Обоснование программы мониторинга шумового воздействия в городской среде

 

Министерство образования  и науки РФ

Федеральное государственное  бюджетное учреждение высшего профессионального  образования

Пермский национальный исследовательский  политехнический университет

Кафедра охраны окружающей среды

Факультет Автодорожный

Направление Защита окружающей среды

Кафедра Охраны окружающей среды

Зав. кафедрой

Вайсман Я.И. (                  )

«      »                      2012г.              

 

 

ВЫПУСКНАЯ КФАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

на соискание  академической степени бакалавра

На тему «Обоснование программы мониторинга шумового воздействия в городской среде»

Студент направления 280200.62 «Защита окружающей среды» гр. ООС-08 Хохрякова Я.С.

Состав ВКР:

1. Пояснительная записка на 55 стр.

Руководитель ВКР

Батракова Г.М. (                  )

 

 

 

 

 

Пермь 2012 г.

Введение 3

1. АКУСТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ 5

1.1 Гигиеническое нормирование шума и последствия превышений по нормативам 6

1.2 Источники шума в городах 8

1.2.1 Автомобильный транспорт как источник шумового загрязнения 10

1.2.2 Железнодорожный транспорт как источник шумового загрязнения 12

1.2.3 Авиационный транспорт как источник загрязнения 14

1.3 Обзор по исследованию акустического загрязнения городских территорий. 16

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ НАБЛЮДЕНИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ АКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 30

2.1 Мониторинг шума автомобильного транспорта 31

2.2 Мониторинг шума железнодорожного транспорта 34

2.3 Мониторинг авиационного шума 38

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ 46

3.1 Алгоритм создания шумовой карты города 46

3.2 Описание программных продуктов 48

Заключение 55

Список литературы 57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

      В век информационного и технологического прогресса быстрыми темпами строятся и разрастаются города различных стран, из небольших городков превращаясь в мегаполисы. Люди, живущие в этих городах, подвержены различным стрессам, болезням в сравнении с людьми, живущие за пределами города. Одна из причин: в городах много шума.

      Шум — совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум — это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук.

      Человек с самого рождения окружен шумом и вибрациями или колебаниями и в течение всей своей жизни находится под их воздействием. По мере развития техники шум все больше окружает человека в повседневной жизни, поэтому антропогенный шум является одним из объектов загрязнения окружающей средств.

      Проблема борьбы с шумом во всех ее проявлениях была и остается актуальной. Особенно она обострилась в последние годы в связи c внедрением в промышленность новых технологических процессов, с ростом мощности и быстроходности технологического оборудования, с механизацией производственных процессов, со значительно возросшей интенсивностью транспортного движения.

      Приоритет шумового загрязнения среди физических факторов воздействия и непосредственное влияние шумового загрязнения на здоровье человека определяют необходимость оценки шумового загрязнения. В крупных городах шумовое загрязнение стало серьезной проблемой для горожан наряду с загрязнением атмосферного воздуха.

      Целью выпускной квалификационной работы является обоснование мониторинга шумового воздействия в городской среде.

      Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

• изучены допустимые уровни шума;
• описаны основные источники шума в городской среде;
• приведены результаты исследования акустического загрязнения городских территорий автомобильным транспортом;
• изучены рекомендации по организации наблюдений для оценки акустического загрязнения от различных видов транспорта;
• приведен алгоритм создания шумовой карты и дано описание программных продуктов для оценки акустического воздействия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АКУСТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

1. Гигиеническое нормирование шума и последствия превышений по нормативам

      Для устранения неблагоприятного влияния шума на здоровье человека решающее значение имеют санитарно-гигиенические нормативы допустимых уровней звука, поскольку они определяют разработку тех или иных мероприятий по борьбе с шумом в городах.

      Гигиеническое нормирование – это контроль и соблюдение  допустимого уровня шума, при длительном воздействии которого не происходит отрицательных изменений в физиологических реакциях.

      Цель гигиенического нормирования - профилактика функциональных расстройств и заболеваний, чрезмерной утомляемости и снижения трудоспособности при кратковременном или длительном воздействии шума.[6]

      Нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звукового давления L, дБА, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

      Нормированными  параметрами непостоянного шума  являются эквивалентные по энергии (L_Aeq, дБА) и максимальные (L_Amax, дБА) уровни звука.

      Шумовыми характеристиками источников внешнего шума являются:

• для транспортных потоков на улицах и дорогах - эквивалентный уровень звука L_Aeq , дБА, и максимальный уровень звука L_Amax, дБА, на расстоянии 7,5 м от оси первой полосы движения (для трамваев - на расстоянии 7,5 м от оси ближнего пути);
• для железнодорожного транспорта - эквивалентный уровень звука L_Aeq, дБА, и максимальный уровень звука L_Amax , дБА, на расстоянии 25 м от оси ближнего к расчетной точке пути; 
• для воздушного транспорта - эквивалентный уровень звука L_Aeq, дБА, и максимальный уровень звука L_Amax, дБА, в расчетной точке; [15]

      За время изучения воздействия шума на людей были выработаны гигиенические нормативы. Допустимый уровень шума на улице днем не должен превышать 50 дБА, ночью – 40 дБА. Допустимый уровень шума в жилых помещениях не должен превышать днем – 40 дБА, а ночью – 30 дБА.[6]

      Уровень шума в 110 дБА ведет к нарушению слуховых органов, поражению центральной нервной системы, ослаблению защитных функций организма. Запрещается приближаться без средств защиты к зонам подверженным воздействию шума 135 дБА. Уровень шума в 140 дБА вызывает болевые ощущения, в 180 дБ А – смерть. К примеру, токарный станок шумит на 90 дБА, листоштамповочный пресс — на 100 дБА, реактивный двигатель — на 120 дБА, болевой порог для уха человека — 130 дБА. Для сравнения шум от перемещения и разговоров людей в крупном магазине тянет на 60 дБА, а шелест травы — на 5 дБА.

