Исследование транспорного шума на улицах города Пензы Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

УДК 656.13 - БО! 10.21685/2307-4205-2016-3-16

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРНОГО ШУМА НА УЛИЦАХ ГОРОДА ПЕНЗЫ

А. Д. Шумилин, Н. Н. Вершинин, Л. А. Авдонина

Введение

В настоящее время экономика, общество и природная среда в целом составляют единую систему. Все элементы системы связаны между собой и оказывают влияние друг на друга. Вследствие этого взаимодействия на разных административных территориях страны (в республиках, краях, областях и городах, районах, на локальных площадях) складывается неодинаковая экологическая ситуация. И определяется она не только спецификой местных природно-климатических условий, но также характером и масштабами негативного воздействия техногенных объектов: промышленности, сельского хозяйства, жилищно-коммунального хозяйства и транспорта. Также динамика движения транспорта по автотранспортной сети города может быть отнесена к сложной системе, не имеющей четких границ и изменяющаяся плавно по мере увеличения транспортной нагрузки. Изменения необходимо контролировать и систематизировать для улучшения экологической обстановки придорожных территорий.

Загрязнение компонентов природной среды от производственно-технологического комплекса

Следует отметить, что увеличение доли автотранспорта в негативном воздействии производственно-технологического комплекса (ПТК) на регионы РФ происходит в условиях существенного отставания от мирового уровня экологических показателей отечественного автотранспорта и используемых моторных топлив, а также отставания в развитии и техническом состоянии улично-дорожной сети [1, 2]. Одна из приоритетных задач в настоящее время во многих странах -это снижение шумового загрязнения для обеспечения качества жизни населения в соответствии с Концепцией устойчивого развития. Так, по требованиям европейской директивы 2002/49/ЕК (Европейская комиссия) с 2007 г. во всех городах с населением более 250 тыс. человек стран, входящих в Европейский Союз, должна быть стратегическая шумовая карта. Каждые 2-3 года в Европе ужесточаются нормативы по шумовому загрязнению от транспортных средств в среднем на 2-3 дБА.

Согласно международным документам можно определить следующие принципы устойчивого развития применительно к современному научно-техническому комплексу. Они определяют необходимость эффективного управления экологической безопасностью (ЭБ).

В Федеральном законе № 7-ФЗ от 10.01.2002 «Об охране окружающей среды» (статья 1) ЭБ определена как «состояние защищенности компонентов природной среды (обеспечивающих в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле) и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий» [3, 4], т.е. ЭБ ПТК на рассматриваемой территории можно определить как состояние защищенности компонен-

тов природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия (последствий этого воздействия) объектов транспорта.

ПТК является сложной организационно-технической системой, для которой природная среда является частью внешней среды.

Таким образом, ЭБ рассматривается как часть ее внешней безопасности [5], которая является характеристикой, выстроенной на взаимодействии рассматриваемой системы и внешней среды.

Технические науки направлены на поддержку решений по созданию и применению технических систем различной сложности. Соответственно, такой целевой установке процесс исследования технической системы должен сопутствовать поддержке технических решений на всех стадиях жизненного цикла системы в виде анализа предполагаемого ее функционирования и синтеза структуры (морфологический синтез) и ее параметров (характеристик). Основным исследуемым объектом при анализе и синтезе технической системы является модель. Имеется два подхода при выборе моделей реальных сложных систем: - аналитический подход, состоящий в приближении модели к реальной системе (анализ реальной системы); - синтетический подход, рассматривающий лишь реальные системы, близкие к своим оптимальным прототипам (он начинается с синтеза оптимальных моделей) [6]. Для изучения проблемы акустического загрязнения нам необходимо использовать аналитический метод.

