К вопросу о расчете эффективности шумозащитных экранов

Секция №16. Безопасность жизнедеятельности человека, промышленная
безопасность, охрана труда и экология
УДК 504.055
К ВОПРОСУ О РАСЧЕТЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШУМОЗАЩИТНЫХ
ЭКРАНОВ
Соколов С.В.
СПбГУ, г. Санкт-Петербург
Соколова А.В.
СПбГЭУ, г. Санкт-Петербург
В статье рассматривается задача о расчете эффективности шумозащитных
экранов. Решена задача выбора расчетных точек для наиболее точной оценки
эффективности шумозащитных экранов в практически значимых случаях.
Ключевые слова: защита от шума, шумозащитный экран.
Соблюдение санитарных норм по шуму в современном дорожном и жилом
строительстве невозможно без широкого применения шумозащитных экранов.
Они используются для защиты от шума автомобильных магистралей, для
снижения шума на территории больниц, детских садов, зон отдыха. Размещение
экранов обосновывают расчетным путем с использованием ручных расчетов
или программных комплексов.
Рассмотрим стандартную задачу расчета шума. Предположим, что
необходимо защитить некоторую территорию от шумового воздействия
протяженного источника шума.
Одной из наиболее важных проблем, которые необходимо решать при
выполнении расчетов, является выбор расчетных точек. В случаях, когда
защищаемые объекты находятся в прямой видимости от источников шума
(ИШ) расчетные точки (РТ) выбираются на кратчайшем расстоянии от ИШ [3].
Если же между ИШ и защищаемым объектом применяются шумозащитные
экраны, для определения реальной эффективности экрана необходимо учесть
сумму двух поправок – затухание из-за геометрической дивергенции (которое
увеличивается при увеличении расстояния r от ИШ до РТ) и затухание на
экране (которое уменьшается при увеличении расстояния r от ИШ до РТ).
Остальные поправки при небольших r можно считать постоянными. Очевидно,
что существует r, при котором суммарное снижение шума будет наименьшим.
Именно в этом месте и нужно ставить расчетную точку. При ручных расчетах
эти соображения часто не принимаются во внимание и точки, как правило,
выбирают в середине площадок.
В
настоящей
статье
рассмотрены
разные
случаи
расположения
шумозащитного экрана и РТ, определено оптимальное положение РТ для
наиболее практически значимых случаев.
Ожидаемый уровень звука (LРТ) в расчетной точке на основании формулы
(12) СНиП 23-03-2003 [2] рассчитывают по формуле
LРТ = LA – ΔLрасст – ΔLэкр,
где LA – шумовая характеристика источника шума, дБА;
ΔLрасст – снижение уровня шума расстоянием, дБА;
ΔLэкр - снижение уровня шума экранирующими препятствиями, дБА.
Снижение уровня шума источника (ΔLрасст) с расстоянием для протяженных
источников (участок дороги в городской застройке, спортплощадка, и т.п.)
равно
ΔLрасст = 15 lg (r/r0),
где r - расстояние от акустического центра автотранспортного потока до
расчетной точки, м; r0 – опорное расстояние, равное 7,5 м для автотранспортных
потоков.
Снижение уровня шума экранирующими препятствиями (ΔLэкр) на пути
звуковых лучей от источника шума к расчетной точке рассчитывается с учетом
взаимного расположения ИШ, РТ и экрана.
Пусть экран расположен перпендикулярно ИШ и защищаемой территории
на расстоянии l от ИШ и m от РТ. Суммарное расстояние равно r=l+m.
