XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка шумового загрязнения Центрального района г. Калининграда

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Садовников Н.Е. 1

---

1МАОУ СОШ 50 им. М.А. Булатова

Умрихина М.Н. 1Поджунас Е.И. 2

---

1МАОУ СОШ 50 им. М.А. Булатова

2ГАУКОДО КОДЮЦЭКТ

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Начиная с середины ХХ века, выявилась тенденция активной индустриализации городов, всеобщего возрастания количества автотранспорта, что в условиях старой планировки городов не соответствует благоприятному и комфортному проживанию жителей городской зоны. Воспринимаемая сознательно и бессознательно шумовая нагрузка отрицательно воздействует на удобство проживания и условия жизни, самочувствие, настроение, активность и общую динамику состояния жителей городов. Высокое шумовое загрязнение зависит от планировки городов: в старых районах наблюдается достаточно близкое соседство жилых домов с автодорогами, недостаточная шумовая изоляция. Шум, который возникает на проезжей части, распространяется не только на территорию, находящуюся около дороги, но и вглубь жилой застройки.

Уровень уличных шумов зависит от интенсивности, скорости и характера транспортного потока. Кроме того, он зависит от планировочных решений и таких элементов благоустройства, как покрытие проезжей части и наличие злёных насаждений. Каждый из этих факторов способен изменить уровень транспортного шума в пределах до 10 дБ.

Безусловно, новая планировка строящихся районов решит вопрос шумового загрязнения, но в центральной части города эта проблема стоит довольно остро. В связи с этим была поставлена следующая Цель работы: определить шумовое загрязнение жилой зоны Центрального района г. Калининграда.

Задачи:

Собрать данные для анализа шумового загрязнения жилой зоны территории Центрального района г. Калининграда.

Построить шумовую карту и сравнить данные с нормами СанПин в зоне жилой застройки Центрального района г. Калининграда.

Определить мероприятия по снижению уровня шума в зоне жилой застройки Центрального района г. Калининграда.

Глава 1. Литературный обзор

Физико-географическая характеристика

Центрального района города Калининграда

Центральный район — самый большой по площади и третий по численности населения район города. Своё название район получил потому, что в середине XX века предполагалось разместить центр Калининграда в точке пересечения улиц Карла Маркса и Комсомольской. Соответственно этой концепции и развернулись первоочередное строительство и восстановление жилых домов в районе.

Площадь района первоначально была 38,8 км², но после объединения с Октябрьским районом увеличилась до 79,8 км2.

Ранее территория нынешнего Центрального района, как и Октябрьского, находилась за пределами городского оборонительного вала, сооруженного в середине XVII века. На старинных картах значительная его часть показана как пространство, поросшее лесами и занятое редкими лугами. Единственная более-менее приличная дорога - путь от Штайндаммских ворот в Пиллау - появилась в конце XVII века. Это нынешние проспекты Мира и Победы. На картах 1800-х годов видно, что по обе стороны дороги стояли редкие строения. Нынешний сквер в начале проспекта Мира с "Борющимися зубрами" в те времена представлял собой кладбище, а сквер у драмтеатра - лужайку с несколькими мелкими прудами. Центральный, как и Октябрьский, район наименее всего пострадал во время Второй мировой войны. Благодаря этому, в районе сохранилось много примечательных зданий немецкой постройки.

1. 2 Физическая природа шума и понятие шумового загрязнения

В связи с индустриализацией городов, развитием автотранспортной и дорожной инфраструктуры, а также старой планировкой городов, наблюдается повышенное загрязнение по средствам шума или шумовое загрязнение.

Шумовое загрязнение — шум антропогенного происхождения, нарушающий комфортабельность жизни организмов, в том числе и человека. Неблагоприятные шумы бывают также и природного происхождения: абиотические и биотические. Но воспринимать их как загрязнение неверно, ведь в процессе эволюции к ним были выработаны адаптации у живой составляющей нашей планеты.

Шум влияет не только на человека, но и на растения и животных. Он приводит к рождению слабого потомства сокращению особей в популяциях, к хроническим заболеваниям, передающимся по наследству. Зачастую, у животных и насекомых, меняют ритм жизни при повышении уровня шумового воздействия. Растения, которые зависят от насекомых и животных, опыляющих и переносящих их семена, тоже страдают, ибо идет переселение или вымирание видов. Шум – беспорядочное сочетание различных по силе и частоте звуков. Под воздействием шума от 85–90 ДБ снижается слуховая чувствительность. [1].

Следовательно, необходимо заниматься его контролем, для которого необходим сбор данных, строгое соблюдение всех ГОСТов, построение шумовых карт, обеспечивающих комфортное проживание людей. Также необходимо, чтобы соблюдались все Санитарные Нормы, ГОСТы по состоянию и эксплуатации автотранспорта и дорожного полотна.

Для численной оценки шума применяют стандартные характеристики, для измерения которых используются различные приборы – шумомеры. Уровень шума измеряется в децибелах (дБ) – единицах, выражающих степень звукового давления, а также широко используется единица измерения уровня звука – дБА. Фактически безвредным для человека считается уровень шума с отметкой в 20 – 30 дБ, т.е. это естественный шумовой фон: шелест листьев, журчание воды. При достижении границы 60 дБ человек может ощущать некоторый дискомфорт. Болевые ощущения может вызвать уровень в 120 – 130 дБ. Порог в 150 дБ может привести к непоправимой потере слуха. [9].

Самым активным источником шумового загрязнения являются автомобили, железнодорожный транспорт и самолеты. В целом, тяжелый шумовой режим на территории городов создается посредством старой планировки улиц, расположения домов, проезжих частей. Самое большое шумовое воздействие идет от муниципального транспорта, сирен и клаксонов городских служб машин и грузовых автомобилей.

Сейчас почти в каждой семье, имеется в наличии 1-2 автомобиля, в городских автопарках количество единиц техники постоянно растет. Все это очень сильно воздействует на здоровье человека. Каждый воспринимает шум по-своему, также влияет и возраст, и общая характеристика здоровья индивида. [2].

Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от характера изменения спектра звуковых колебаний. В первую очередь человек начинает плохо слышать высокие звуки, а затем постепенно и низкие. Постепенное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия – головокружение, повышение усталости, головную боль. Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. Также он мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда. Повышенный шум влияет на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, способствует психическим заболеваниям. [8].

Таким образом, в настоящее время получение полной картины по шумовому загрязнению по средствам построения шумовых карт, сбора и анализа данных, причем преимущественно в городах, или районах со старой планировкой жилых массивов, является одним из основных направлений в сфере борьбы с шумовым загрязнением.

К одной из характеристик превышения допустимого уровня шумового загрязнения может относится транспорт, который не соответствует ГОСТу [6]. Для всех видов транспорта есть свои характеристики, но довольно часто можно столкнуться с их несоблюдением. Так, например, детали могут изнашиваться, устаревать и создавать повышенный уровень шума. К повышенному уровню шума приводит и состояние покрытия дорожного полотна. Так, например, уровень шума будет гораздо выше на брусчатой дороге, нежели на асфальтном покрытии. Поэтому в ходе работы учитывается покрытие и различные ямы на дороге. Показатели зависят от количества, ширины полос, расположения по соседству железнодорожного транспорта или трамваев. В обязательном порядке должны учитываться скорость потока автомобилей, так как в пробках шум из-за звука клаксонов, определяется как непостоянный. Когда автотранспорт находится в потоке свободного движения, шум определяется как постоянный, то есть от двигателей, от звука колес по дорожному полотну.

Очень важен показатель соотношения количества легковых автомобилей и грузового транспорта в потоке, потому что от грузовых средств передвижения уровень звука гораздо выше, нагрузка на полотно идет гораздо больше, потому что они сами по себе имеют больший вес. [2].

1.3. Шумовая карта

Первая шумовая карта была составлена в 1971 году для Санкт-Петербурга.

Карты шума в мире были разработаны в то время только для Лондона и Парижа.

В России шумовые карты используют как необходимую меру контроля акустического загрязнения. Составление карт шума одно из основных требований санитарных норм и правил СНиП 23-03-2003. [4]. Шумовая карта позволяет оценить комплексное шумовое воздействие. Карта показывает основные «проблемные» источники шума, а значит, по ней можно ориентироваться в распределении средств на борьбу с шумом. По карте шума можно увидеть, действительно ли адрес жалующегося на повышенный шум человека попадает в опасную для здоровья зону. По результатам измерений можно планировать и разрабатывать комплексы шумозащитных мероприятий. Опираясь на имеющиеся данные, можно перераспределять потоки автотранспорта для улучшения ситуации. В наиболее шумных местах, предусмотреть необходимость установки специальных защитных акустических экранов. [2].

Следовательно, карты шума представляют собой действенный инструмент при оценке акустической обстановки и разработке мероприятий по шумозащите. При помощи карт можно оценить шумовое загрязнение как на всей территории мегаполиса, характеризующегося большим разнообразием источников шума и шумовых характеристик, так и вблизи отдельных небольших источников шума. Дальнейшая разработка и совершенствование расчетных методов для разработки карт шума представляется многообещающим и перспективным направлением развития практики борьбы с шумом. [2].

Глава II. Материал и методы

Сбор материала проводился с июня 2020 по октябрь 2020 года в г. Калининграде. Работа включала измерение величины шума в децибелах (дБ) на намеченных точках. Для описания брались следующие показатели: тип застройки, степень асфальтированности улиц (доля свободной от построек территории, покрытой асфальтом, брусчаткой), наличие шумовых экранов, доля свободной от построек территории, наличие кустарниковой и древесной растительности.

В ходе исследования были выделены участки жилой застройки вдоль основных проезжих улиц Центрального района г. Калининграда. Для сбора измерений шумовой нагрузки на точках был использован шумомер АКТАКОМ АТТ-9052. (Приложение 1 рис№1, №2)

Глава III. Результаты и обсуждения

Сбор данных исследуемой местности, производился три раза в сутки – утренние часы, дневное и вечернее время, избегая постороннего шумового воздействия.

Первые точки расположены в непосредственной близости от дороги, затем точки, которые расположены за зелёными насаждениями, остальные точки были выбраны исходя из условий жилого массива. На каждой исследуемой улице был выбран участок дороги, приблизительно равный 200м. Замеры проводились в начале участка и в конце участка.

Для исследований мною была выбрана территория, Центрального района г. Калининграда , так как этот район довольно сильно транспортно перегружен. Центральный район считается «старым городом», то есть районом со старой планировкой, которая не рассчитана на современные шумовые нагрузки. На многих улицах лежит брусчатка, что в свою очередь создает повышение шумовой нагрузки.

Для определения эффективности шумозаитных экранов были исследованы улицы в Ленинградском районе. Так как только улица 9 Апреля, имеет шумовые экраны. Также улица 9 Апреля является довольно оживленной дорогой, потому что она является связующим звеном между эстакадным мостом и улицами Московский проспект. В вечерние часы наблюдается поток муниципального транспорта в виде маршрутных такси автобусов и трамваев. В связи со всеми вышеперечисленными характеристиками, на данный жилой массив идет довольно громадная нагрузка в плане шумового загрязнения.

Мною были проведены замеры в разное время суток, исходя из этого считается среднее значение для каждой точки за весь день.

Вместе с тем считали количество автомобилей, проехавших в часы замера, также соотношение их в качестве легкового транспорта и грузового и/или муниципального.

Также для проведения измерений выбирается будний день, и выходные или праздничные дни. Так как на выходных нет даже примерной закономерности движения автотранспорта. На рисунке № 3 приведены точки, которые использовались для замеров, расчетов и дальнейшего построения шумовых карт.

Рисунок № 3 Участки территории города, которые использовались для замеров, расчетов и дальнейшего построения шумовых карт.

Для лучшего сравнительного анализа были взяты точки с разной транспортной загруженностью, дорожным покрытием и шумозащитными барьерами.

1. Пл. Победы. 2. ул. Баранова (где Динамо) брусчатка. 3. Ленинский проспект. 4.Советский проспект. 5. Проспект Мира ( асфальтированная дорога).

6. Проспект Мира (брусчатка). 7. ул. Комсомольская . 8. ул.Леонова. 9. ул.Карла Маркса. 10. ул.Дмитрия Донского ( асфальтированная дорога). 11. ул. Дм. Донского (брусчатка). 12 Проспект Победы. 13. ул. 9 апреля

При составлении шумовой карты учитывали условия движения транспорта на магистральных улицах, также интенсивность и количество единиц грузового и общественного транспорта в потоке. (таблица №1)

Таблица №1 Количество автомобилей в часы замера.

Диаграмма №1 Количество автомобилей в часы замера

На карту района наносили существующие источники шума с их уровнями, полученными путем натурных измерений.

Можно сделать вывод о том, что преимущественно в дальнейшей проектировке различных шумозащитных мероприятий обычно используется шумовая карта с практическими значениями, либо все сводят к среднему показателю. (таблица № 2)

Таблица № 2 Среднее значение практических данных

Диаграмма № 2 Среднее значение практических данных

На рисунке №4 Шумовая карта центрального района, красным цветом выделены показатели более 76дб, жёлтым – от 66 до 76 дб и зелёным меньше 66 дб

Исходя из того, что измерения производились в дневное и вечернее время, был отмечен именно этот показатель. Ведь согласно Санитарным Нормам, максимальный уровень на территории жилой застройки определяется показателями:

Таблица 3 - Нормы по СанПин [2,3]

Из собранных данных с различных точек районов, можно увидеть, что ели шумового загрязнения сильно превышают допустимый уровень. Это можно увидеть наглядно на шумовой карте. (Приложение 1 рис.№4)

В ходе исследования было выяснено, что уровень шума во многом зависит от характера застройки и типа покрытия дороги. Так, например, на ул. Дм. Донского уровень шумовой нагрузки меняется в зависимости от покрытия (асфальт, брусчатка) (Диаграмма .№3)

Диаграмма №3 Процентное соотношение уровня шума в зависимости от покрытия улиц

Для оценки эффективности шумозащитных экранов в жилой зоне были собраны данные по ул. 9 Апреля. Из диаграммы №4 видно, что акустические экраны действительно действуют положительно на ситуацию в сторону снижения шумовой нагрузки.

Диаграмма №4. Процентное соотношение уровня шума в зависимости от наличия шумозащитных экранов

Мероприятия по снижению уровня шума в зоне жилой застройки.

Реальная проблема акустического загрязнения г. Калининграда отдельных районов, стоит сейчас довольно остро, поэтому и мероприятия по защите прилегающих территорий должны разрабатываться с учетом этих факторов.

Таким образом, снижение уровня шумового загрязнения г. Калининграда внесет достойный вклад в общее направление по обеспечению комфортной и экологически безопасной среды обитания людей.

Решение проблемы акустического загрязнения окружающей среды должно основываться на комплексе мер: законодательных, технико-технологических, градостроительных, архитектурно-планировочных, организационных. Санитарные нормы и правила предусматривают создание санитарно-защитных зон между производственными объектами, транспортными магистралями, аэродромами и жилой застройкой. Для снижения шума в градостроительной практике применяют естественные экранирующие сооружения, основанные на использовании рельефа местности – лежачий полицейский [14].

Исследуемый район является районом старой застройки и многие мероприятия по улучшению и снижению шумовой нагрузки являются невозможными по ряду причин. Самым эффективным мероприятием можно считать древесные и кустарниковые насаждения, высаженные вдоль дорог. Многорядная полоса древесно-кустарниковых насаждений высотой 5-6 м способна значительно снижать уровень шума; так наибольший эффект дают широкие полосы – при ширине полос 25-30 м наблюдается снижение уровня звука на 10-12 дБ. Однако в зимний период защитная функция зеленых насаждений снижается в 3-4 раза (Приложение 1, рис.№5) [15]. Зеленые насаждения, расположенные между источником шума и жилыми домами, участками для отдыха, могут значительно снизить уровень шума. Эффект возрастает по мере приближения растений к источнику шума; вторую группу целесообразно размещать непосредственно около защищаемого объекта. [15].