Акустическое загрязнение от автомобильного транспорта в городе Пензе

Постоянно увеличивается уровень негативного физического воздействия (шумового загрязнения) на воздушный бассейн города и, в основном, также от потоков автотранспорта: это более 80 % жалоб, поступающих от городского населения на шум, создаваемый техногенными источниками. Пенза является динамично развивающимся городом и занимает восьмое место в РФ по числу автотранспортных средств на 1000 человек населения. По данным агентства «Автостат» треть жителей Пензы ежедневно передвигаются на личном транспортном средстве по дорогам города, а количество транспортных средств было 300 единиц на 1000 человек еще в 2008 г. [2, 7].

Из сообщения начальника управления ЖКХ города Пензы ежегодно количество жителей изменяется на одну тысячу за год, а количество транспортных средств возрастает на 10 тысяч ежегодно [8]. По предварительным прогнозам к 2020 г. количество транспортных средств на тысячу человек может увеличиться еще на 30-40 %.

Вопросы исследования уровня шумового загрязнения и методов защиты от него стали особенно актуальны в связи с неумолимо возрастающим количеством транспортных средств, участвующих в ежедневном городском движении. В настоящее время население города находится в условиях постоянного акустического дискомфорта от воздействия транспорта, особенно если вводится в эксплуатацию большое количество новых жилых комплексов, находящихся в непосредственной близости от центральных автомобильных артерий города. Дальнейшее развитие автотранспорта в городе без внесения изменений в акустическую защиту может привести к негативным последствиям здоровья населения. Медицинские исследования воздействия шума на организм человека установили, что физико-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна [9]. Акустическое загрязнение влияет на человека равно, как загрязнения воздушного или водного бассейна города. Длительное шумовое воздействие рассматривается как один из факторов, вызывающих повышенную заболеваемость. Проживание в шумных районах может приводить к изменению функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, повышению содержания холестерина в крови, нарушению психического состояния [10, 11].

В технической акустике звуковое давление и звуковую мощность обозначают в относительных логарифмических единицах-децибелах (дБ). Органы слуха человека различают не разность, а кратность изменения абсолютных величин звуковых давлений [12]. Поэтому при определении экологического загрязнения шум принято оценивать не абсолютной величиной - звуковым давлением, а его уровнем, т.е. отношением создаваемого звукового давления к давлению, принятому за единицу сравнения. Единицей сравнения служит пороговое звуковое давлениер0, равное 2-10-5 Н/м2.

Уровень звукового давления определяется по формуле

Ь = 101§4 = 201§—, (1)

Р0 Р0

где р - звуковое давление; р0 - пороговое звуковое давление.

Непостоянные шумы (транспортные шумы) принято оценивать эквивалентными уровнями

звука.

Величины эквивалентного уровня шума Хэкв, воздействующего на человека от различных техногенных источников, не должны превышать для конкретных условий предельных величин, установленных санитарными нормами (табл. 1) [13].

Таблица 1

Предельно допустимые уровни (ПДУ) шума

Характери территории ПДУ шума, дБА

с 23 до 7 ч (ночь) с 7 до 23 ч (день)

Селитебные зоны населенных пунктов (жилые зоны) 45 60

Промышленные территории 55 65

Зоны массового отдыха и туризма 35 50

Санитарно-курортные зоны 30 40

Эквивалентный уровень звука Ьэкв данного непостоянного шума Ьа выражается следующим соотношением:

т

I

¿экв =

экв 1018 Т Н1^ , (2)

Т 0

где Т - время наблюдений; ^ - текущее время, которое соответствует экспериментальному уровню шума Ьа.

До 80 % шума преимущественно вызывается транспортными средствами, шумовое воздействие на акустическую среду в городах практически всегда имеет локальный характер, и при этом автомобильный транспорт оказывает наиболее неблагоприятное воздействие, так как автомобили являются преобладающими источниками интенсивного и длительного шума и рассредоточены по всей территории города. Сфера действия транспортного шума значительно шире, чем производственного или бытового и имеет наибольшие негативные последствия для населения, а физические параметры, характеризующие влияние шума на организм человека, несравненно выше [14].

В табл. 2 показаны источники транспортного шума, используемые в городе Пензе с указанием уровней звука в децибелах, создаваемых при эксплуатации.