Наиболее удобной для расчетов является формула Маекавы [4] дающая
небольшую погрешность:
Lэкр  20 lg
2 N
th 2 N
 5,
где N – число Френеля, N = 2δ/λ;
здесь λ – длина волны, равная отношению скорости звука в воздухе (331
м/с) и среднегеометрической частоты в Гц (принята частота 500 Гц в
соответствии с рекомендациями ГОСТ 31295.2-2005 [1] при расчетах общего
уровня звука);
δ = a + b – с разность хода звуковых лучей через кромку экрана и через сам
экран непосредственно (см. рисунок 1);
a - кратчайшее расстояние между акустическим центром ИШ и верхней
2
2
кромкой экрана; a  l  ( H экр  H ИШ ) ;
b - кратчайшее расстояние между РТ и верхней кромкой экрана;
b  m 2  ( H экр  H РТ ) 2 ;
c - кратчайшее расстояние между акустическим центром источника шума и
расчетной точкой; с  r 2  ( H экр  H РТ ) 2 ;
HИШ – высота источника шума;
HРТ – высота расчетной точки;
Hэкр – высота экрана.
Рисунок 1. Схема расположения РТ, ИШ и экрана.
b
a
РТ
Hэкр
ИШ
c
HРТ
Hиш
l
m
Определим теперь на каком расстоянии m от экрана до РТ уровень шума
будет наибольшим. Зафиксируем все параметры, кроме высоты экрана и
расстояния от него до источника шума. Для расчетов были приняты следующие
значения:
HИШ =1 м (акустический центр автотранспортного потока принимается
расположенным по оси ближайшей к расчетной точке полосы движения
транспорта и на высоте 1 м над уровнем проезжей части магистрали); HРТ =1,5 м
(высота РТ на территории жилой застройки); Hэкр = 2, 2,5, 3, 3,5 м (стандартные
высоты экранов); l от 5 до 100 м, m от 0 до l.
Результаты расчетов сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Зависимость m(l, Hэкр)
Значение m, м при различных l, м
Высота экрана, м
5 10 15 20 25 30 40 50 75 100
3,5
2 5 7 10 12 15 18 22 29 35
3
2 5 7 9 11 13 16 18 23 28
2,5
2 4 6 7 8 9 11 13 17 19
2
2 3 3 4 5 5 6 7 8 10
Рисунок 2. Зависимость m(l, Hэкр).
40
Расстояние m
35
30
25
H=3,5 м
H=3 м
20
H=2,5 м
15
H=2 м
10
5
0
5
10
15
20
25
30
40
50
75
100
Расстояние l
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
— при высоте экрана 2 м наиболее неблагоприятное расстояние m менее 10
метров;
— при высоте экрана 2,5 м наиболее неблагоприятное расстояние m при
расстоянии от ИШ до экрана менее 30 м. составляет менее 10 метров, далее
увеличиваясь до 19 м.
— при высоте экрана 3 м наиболее неблагоприятное расстояние m
достигает значения 20 м уже при l=60 м, а при высоте экрана 3,5 м при l=45 м.
Таким образом, при высоких экранах наибольший уровень шума
достигается на некотором удалении расчетной точки от экрана, в частности,
учитывая то, что размер площадок отдыха редко превышает 20 м, расчетные
точки на этих объектах необходимо выбирать на дальней от экрана стороне
площадки.
Данные результаты должны учитываться при проектировании площадок
отдыха на территории жилых домов, ДОУ, больниц, При этом для наиболее
точного учета множества факторов рекомендуется использовать программные
комплексы, позволяющие визуально оценить эффективность шумозащитных
мероприятий.
Литература
1. ГОСТ 31295.2-2005 Шум. Затухание звука при распространении на
местности. Часть 2. Общий метод расчета. М.: Стандартинформ, 2006.
2. СНиП 23-03-2003 Защита от шума. М.: Госстрой России, 2003.
3. Соколов С.В. Защита от шума трансформаторных подстанций. В
сборнике: РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической
конференции. ИННОВАЦИОННЫЙ ЦЕНТР РАЗВИТИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И
НАУКИ INNOVATIVE DEVELOPMENT CENTER OF EDUCATION AND SCIENCE. Ред. коллегия: Галкин А.Ф., Горюнова В.В. и др. г. Воронеж, 2014. С.
54-57.
4. Справочник по технической акустике. Л.: Судостроение, 1980.