Шумозахисні властивості зелених насаджень у містах

 

В.І. Даль визначив шум як „всякі нестрункі звуки, голоси, що вражають слух”. Відповідно до визначення Всесвітньої організації охорони здоров’я, шум розглядається як фактор забруднення довкілля, свого роду „відходи” технічної цивілізації.

Шум – це акустичні коливання. Коливальний рух, що хвилеподібно розповсюджується у пружномусередовищі, повітрі, воді або твердих тілах, сприймається як специфічне слухове відчуття. Звук поширюється в повітрі зі швидкістю 340 м/с, у воді – 1500 м/с, у сталі – 5000 м/с.

Рівень шуму вимірюється в одиницях, що виражають ступінь звукового тиску, – децибелах (дБ). Цей тиск сприймається не безмежно. Шум в 20–30 дБ практично нешкідливий для людини і становить природний звуковий фон, без якого неможливе життя. Шум у 130 дБ уже викликає в людини больове відчуття, досягнувши 150 дБ, стає для неї небезпечним.

Область слухового сприйняття людини за частотою знаходиться в діапазоні 16–2000 Гц. Діапазон умовно ділиться на три тони:

– низький – 20–300 Гц;

– середній – 300–3000 Гц;

– високий – 3000–20000 Гц.

Звук із частотами до 16 Гц називають інфразвуком – це нечутні людським вухом пружні хвилі низької частоти; з частотами 2 × 10⁴–10⁹ Гц – ультразвуком, 10⁹–10¹³ Гц – гіперзвуком.

Людина сприймає звук органами слуху, а частота інфразвукових коливань збігається з частотою коливань у людському мозку, тому вони є надзвичайно небезпечні для здоров’я. Їх джерелами є шторми, виверження вулканів, транспорт. Інфразвук практично не поглинається, обходячиминаючи перешкоди. Шум має акумулятивний ефект, тобто акустичні подразнення, які накопичуючись в організмі, дедалі пригнічують нервову систему. Це спричинює розвиток нервово-психічних захворювань, функціональні порушення серцево-судинної системи, зорового та вестибулярного аналізаторів, зниження рефлекторної діяльності.

За характером спектра шум розрізняють:

– широкосмуговий з безперервним спектром, діапазон шириною більше однієї октави;

– тональний, в спектрі якого є виражені дискретні тони.

За тимчасових характеристикахвиділяють шум:

– постійний, змінюється за день не більш ніж на 5 дБ;

– непостійний, рівень звуку якого змінюється в часі більш ніж на 5 дБ.

Непостійний шум підрозділяють на такий, що коливається у часі:

– переривистий, рівень звуку якого ступінчасто змінюється на 5 дБ і більше. Тривалість інтервалів, протягом яких рівень залишається постійним, становить 1 с і більше;

– імпульсний, такий, що складається з одного або декількох звукових сигналів, кожен тривалістю менше 1 с, при цьому рівні звуку відрізняються не менш ніж на 7 дБ.

Антропогенні джерела шуму в містах – транспортні засоби, підприємства металургійної та текстильної промисловості. Шкала інтенсивності шуму, який спричинюють природні і антропогенні чинники наведена в табл. 67.

 

Таблиця 67 – Шкала інтенсивності шуму

Інтенсивність шуму, дБ	Джерела шуму та фізіологічні ефекти	Рівень шуму
	Дихання людини	Припустимі рівні шуму
	Шелест листя дерев
40 – 50	Малоінтенсивний вуличний рух Розмова кількох осіб
60 – 70	Автомобільний рух на трасах Робота друкарських бюро Торговельні центри Вокзали
80 – 90	Рух товарного потягу Рух вантажного транспорту на відстані 30–50 м Робота пилососу та компресора Рев трибун стадіону	Неприпустимі рівні шуму
100 – 110	Рух потягів метро, Робота дробильних машин і потужних пресів на виробництві Автомобільні сирени Інтенсивний рух транспорту
	Гучна рок-музика Рев реактивних літаків Постріли гармат Робота відбійних молотків на відстані 25–30 м
	Поява больового відчуття
	Смертельно для людини

 

У містах 80 % шумів створює транспорт. У Стародавньому Римі існували законодавчі положення, що регулювали рівень шуму, який створювали транспортні засоби того часу. Наприкінці 70-х років XX ст. під час обговорення перспектив розвитку транспорту почали враховувати дію шуму на довкілля. Якщо в 60–70-ті роки минулого сторіччя шум на вулицях міст не перевищував 60 дБ, то тепер він сягає 100 дБ і більше. Шум у великих містах щорічно зростає приблизно на 1 дБ.

На площі Августина в Парижі шум сильніший, ніж рев Ніагарського водопаду. На багатьох жвавих магістралях великих міст навіть уночі шум не буває нижчим за 70 дБ, тоді як за санітарними нормами він повинен обмежуватися 40 дБ.

У проблемі шуму фігурують три елементи: звук, трансляція і приймач. У ролі останнього виступають людина чи тварина. Шум може виходити з різних джерел: як лінійних – автомагістралей, залізниць, так і точкових – спортивні комплекси, ринки. Оцінка шумових характеристик та їх зіставлення з нормативами дозволяють ще на стадії проектування розробляти заходи щодо зниження рівнів шуму.

Допустимі рівні шуму на територіях різного господарського призначення не повинні перевищувати показників санітарних норм, значення яких наведені в табл. 68.

 

Таблиця 68 – Допустимі рівні шуму

Територія	Еквівалентний рівень шуму, дБ	Максимальний рівень шуму, дБ
з 7 до 23 год	з 23 до 7 год	з 7 до 23 год	з 23 до 7 год
Сельбищна зона міста
Житлова забудова, що реконструюється
Територія житлової забудови поблизу аеродромів і аеропортів
Зони масового відпочинку і туризму		35–40
Санаторно-курортна зона	40–45	30–35
Території заповідників	до 25	до 20

 

Шум, який на своєму шляху зустрічає бар’єр може бути адсорбованим, відбитим, заломленим та поглиненим. Ослабляє звукову хвилю, яка латеральними потоками пересувається до приймача, система захисних зелених насаджень. Ефективність впливу рослинного покриву на регулювання звуку та його силу залежить від кліматичних факторів – напряму вітру та його швидкості, температури, вологості повітря.

Трав’яниста рослинність адсорбує значно менше звукової енергії, ніж деревні та чагарникові рослини. Усередині системи зелених насаджень швидкість вітру набагато менша, ніж над верхівками дерев.

Унаслідок адсорбції звуку ґрунтом і трав’янистим покривом, з одного боку, та лабіринтами листя, гілок і стовбурів з їх численним розсіюванням звукової хвилі – з іншого, рівень шуму в лісопарках, парках та інших елементах зеленої зони міста різко зменшується, а то й згасає зовсім.

Поглинання звукової хвилі зеленими насадженнями залежить передусім від ширини, висоти і густоти шумозахисної смуги з деревних насаджень. Смуга завширшки 5–10 м, на думку Х.Пойкера, практично не впливає на зменшення шуму.

Шумозахисні смуги зелених насаджень автомобільних шляхів і залізничних колій. Інтенсивність зовнішніх звуків, спричинених автомобільним і залізничним транспортом, звичайно ослабляється або зменшується перед тим, як надійти до приймача. Згасання сили звукової хвилі буває двох типів. Перший – це нормальне ослаблення, яке залежить від дистанції: зі збільшенням відстані від джерела до приймача сила звуку знижується. Другий – це сильне ослаблення – наслідок затримання окремими перепонами або суцільними бар’єрами звукових хвиль, які прямують від лінійного джерела звуку до приймача.

Шумовими характеристиками потоків залізничних потягів є еквівалентні рівні звуку La_экв на відстані 7, 5 м від осі колії, ближньої до розрахункової точки. За інтенсивності руху 10 потягів на годину еквівалентний рівень звуку для пасажирських потягів дорівнює 76 дБ, електропотягів – 82 дБ, вантажних – 86 дБ. Із збільшенням інтенсивності руху до 30 потягів на годину еквівалентний рівень звуку збільшується до 81–91 дБ. Усередині груп житлових будинків на відстані 7, 5 м від джерел шуму еквівалентний рівень звуку La_экв коливається від 58 до 75 дБ.