      Шум с уровнем звукового давления до 30…35 дБА является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40…70 дБА в условиях бытовой или природной среды создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов.

      Воздействие шума уровнем свыше 75 дБА может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости. При уровне шума в 110 дБА и более организм в большом количестве производит гормоны стресса (например адреналин), что приводит к нарушениям работы сердца и кровообращения. Эти перегрузки – причина каждого 5-10-го инфаркта. При действии шума высоких уровней (140 дБА) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБА) и смерть. Следует отметить, что шумовое оружие, которое разрабатывалось в ряде стран и должно было иметь уровень звучания в 200 дБА, было запрещено вследствие его критической опасности для всего человечества.

      Несколько лет назад в медицине появилось понятие "шумовое загрязнение" и вслед за ним "шумовая болезнь". Спровоцировать заболевание могут шумы бытовых приборов, транспорта за окном, постоянные звуки музыки и мобильных телефонов и т. д. Чем чаще человек попадает под звуковую атаку, тем больше страдают две важные функции организма - сон и пищеварение. Дело в том, что перенапряжение работы слухового анализатора ведет к повышению процессов торможения в коре головного мозга, а это изменяет рефлекторную деятельность человека. Возможный результат - тугоухость, нарушение вестибулярного аппарата, гипертония, головные боли, нервозность и депрессии. Даже метаболические сбои могут возникнуть из-за чрезмерного звукового фона.

      Шумовые явления из разряда периодических перешли в непрерывные (особенно хорошо это знают жители домов, расположенных вдоль ключевых магистралей или железных дорог). Мозг же для нормального функционирования должен обязательно иметь несколько часов полного покоя, то есть тишины. Именно в таких условиях происходит восстановление организма, причем не только психологических, но и физиологических функций.

      Шумовое загрязнение также быстро вызывает нарушение естественного баланса в экосистемах. Шумовое загрязнение может приводить к нарушению ориентирования в пространстве, общения, поиска пищи и т. д. В связи с этим некоторые животные начинают издавать более громкие звуки, из-за чего они сами будут становиться в роли вторичных звуковых загрязнителей, ещё сильнее нарушая равновесие в экосистеме.[13]

2. Источники шума в городах

      Шумовое загрязнение может быть связано с источниками как естественного, так и техногенного происхождения.

      К основным источникам шума городской среды относятся:

       а) стационарные  источники шума:

• промышленных предприятий, расположенных на территории города (технологическое оборудование, вентиляционное оборудование, вспомогательное оборудование);
• социально-бытовой сферы (средние и мелкие предприятия бытовой сферы деятельности, расположенные вне промышленных зон на территории города).

      б) передвижные  источники шума

• автомобильный транспорт (автотранспортные средства личного и общественного назначения, эксплуатируемые на территории города);
• железнодорожный транспорт (тепловозы и поезда, эксплуатируемые на территории города, а также проходящие по его территории);
• авиационный транспорт.

      Таблица 1.1. – Уровни звука основных источников шума в жилой застройке на расстоянии 7,5 м.

Вид транспортного  средства	Уровни звука, дБА
Троллейбусы	65 – 70
Автомобильные потоки	65 – 80
Легковые автомобили	72 – 76
Трамваи	75 – 86
Пассажирские самолеты	75 – 85
Грузовые автомобили	80 – 84
Открытые линии метрополитена	80 – 85
Автобусы	82 – 88
Мотоциклы	80 – 92
Пассажирские поезда (50 км/ч)	84
Электропоезда (50 км/ч)	87
Грузовые поезда (50 км/ч)	89

      Степень воздействия источников шума, которые перечислены в табл. 1.1., на жителей зависит от множества факторов: взаимного расположения источников и жилой застройки, интенсивности и состава движущихся транспортных потоков и др. [6]

      Источники шума могут иметь вид точечного объекта (кондиционеры), вид линейного объекта (автотранспортная линия) и существуют в виде неорганизованных источников (трансформаторная будка).

      Порядка  83% воздействий оказывает шум.  В последние годы отмечается  непрерывное повышение шумового  фона городов, основным источником  которого является транспорт,  на который приходится 60-80% всех  шумовых проявлений. Мощными источниками  шума в пределах урбанизированных  территорий является также железнодорожный  и авиационный транспорт, а  также метрополитен открытого  и полного заложения.[17]

1. Автомобильный транспорт как источник шумового загрязнения

      Автомобили являются преобладающим источником интенсивного и длительного шума. Шум, создаваемый движущимися автомобилями, является частью шума транспортного потока. В общем случае наибольший шум генерируется большегрузными автомобилями. При малых скоростях движения по автодорогам и больших частотах вращения вала двигателя основным источником шума является обычно силовая установка, в то время как при больших скоростях движения, пониженных частотах вращения и меньшей мощности силовой установки доминирующим может стать шум, обусловленный взаимодействием шин с поверхностью дороги. При наличии неровностей на поверхности дороги преобладающим может стать шум системы рессорной подвески, а также грохот груза и кузова.[17]