Погоде шумозащитные экраны нипочем - 23 Июня 2011 - Сайт о научно-технической информации

Шум вызывает стресс

При проектировании объектов инфраструктуры планировщики задумываются и о минимизации будущей шумовой нагрузки, но, судя по всему, используют в своих расчетах несовершенные модели. Какие коррективы в них надо внести?

Едва ли нужно кому-то доказывать, что шум - это стрессовый фактор и крайне негативно влияет на здоровье человека. Недаром цены на дома или квартиры вблизи, скажем, аэропортов значительно ниже цен на точно такое же жилье, но расположенное дальше от источника шума. А вдоль железнодорожных путей и автострад в Германии, да и в других странах, принято, хоть это и недешево, возводить шумозащитные экраны. Только так можно обеспечить приемлемые условия жизни обитателям окрестных домов.

Гораздо хуже обстоит дело в крупных городах. Причем если стройки или, скажем, дорожно-ремонтные работы - дело временное, то движение транспорта или доставка товаров в магазины - это постоянно присутствующие источники шумового загрязнения городской среды, и никакими экранами и стеклопакетами от них не отгородишься.

Погода - важный фактор в инженерных расчетах

Конечно, при проектировании новых улиц и кварталов городские планировщики составляют карты шумовой нагрузки и на этой основе разрабатывают концепции снижения уровня шума, однако результаты далеко не всегда оправдывают ожидания. По мнению британских исследователей, все дело в несовершенстве компьютерных моделей, используемых при составлении карт шумовой нагрузки: они не учитывают влияние погодного фактора.

Как известно, для англичан погода - вечная тема, и Ник Оувенден (Nick Ovenden), математик Медицинского колледжа Лондонского университета, отнюдь не исключение. Но его интерес к погоде носит еще и профессиональный характер: исследователь специализируется на разработке компьютерных программ, предназначенных для моделирования распространения звуковых волн на местности.

"Все началось с того, что несколько лет назад я поехал в гости к моему американскому коллеге, математику университета штата Аризона, - рассказывает Ник Оувенден. - Он как раз работал над решением проблемы, с которой транспортное управление штата столкнулось в городке Скоттсдейл. Там местные жители жаловалось на сильный шум, доносящийся с проходящей неподалеку автострады, несмотря на наличие шумозащитных экранов вдоль трассы и на то, что расстояние до нее составляет полкилометра. Когда я узнал, что шум усиливается по утрам и вечерам, я сразу подумал, что дело тут в погоде или в местном микроклимате".

Поскольку с подобными жалобами ученому приходилось сталкиваться и раньше, он решил воспользоваться подвернувшейся возможностью и исследовать вопрос досконально. Вместе с американскими коллегами он произвел измерения на двух скоростных автострадах в окрестностях Финикса - административного центра штата Аризона.

"Транспортное управление Аризоны выделило нам площадки для установки измерительного оборудования, с помощью которого мы смогли регистрировать вертикальное распределение температуры, а также направления и силы ветра до высоты в 300 метров над поверхностью земли, - говорит ученый. - Кроме того, мы измеряли уровень шума вдоль трассы на разных расстояниях от нее и анализировали, как он изменяется в течение суток. Сопоставив результаты этих измерений, мы выявили весьма интересные закономерности и взаимосвязи".

То, что распространение акустических волн зависит от перемещения воздушных масс, знает каждый, кто хотя бы раз пытался докричаться до собеседника против ветра. Однако и перепады температур влияют на распространение звука.

Скажем, над раскаленной полуденным солнцем автострадой теплый воздух устремляется вверх. Соответственно, и звуковые волны уносятся вместе с ним. Холодные же воздушные слои опускаются вниз, прижимая к земле и звуки. "Проблема в том, что уйма компьютерных моделей, используемых сегодня для расчета шумовой нагрузки при проектировании транспортных путей и населенных пунктов, не учитывают эти эффекты, - говорит Ник Оувенден. - Мы же показали, что эти эффекты имеют место и должны приниматься во внимание".

Об этом наглядно свидетельствуют карты шумовой нагрузки, составленные британским ученым в Финиксе. Ведь согласно модели, не учитывающей погодные факторы, чем дальше от автотрассы, тем слабее шум. А модель, предложенная Ником Оувенденом с учетом погоды, показала, что все не так просто: утром и вечером шум автострады должен относиться ветром вверх, преодолевая при этом шумозащитные экраны, а потом снова прижиматься к земле холодным воздухом. Ученый поясняет: "Мы обнаружили, что шум перефокусируется и на расстоянии 500-600 метров от автотрассы снова усиливается, достигая уровня в 70 децибел. А ведь предельно допустимый показатель составляет 67 децибел".

Если натурные измерения в Скоттсдейле подтвердят правильность модели Оувендена, то транспортному управлению штата Аризона придется принимать дополнительные меры по защите населения этого города от шума. А сам ученый работает сегодня над новой универсальной моделью, способной автоматически учитывать местные погодные феномены.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман