Геоэкологическое моделирование акустического загрязнения автотранспортом большого города (на примере г. Абакана)

Исследования в области шумового загрязнения являются достаточно актуальной темой. Разнообразие источников возникновения шума и возможности его распространения не позволяют однозначно говорить о мерах ослабления или предотвращения звукового давления. Таким образом, шум – это нежелательный или тревожный звук, который мешает привычной жизнедеятельности человека [1].

В настоящее время многие ученые активно занимаются проблемой распространения звуковых волн. Некоторые из них посвящают этой теме диссертационные работы. Наиболее известными являются труды С. В. Пестряковой «Метод оценки и регулирования шумового режима при обеспечении экологической безопасности крупных урбанизированных территорий», 1999 г [2]; О. А. Ганжи «Оценка шумового воздействия в зонах городских транспортных пересечений на геоэкологическую среду города (на примере г. Волгограда)», 2008 г [3]; В. М. Адайлеха «Внешний шум легкового автомобиля и возможности его снижения», 2000 г [4] и других.

Методы измерения шума различны по своему характеру. Далее представлены основные из них.

Инструментальный метод заключается в натурном измерении шума. Осуществление данного метода возможно с помощью специализированного прибора – шумомер. Этот метод можно считать наиболее надежным и достоверным. Отрицательными сторонами данного способа являются периодически меняющиеся погодные условия, к которым чувствительны приборы (ветер, дождь и т. п.) и в необходимости закупки специализированного оборудования. Перед проведением измерений шума следует определять метеорологические характеристики по официальным данным метеослужб, либо с помощью соответствующих средств измерений, имеющих действующие свидетельства о поверке:

– приборы для измерения скорости ветра (например, анемометр) должны иметь диапазон измерений не менее от 1 до 10 м/с и погрешность не более ± 0.5 м/с;

– приборы для измерения температуры воздуха (термометр) должны иметь погрешность не более ± 1°;

– приборы для измерения относительной влажности воздуха (гигрометр) должны иметь погрешность не более ± 2%;

– приборы для измерения атмосферного давления (барометр) должны иметь погрешность не более ± 2 мм рт. ст. [5].

Расчетный способ позволяет использовать справочные данные, которые были получены экспериментальным путем. Данный способ удобен в случае, если нет возможности провести натурные измерения. В расчетах можно учиты- вать различные критерии, поправочные коэффициенты, но в связи с этим расчетные действия являются лишь приближенными. Так как полученные значения являются усредненными, то их удобно использовать в прогнозировании шумового загрязнения [2]. К плюсам этого метода можно отнести его универсальность.

Графоаналитический способ осуществляется за счет экспериментальных данных, базирующихся на основе номограмм. «Он является одним из упрощенных методов оценки, предназначенных для инженерных расчетов» [2]. Может выступать, как дополнение к расчетному методу.

Актуальность проблемы шумового загрязнения позволила поставить цель данной работы: составление шумовой карты г. Абакана.

Территория города Абакана относится к центральной части Южно-Минусинской котловины. Располагается на плоской первой надпойменной и частично пойменной террасах рек Абакана и Енисея [6]. Рельеф оказывает определяющее действие на циркуляцию воздуха на наветренных и подветренных склонах и внутри котловин [6].

Количество транспортных средств на территории Абакана и Хакасии в целом ежегодно увеличивается (таблица 1) [7].

Таблица 1 Количество автомобилей, состоящих на учете в Республике Хакасия

Число легковых автомобилей росло на протяжении всего рассмотренного периода. Если анализировать остальные виды, а именно – грузовые и автобусы, то пик приходится на 2011 год, далее с переменными значениями происходит спад, либо рост стоящих на учете данных видов транспорта.

Основу городской промышленности составляют предприятия машиностроительной отрасли: местный завод по производству подвижного железнодорожного парка (фи-тинговые платформы для перевозки контейнеров, полувагонов), опытно-механический завод. Легкая промышленность представлена мебельными и обувной фабриками. Широкое развитие получила пищевая промышленность (мясокомбинат, кондитерские фабрики, пивоваренный завод) [8].

Несмотря на вышеперечисленные объекты, основным источником шумового загрязнения в городе Абакане выступает автотранспорт, поскольку большинство предприятий не функционирует в полную мощность и тем самым не способны создавать высокую дополнительную шумовую нагрузку.

Для данной работы был выбран инструментальный метод, являющийся наиболее точным. Замеры уровня зву- кового давления происходили на всей территории города Абакана, в период с 9.30 до 12.00 и с 14.00 до 17.00, когда поток автотранспорта носит наиболее постоянный характер. Натурные исследования проводили в сеточном порядке, имея расстояние между точками в 500 м (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема расположения точек

В общем счете было проведено 223 измерения. Такое количество точек дает возможность судить о достоверности информации, несмотря на некоторые погрешности, вызванные метеорологическими условиями. В результате на основании данных исследований была составлена шумовая карта города Абакана, посредством специализированной программы для работы с географическими данными – «QGIS» [9].

Рисунок 2. Шумовая карта г. Абакана (масштаб 1:100000)

Представленная итоговая карта позволяет отобразить все районы города Абакана с их шумовыми характеристиками. Градация уровней звука происходила по степени воздействия на человека, включая нормируемые значения [10]. Как видно на карте, большинство точек имеют зеленый окрас, что характеризует благоприятную шумовую среду. Основные превышения уровней звука просматриваются по ветке железнодорожного полотна, что свидетельствует о необходимости внедрения шумозащитного барьера, в частности, акустического экрана. Остальные объекты шумового загрязнения можно рассматривать точечно.

Полученная шумовая карта города Абакана может быть использована в сфере продаж, а именно служить для ориентира в выборе места приобретения жилья. Поскольку в последнее время многие люди стали обращать большое внимание на привлекательность районов, в том числе и с точки зрения потенциальных и реальных загрязнений. Помимо этого шумовая карта является носителем информации для разработки шумозащитных мероприятий. С ее помощью можно определять неблагоприятные участки, рассматривать вид и характеристики источника дополнительного звукового давления, прогнозировать дальнейшие изменения физического фактора и проводить защитные меры. Шумовая карта города будет полезна не только для обычных граждан, но и для представителей органов власти, таких, как Росприроднадзор и Департамент градостроительства, архитектуры и землеустройства.