Таблица 2

Источники транспортного шума в г. Пензе

Источники транспортного шума Уровень звука

Ж/д состав 80-100

Троллейбус 70-85

Легковой автомобиль 60-76

Автобус 80-95

Грузовой до 3 т 70-79

Грузовой от 3 до 30 т 80-90

Мотоциклы, скутеры, квадроциклы 70-100

В табл. 3 указаны уровни звука в зависимости от расположения источника и измерителя на расстоянии одного метра.

Таблица 3

Уровень звука легкового автомобиля

Проекция Бензиновый, дБ Дизельный, дБ

Холостой ход Движение Холостой ход Движение

Лобовая 51 56-60 60 70-73

Боковая 50 55 57 60

Тыловая 54 59 52 56

В городах в основном транспортные потоки определяют места образования зон акустического дискомфорта, проблема транспортного шума приобретает как социальное значение, так и становится одной из важнейших проблем эксплуатации автомобильного транспорта и организации дорожного движения.

Шумовой фон на улицах Пензы

В данном эксперименте мы рассмотрели улицы с самым интенсивным движением автомобильного транспорта. Измерения проводились на участках дорог в «часы пик», в вечернее время в 17-19 часов, в будние дни, когда поток автомобилей наиболее плотный, для определения мест, где уровень шума превышает ПДУ. Значения эквивалентного уровня шума в январе 2016 г. составили:

- от 70 до 85 дБА при замерах на расстоянии 7,5 м от середины крайней полосы автодороги;

- от 78 до 87 дБА (0,92-1,02 в долях верхнего значения ПДУ для зоны транспортного движения - 85 дБА) при замерах во время разгона автомобилей на отрезке, примыкающем к регулируемому перекрестку;

- от 68 до 80 дБА (0,9-1,06 в долях верхнего значения ПДУ для зоны тротуаров - 75 дБА), при замерах на границе жилой застройки;

- от 75 до 85 дБА (1,00-1,13 в долях верхнего граничного значения ПДУ для зоны тротуаров -75 дБА) при замерах во время разгона автомобилей на границе жилой застройки, примыкающей к регулируемому перекрестку.

Итак, практически на всех исследуемых улицах г. Пензы вдоль автодорог образуются относительно дискомфортные (60-80 дБА) или дискомфортные (более 80 дБА) акустические зоны на расстоянии от 7 до 20 метров и на границах жилой застройки (табл. 4).

Таблица 4

Средние значения эквивалентного уровня шума, дБА

Ул. Суворова ТЦ «Сан март» 75

ТЦ «Суворовский» 78

Пензенская Филармония 70

Площадь дружбы 75

Ул. Кирова ЦУМ 84

Фонтанная площадь 75

Проспект Победы Площадь Победы 78

Детская поликлинника № 6 72

Проспект победы 31 75

Ул. Урицкого Ул. Урицкого 62 68

Ул. Пушкина Кинокомплекс Современник 70

Ул. Кулакова Кулакова 1 68

Кулакова 10 68

Проспект Строителей ТЦ «Онежский» 73

ДС «Буртасы» 75

Самыми неблагоприятными по уровню загрязнения акустической окружающей среды являются участки по Проспекту Победы, по ул. Кирова. На данных улицах образуются зоны акустического дискомфорта со значениями уровня шума, как у проезжей части выше 80 дБА, так и на границе жилой застройки выше 75 дБА.

На рис. 1 схематично отображено шумовое загрязнение площади Победы, где темным цветом отображено значение эквивалентного уровня шума от 75 до 80 дБА, а более светлым - от 70 до 75 дБА.

