данному дорожному покрытию.

Было установлено, что это соотношение статистически не зависит от строения материала дорожного покрытия. К сожалению, хотя этот результат и полезен при установлении норм для разработки дорожного покрытия, в которых учитываются соображения безопасности и охраны окружающей среды, он обнажает противоречие, существующее между определением дорожных покрытий, обладающих низким уровнем шума и удовлетворительными нормами безопасности при высоких скоростях движения. Например, гладкое дорожное покрытие может быть относительно малошумным, но одновременно совершенно небезопасным для движения во влажную погоду.

У некоторых дорожных покрытий сочетаются малая шумность и удовлетворительные характеристики сопротивляемости боковому заносу автомобиля. Такие дорожные покрытия обычно имеют пористую структуру, которая является влагопроницаемой, но в то же время обладает удовлет-ворительным звукопоглощением в частотном диапазоне от 400 Гц до 2 кГц.

Было установлено, что снижения уровня шума можно добиться и при других видах пористых дорожных покрытий. В Швеции, например, такие данные были получены для пористого дорожного покрытия, составленного из подобранного по гранулометрическому составу каменного остова с эмульсионным асфальтом в качестве связующего, а в Канаде для дорожного покрытия, составленного из смеси "открытого" типа, с тонким защитным слоем битума. В последнем случае было установлено, что снижение уровня шума составило 4-5 (дБ) по сравнению с уровнем шума на дорогах с обычным асфальтовым покрытием  и 3(дБ) по сравнению с изношенным бетонным покрытием, которое обладает гораздо меньшим сопротивлением боковому сносу чем дорожное покрытие, составленное из смеси "открытого" типа и покрытое тонким защитным слоем битума.

Однако в Норвегии и Швеции возникли проблемы, связанные с износоустойчивостью этих дорожных покрытий, что вызвано применением шин с шипами в зимние месяцы. Эти шины дробят поверхностный слой в мелкий порошок, который затем забивает поры дорожных покрытий "открытого" типа, постепенно снижая их звукопоглощение [5,10].

4.5 Планирование размещения городской застройки

Уровень шума вблизи автомобильной трассы весьма значительный. При изыскании нового автотранспортного маршрута в существующем городском районе большинство имеющихся там сооружений должно сохраниться, поэтому схема дороги и ее проектирование - решающие факторы минимизации шума от движения автомобилей. В том случае, если дорога проходит через район, который еще не получил развития или планируется под реконструкцию, можно рассмотреть также вопрос об ограничении воздействия шума путем соответствующего регулирования землепользования окружающих дорогу участков. Возможности удачного планирования дороги определяются размером имеющегося пространства, а также характером местности и применяемой политикой районирования.

При планировании дороги необходимо обеспечить как можно большее расстояние : между источником шума и участком наиболее чувствительным к шуму; рациональное размещение мест деятельности человека, совместимых с некоторым воздействием шума, таких, как стоянки автомобилей, открытые пространства, сооружения и устройства хозяйственного назначения; использование архитектурно-строительных форм и зеленых насаждений в качестве барьеров для экранирования районов, чувствительных к воздействию шума.

Жилые районы можно защитить от шума автомобильного транспорта путем размещения их на достаточно удаленном от источника шума расстоянии. Однако проектировщики считают такой подход экономически не обоснованным. Часто это действительно так, поскольку, например, в зданиях, расположенных по соседству с автомобильной дорогой (менее 100 м), уровень шума редко снижается ниже 70дБА. Тем не менее, при определенных обстоятельствах пространственное разделение зданий и автомобильных дорог нужно рассматривать как вариант единственного положительного решения проблемы. Это особенно справедливо в условиях неоднородной реконструкции или развития района, когда возводятся кварталы высотных домов, которые не могут быть легко экранированы с помощью барьеров и должны как можно дальше размещаться от дороги, на сколько, позволяют местные условия.

Жилые дома малой этажности можно защитить от шума автомобильного транспорта путем экранирования в той или иной форме или зелеными насаждениями [5].

5. Звукоизоляция зданий

Необходимость устройства дорогостоящих ограждающих конструкций с высокими звукоизоляционными характеристиками может быть сведена к минимуму, если форму и ориентацию здания спланировать с учетом воздействия шума со стороны дороги.

Цель такого подхода - избегать отраженных звуков от любой поверхности стены, обращенной к чувствительным к шуму помещениям самого здания, или от здания, расположенного рядом. Форма здания может быть использована для обеспечения собственной акустической защиты. Некоторые части такого здания (стены и балконы) обеспечивают акустическую защиту от шума со стороны автомобильной дороги.