Вібрація звукових хвиль, які доходять до захисних зелених смуг, адсорбується листям та гілками дерев. Легкі, еластичні та дірчасті стіни захисних зелених смуг є добрим матеріалом для амортизації небажаного звуку. Найефективнішими для амортизації шумового забруднення є ті рослини, які мають товсте листя на тонких гілках. Вони характеризуються високим рівнем еластичної вібрації. Дерева і чагарники як розсіювачі звуку мають бути розташовані якомога ближче до джерела, тобто до автомагістралі чи залізниці.

Високий ефект дає система зелених насаджень завширшки 20 м, зокрема п’ять рядів хвойних дерев і два ряди чагарників. Результативнішою є посадка декількох щільних смуг дерев на такій відстані одна від одної, щоб їх крони не стикалися. У такому випадку кожний ряд дерев із щільною живою огорожею знижує шум на 1–2 Дб, виступаючи новою перепоною на шляху його пересування, екрануючи його. Міжрядні простори, вкриті трав’янистою рослинністю, також беруть участь в адсорбції звукових хвиль.

Смуги шумозахисних зелених насаджень повинні мати оптимальну щільність, ширину і висоту. Один із головних чинників, що впливає на ефективність дії шумозахисної смуги, є дендрологічний склад насаджень. Приклади конструкцій та дендрологічного складу шумозахисних смуг наведені в табл. 69. Конструкцію шумозахисної смуги магістралі вибирають залежно від величини шуму на ній.

Ширину шумозахисної смуги з набором порід і вибраною конструкцією, обчислюють за формулою

 

Ln = L7n / KdKkb_розр L7(h – h7) + h7,

де L7 – рівень шуму на віддалі 7 м від джерела шуму, дБ; Кд –коефіцієнт, який дорівнює 1, 2; b_розр – коефіцієнт рівня шуму (табл. 70); h – відстань від джерела шуму до приймача, м; h7 – відстань від джерела шуму 7 м; n – кількість рядів.

 

Таблиця 69 – Ефективність зниження рівня транспортного шуму смугами зелених насаджень різної ширини, дендрологічного складу і конструкції

Ширина смуги, м	Характеристика шумозахисної смуги	Ефективність зниження рівня шуму за смугою зелених насаджень, дБ
	3-рядна посадка листяних: клена гостролистого, липи дрібнолистої, в’язу звичайного, тополі бальзамічної в рядовій конструкції з чагарником у живій огорожі з клена татарського, спіреї калинолистої, жимолості татарської
	4-рядна посадка листяних: липи дрібнолистої, клена гостролистого, тополі бальзамічної в рядовій конструкції з чагарником у двоярусній живій огорожі і підліском з карагани, спіреї калинолистої, гордовини, жимолості татарської
	4-рядна посадка хвойних: ялини, модрини в шахматній конструкції з чагарником і двоярусної живої огорожі з дерна білого, клена татарського, карагани, жимолості татарської
	5-рядна посадка листяних: липи дрібнолистої, тополі бальзамічної, в’язу звичайного, клена гостролистого в шахматній конструкції з чагарником у двоярусній живій огорожі з підліском зі спіреї калинолистої, жимолості татарської, глоду
	4-рядна посадка хвойних: модрини, ялини в шахматній конструкції з чагарником у двоярусній живій огорожі і підліском зі спіреї калинолистої, карагани, глоду
	5-рядна посадка листяних: клена гостролистого, в’язу звичайного, тополі бальзамічної, липи дрібнолистої в шахматній конструкції з чагарником у двоярусній живій огорожі з підліском з дерна білого, глоду, клена татарського
	7 – 8-рядна посадка листяних: клена гостролистого, в’язу звичайного, тополі бальзамічної, липи дрібнолистої в шахматній конструкції з чагарником у двоярусній живій огорожі з підліском з дерна білого, глоду, клена татарського