Звуковые волны, наталкиваясь на листья, хвою, ветки, стволы деревьев различной ориентации, рассеиваются, отражаются или поглощаются. Кроны лиственных деревьев поглощают около 25 % падающей на них звуковой энергии. Снижение шума растениями зависит от конструкции, возраста, плотности посадок и кроны, ассортимента деревьев и кустарников, спектрального состава шума, погодных условий и т. д. [15].

Шумопоглощающая способность растений проявляется и зимой, даже в безлиственном состоянии они снижают уровень шума на 2 -- 5 дБА. В это время года интенсивность шума несколько снижается, кроме того, площади, занимаемые озеленением, покрываются снегом, который служит пористым поглотителем шума.

Древесно-кустарниковые породы для приобретения акустической эффективности требуют длительного времени. В связи с этим посадочный материал, в питомниках следует формировать с широковетвистыми густыми кронами. [15].

Выводы:

Собраны данные для анализа шумового загрязнения жилой зоны основных проезжих улиц Центрального района г. Калининграда. Определены зоны с наибольшей шумовой нагрузкой.

При построении шумовой карты, района г. Калининграда были выявлены превышения по нормам СанПин в зоне жилой застройки от 15 ДБ до 25 ДБ.

В ходе исследования было выяснено, что уровень шума во многом зависит от характера застройки и типа покрытия дороги. Так, например, на ул. Дм. Донского уровень шумовой нагрузки меняется в зависимости от покрытия (асфальт, брусчатка). С 68дБ до 77,2 дБ. Для оценки эффективности шумозащитных экранов в жилой зоне были собраны данные по ул. 9 Апреля. Из полученных данных видно, что акустические экраны действительно действуют положительно на ситуацию в сторону снижения шумовой нагрузки с 90дБ до 72дБ.

В ходе исследования были определены мероприятия по снижению уровня шума в зоне жилой застройки основных проезжих улиц Центрального района г. Калининграда.

Проектные предложения.

В ходе исследования были определены мероприятия по снижению уровня шума в зоне жилой застройки основных проезжих улиц Центрального района г. Калининграда. На пути распространения от источника до объекта уменьшение шума происходит с помощью следующих мер:

• увеличение расстояния от источник шумового загрязнения.

• применение зеленых насаждений (хвойные породы деревьев).

• сооружение специально спроектированных препятствий – земляных насыпей или выемок, а также акустических экранирующих сооружений (многоэтажных паркингов, магазинов и других зданий) и акустических экранов.

Список литературы

Некипелова, О.О. Шум, как экологический фактор среды обитания. // Современные наукоемкие технологии. - 2004 г. - № 2. - с.157 - 158.

Некипелова, О. О., Некипелов М. И., Шишелова Т. И., Маслова Е. С. Шумовое загрязнение городской среды и его влияние на население // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 5 – c. 46–47;

ГОСТ 31296.1-2005. Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 1. Основные величины и процедуры оценки. Дата введения: 2007-01-01. 17 с.

ГОСТ 20444-14. Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики. 2015-07-01

СНиП 23-03-2003. Методические рекомендации по оценке необходимого снижения звука. Дата введения: 2004-06-21.

ГОСТ 23337-78. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий. Дата введения: 79-07-01.

https://www.google.ru/maps

Чиркова А. И., Литвинов П. В. Зелёные насаждения как метод защиты от шума и вредных выбросов двигателей внутреннего сгорания в сельской местности // Молодой ученый. — 2017. — №11. — С. 173-6.

Бакаева, Н.В., Данилевич, Д.В., Шишкина, И.В. Оценка акустического загрязнения городской среды // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. – № 4 – 2014, – с. 78-85.

https://musorish.ru/shumovoe-zagryaznenie/

https://studbooks.net/2312688/nedvizhimost/ispolzovanie_zelenyh_nasazhdeniy_borbe_shumom Использование зеленых насаждений в борьбе с шумом.

Приложение 1.

Рис.1 шумомер АКТАКОМ АТТ-9052.

Рис. 2 Старые немецкие карты 1901г. Расположение Центрального района

Рисунок №4 «Шумовая карта города»

Рисунок 5 -Схемы распространения звука в зеленых насаждениях.