Внутри любого здания есть помещения, в которых люди будут менее подвержены наружному шуму, поскольку шум со стороны автомобильной дороги обычно является единственным раздражающим фактором для помещений, обращенных непосредственно к дороге, необходимо идентифицировать чувствительные к шуму помещения и разместить их на другой стороне здания [1,9].

5.1 Звукоизоляция элементов здания

Физическими характеристиками стен, которые способствуют хорошей звукоизоляции, являются малая жесткость, высокий уровень демпфирования и большая масса. Таким образом, толстая каменная стена будет иметь более высокую звукоизоляцию, чем тонкая стеклянная панель.

Шум, создаваемый дорожным транспортом, часто обладает высокими уровнями в диапазоне низких частот, когда звукоизоляция ограждающей конструкции обычно определяется массой ограждающей конструкции.

Двухслойная конструкция будет иметь большую звукоизоляцию, чем однослойная той же суммарной массы. Например, стена из пустотелого кирпича будет обладать более высокой звукоизоляцией, чем стена из сплошного кирпича.

Звукоизоляция двухслойной ограждающей конструкции зависит от физических характеристик каждого из слоев и от характера соединений между ними. Чем дальше друг от друга расположены слои, и чем меньше связь между ними, тем лучше будет звукоизоляция этого двухслойного ограждения. Распространение звука через обрамляющую конструкцию можно уменьшить, если для этого будут использованы, по крайней мере, для одного из слоев так называемые манжетные уплотнения. Звукоизоляцию двухслойных ограждающих конструкций можно улучшить путем заполнения промежутка между слоями звукопоглощающим материалом, таким, как стекловолокно. В стене должны отсутствовать легкие открывающиеся элементы, такие, как двери и окна, так как их слабая звукоизоляция снизит звукоизолирующие свойства ограждающих конструкций. Но здания редко проектируются с учетом этого соображения, так как окна обеспечивают естественное освещение, вентиляцию точно так же, как визуальный контакт с внешней средой.

Двухслойные ограждающие конструкции в виде двойного остекления могут значительно улучшить звукоизоляцию. Важнейшим фактором, определяющим эффективность двойного остекления, является зазор между составными стеклянными панелями. Увеличение зазора до 200 мм приводит к общей большей звукоизоляции.

Если листы стекла будут установлены не параллельно, можно получить небольшое улучшение звукоизоляции как в области совпадения длин волн, так и в той области, где наблюдается эффект полостного резонанса. Однако общее снижение шума, полученное путем наклона одного из листов стекла, редко оправдывает дополнительные расходы на сооружение ограждающих конструкций.

Аналогичного улучшения звукоизоляции можно добиться путем наклейки полос на контур открывающегося окна. Однако чистое открывание окна может привести к нарушению способности таких полос полностью перекрывать щели по контуру. При открывании окна для проветривания помещения звукоизоляция резко падает.

При плотно закрытых или уплотненных окнах нельзя использовать естественную вентиляцию. Нужна либо механическая система вентиляции, либо система кондиционирования. Такие системы должны быть тщательно подобраны с тем, чтобы осуществлять адекватную вентиляцию без превышения приемлемого уровня шума. Вентиляционные выходные и входные отверстия этих систем не должны быть обращены к дороге. Их необходимо оснащать отражательными перегородками или щитками для того, чтобы заблокировать пути распространения шума.

Крыша здания обычно является единственным существенным путем распространения шума автомобильного транспорта, когда здание расположено ниже уровня автомобильной дороги, или у крыши есть постепенный наклон, при котором большая площадь крыши оказывается подвержена непосредственному воздействию шума. В крыше любой конструкции обычно имеется множество воздушных промежутков, которые изменяют звукоизоляцию. Ее можно было бы обеспечить даже при помощи тяжелого черепичного покрытия. Любые отверстия в крыше (дымовые или вытяжные трубы) будут способствовать распространению шума. Если эти отверстия не очень значительны, их следует уплотнить. Вентиляция в полости крыши имеет большое значение, поэтому нужно располагать указанные отверстия на той стороне здания, которая не обращена к автомобильной дороге, или эти отверстия следует оснастить решеткой или звукозащитным козырьком [1,9].

5.2 Применение шумозащитных экранов

Шумозащитный экран - конструкция, возводимая вдоль крупных проспектов, автомагистралей, железнодорожных путей, которые защищают от шума близлежащие дома, а также места скопления людей (остановки общественного транспорта, парки) [4]. Конструкция шумозащитных экранов очень проста.

Установка таких конструкций экономически обоснована в густонаселенных районах, где трассирование дороги на расстоянии от жилых и офисных зданий невозможно. Шум защитные экраны снижают транспортный шум за счет поглощения, изменения длины волны, отражения, или дифракции, как правило, на 8-20 дБА.