 

Таблиця 70 – Коефіцієнт (b_розр) рівня шуму

Початковий рівень шуму на магістралі, дБ
Показник коефіцієнта рівня шуму	0, 06	0, 0188	0, 0175	0, 0163

 

Приклади шумозахисних смуг оптимальної ширини, ефективної конструкції з визначеним асортиментом деревних порід для зниження рівня шуму з урахуванням існуючих реальних рівнів транспортного шуму в межах 60–70 дБ:

– смуга листяних насаджень завширшки 10 м, із 3-рядною посадкою в шахматному порядку, із двоярусною живою огорожею з чагарників;

– смуга листяних насаджень завширшки 15 м, із 4-рядною посадкою в шахматному порядку, із узліссям і підліском із чагарників;

– смуга хвойних насаджень завширшки 15 м, із 4-рядною посадкою в шахматному порядку і підліском із чагарників;

– смуга листяних насаджень завширшки 20 м, із 5-рядною посадкою в шахматному порядку, із узліссям та підліском з чагарників;

– смуга хвойних зелених насаджень завширшки 20 м, із 5-рядною посадкою в шахматному порядку, з двоярусною живою огорожею з чагарників;

– смуга листяних насаджень завширшки 25 м, із 6-рядною посадкою в шахматному порядку дерев, із двоярусною живою огорожею з чагарників.

Зелене насадження вздовж автомагістралі на міській території завширшки 20 м, сформоване з п’яти рядів дерев і чагарників у підліску та живої огорожі, може знижувати:

– рівень шуму на 10–12 дБ при рівні шуму на проїзній частині 75 дБ;

– концентрацію шкідливих мікрочасток повітря з 100 до 25 % на одиницю об’єму;

– швидкість вітру з 10 до 2 м/с;

– концентрацію вихлопних газів автотранспорту до 15 %.

Відстань від тротуару магістралі до будинків має становити не менш 15–20 м озелененої території. У табл. 71 наведено рекомендовані мінімальні відстані від проїзної частини до лінії забудови.

 

Таблиця 71 – Норми віддаленості забудови від проїзної частини вулиці

Інтенсивність руху за 1 год, кількість автомобілів	Мінімальна відстань від проїзної частини вулиці, м
без зеленої смуги	зі зеленою смугою

 

Шумозахист від точкових джерел забруднення. Якщо в умовах лінійного джерела шумового забруднення завдання полягає у правильному конструюванні та розміщенні захисної смуги зелених насаджень, то в умовах точкового забруднення виникає необхідність ідентифікації та встановлення категорії джерела або звукової енергії. Існують характерні шуми, які генеруються в місцях індустрії, перевезень, залізничних вузлів, житлових районів чи торговельних центрів.

Точкові джерела, розташовані в зоні житлової забудови, зокрема спортивні, дитячі, ігрові та господарчі майданчики, характеризуються високочастотними звуками. Щільні зелені насадження здатні знижувати рівень звуку у високочастотному діапазоні, а тому їх часто використовують у комплексі зі спеціальними стінками-екранами.

Будівельними нормами передбачено різні відстані від спортивних майданчиків до житлових будинків з огляду на наявність та відсутність зелених насаджень (табл. 72).

Таблиця 72 – Норми відстані від спортивних майданчиків до житлових будинків

Відстань	За наявності насаджень, м	Без насадження, м
Між будинком і волейбольним майданичиком
Між будинком і тенісним кортом
Між будинком і футбольним полем

 

Для зниження рівнів шуму всередині житлової забудови рекомендують разом з посадкою дерев і чагарників з густою кроною створювати газони та широко використовувати вертикальне озеленення, яке зменшує поверхню відбитого звуку, збільшуючи звукопоглинання стіни в 6–7 разів.

На стадії генерального плану в розрахунках можна приймати, що один погонний метр зелених насаджень зменшує рівень шуму на 0, 1 дБ.