Результаты экомониторинга по оценке состояния улично-дорожной сети показывают, что автодороги г. Пензы характеризуются 1-2 полосами движения, ширина проезжей части составляет не более 25 м и во многих случаях не соответствует возрастающей нагрузке. Причина - ускоренные темпы автомобилизации в городе опережают развитие дорожно-транспортной сети, которая в основном строилась 40-50 лет назад. Многие участки автодорог г. Пензы характеризуются небольшими расстояниями между двумя соседними перекрестками (длинами перегонов), что определяет условия их частых остановок и возникновения дополнительной нагрузки на воздуш-

ный бассейн и акустическую среду. В «часы пик» на 60 % исследуемых улиц г. Пензы пропускная способность составляла более 1000 авт./ч и более 10 тыс. авт./сут. Это определяет возможность возникновения на прилегающих территориях экологически неблагоприятных зон с высоким уровнем акустического загрязнения. Более того, приблизительно на 10 % улиц (центральные) пропускная способность составляет 2000 и более авт./ч., поэтому на прилегающих территориях различного назначения формируются устойчивые экологически неблагоприятные зоны, которые не пропадают в течение всего дня.

Рис. 1. Шумовое загрязнение площади Победы

Заключение

Согласно проведенному экомониторингу города Пензы с учетом интерполяции можно считать, что в зоне неблагоприятного воздействия автомобильного шума в городе проживает и работает более 50 тыс. человек из 500 тысяч. Снизить автотранспортный шум вдоль наиболее загруженных транспортных магистралей возможно с помощью экранирующих препятствий и при создании плотных зеленых насаждений. Анализ результатов полученных экспериментально и в ходе конкретных исследований позволил сделать вывод, на основе которого можно разработать эффективную Программу прогнозирования шумового загрязнения и сделать предложения по оптимизации акустической защиты прилегающей территории от дорожного полотна при его интенсивном использовании.

Список литературы

1. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2007 году : гос. доклад Мин-ва природных ресурсов и экологии РФ / под ред. Н. А. Туманова. - М. : AHO «Центр международных проектов», 2008. - 504 с.

2. Воздействие транспортного комплекса РФ на состояние окружающей среды и здоровье населения : аналитический доклад; научно-техническое обеспечение транспортного комплекса / сост. В. А. Петрухин и [др.]; ФГУП НИИАТ. - М. : Трансконсалтинг, 2002. - 68 с.

3. Экологическая доктрина Российской Федерации : распоряжение Правительства РФ от 31 августа 2002 г. № 1225-Р. - URL: http://www.scrf.gov.ru/documents/24.html

4. Об охране окружающей среды : федер. закон № 7-ФЗ от 10.01.2002 : [принят Гос. Думой 20.12.2001 : одобр. Сов. Федерации 26.12.2001]. - М. : Ось-89, 2003. - 64 с.

5. Шумилин, А. Д. Мониторинг и прогнозирование влияния автомобильного транспорта на воздушный бассейн города Пенза / А. Д. Шумилин, Н. Н. Вершинин, Л. А Авдонина // Надежность и качество сложных систем. - 2016. - № 2 (14). - С. 97-103.

6. Кащеев, Н. А. Некоторые закономерности процессов синтеза информационно-управляющих комплексов с позиций свойств сложных систем / Н. А. Кащеев, В. С. Чаплинский // Надежность и качество сложных систем. - 2015. - № 4 (12). - С. 11-15.

7. Автомобильный рынок России - 2008: Статистика и аналитика: производство, продажи, парк / сост. С. Целиков и [др.]; аналит. агентство «Автомобильная статистика». - М. : АВТОСТАТ, 2008. - URL: http://www.autostat.ru/

8. Заседание постоянной комиссии Гордумы г. Пензы от 19 августа 2014 г. - URL: http://penza.rfn.ru/ rnews.html?id = 230249&cid = 7

9. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Г. Г. Онищенко и [др.]. - М. : НИИ ЭЧ и ГОС, 2002. - 408 с.

10. Денисов, В. Н. Проблемы экологизации автомобильного транспорта / В. Н. Денисов, В. А. Рогалев ; под ред. Л. K. Горшкова. - СПб. : МАНЭБ, 2003. - 213 с.

11. Регионы России. Социально-экономические показатели. 2008 : стат. сб. / под ред. А. Л. Кевеша и [др.]. -М. : Росстат, 2008. - 999 с.

12. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды: учебное пособие для инженера-эколога / под ред. А. Ф. Полрядина. - М. : Минприроды России ; Изд. дом «Прибой», 1996. - 350 с.

13. Луканин, В. Н. Промышленно-транспортная экология : учеб. для вузов / В. Н. Луканин, Ю. В. Трофи-менко ; под ред. В. Н. Луканина. - М. : Высш. шк., 2001. - 273 с.

14. Иващук, O. A. Теоретические основы построения автоматизированной системы управления экологической безопасностью промышленно-транспортного комплекса : моногр. / О. А. Иващук, И. С. Константинов. - М : Машиностроение, 2009. - 205 с.

Шумилин Алексей Дмитриевич аспирант,

Пензенский государственный университет (440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40) E-mail: [email protected]

Вершинин Николай Николаевич

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой техносферной безопасности, Пензенский государственный университет (440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40) E-mail: [email protected]

Авдонина Любовь Александровна кандидат технических наук, доцент, кафедра техносферной безопасности, Пензенский государственный университет (440026, Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40) E-mail: [email protected]

Аннотация. Актуальность и цели. В статье рассматриваются результаты экомониторинга города Пензы по воздействию автотранспорта, как основного источника шумового загрязнения окружающей среды, а также основные параметры акустического воздействия, влияющие на здоровье населения города Пензы. Проведен анализ полученных измерений состояния акустической среды за январь 2016 г. Материалы и методы. Рассмотрено шумовое воздействие на акустическую среду в городе Пенза, которое вызывается транспортными средствами и практически всегда имеет локальный характер, при этом автомобильный транспорт оказывает наиболее неблагоприятное воздействие, так как автомобили являются преобладающими источниками интенсивного и длительного шума и рассредоточены по всей территории города. Результаты. Выявлены самые

Shumilin Aleksey Dmitrievich

postgraduate student

Penza State University

(440026, 40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Vershinin Nikolay Nikolaevich

doctor of technical sciences, professor,

head of sub-department of technosphere safety,

Penza State University

(440026, 40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Avdonina Lyubov Aleksandrovna

candidate of technical sciences, associate professor,

sub-department of technosphere safety,

Penza State University

(440026, 40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Abstract. Background. The article discusses the results of the monitoring of Penza on the impact of transport, as the main source of noise pollution, as well as the main parameters affecting the acoustic impact of Penza health. The analysis of the acoustic environment of the measurements of the state in January 2016. Materials and methods. We consider the noise impact on the acoustic environment in the city of Penza, which is caused by vehicles and almost always has a local character, while road transport has the most adverse effects, as cars are the predominant sources of intense and prolonged noise and scattered throughout the city. Results. We determined the most unfavorable areas of the level of acoustic pollution. Assessment of the road network shows that the road Penza 1-2 characterized by lanes, the width of the carriageway is not more than 25 m and in many cases does not correspond to the increasing

неблагоприятные участки по уровню загрязнения акустической окружающей среды. Оценки состояния улично-дорожной сети показывают, что автодороги г. Пензы характеризуются 1-2 полосами движения, ширина проезжей части составляет не более 25 м и во многих случаях не соответствует возрастающей нагрузке. Выводы. Согласно проведенному экомониторингу города Пензы с учетом интерполяции можно считать, что в зоне неблагоприятного воздействия автомобильного шума в городе проживает и работает более 50 тыс. человек из приблизительно 500 тыс.

Ключевые слова: мониторинг, автотранспорт, акустическое загрязнение.

load. Conclusions. According to the environmental monitoring carried out by the city of Penza, taking into account the interpolation can be assumed that in the area of the adverse effects of road noise in the city lives and works more than 50 thousand of the approximately 500 thousand.

Key words: monitoring, transport, acoustic pollution.

УДК 656.13

Шумилин, А. Д.

Исследование транспорного шума на улицах города Пенза / А. Д. Шумилин, Н. Н. Вершинин, Л. А. Авдонина // Надежность и качество сложных систем. - 2016. - № 3 (15). - С. 103-109. БО! 10.21685/2307-4205-2016-3-16.