ОЦЕНКА ШУМОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ КИРОВСКОГО РАЙОНА Г. ТОМСКА
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ШУМОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 8
1.1 Природа шума 8
1.2 Шумовая характеристика транспортных потоков 10
1.3 Воздействие шума на здоровье человека и среду обитания 13
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА ТОМСКА 20
2.1 Климатическая характеристика 20
2.2 Рельеф 21
2.3 Гидрологическая характеристика 21
2.4 Особенности озеленения 22
2.5 Особенности застройки 23
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 25
3.1 Материалы и приборы исследования 25
3.2 Методы исследования 26
3.3 Построение карты шума транспортных потоков 29
3.4 Характеристика района исследования 32
4 АНАЛИЗ ШУМОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
КИРОВСКОГО РАЙОНА Г. ТОМСКА 54
4.1 Шумовая характеристика транспортных потоков в Кировском районе 56
4.2 Методы снижения шумового загрязнения 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 82
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
1 ШУМОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 8
1.1 Природа шума 8
1.2 Шумовая характеристика транспортных потоков 10
1.3 Воздействие шума на здоровье человека и среду обитания 13
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА ТОМСКА 20
2.1 Климатическая характеристика 20
2.2 Рельеф 21
2.3 Гидрологическая характеристика 21
2.4 Особенности озеленения 22
2.5 Особенности застройки 23
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 25
3.1 Материалы и приборы исследования 25
3.2 Методы исследования 26
3.3 Построение карты шума транспортных потоков 29
3.4 Характеристика района исследования 32
4 АНАЛИЗ ШУМОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
КИРОВСКОГО РАЙОНА Г. ТОМСКА 54
4.1 Шумовая характеристика транспортных потоков в Кировском районе 56
4.2 Методы снижения шумового загрязнения 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 82
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
Согласно Федеральному закону от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» воздействие шума относится к вредному физическому воздействию на атмосферный воздух [1]. Важно учитывать шумовое загрязнение при комплексной экологической оценке территории, в целях грамотного планирования развития города. Не принятие во внимание акустического комфорта в будущем может привести к значительным экономическим расходам.
Источники шума можно разделить на естественные и антропогенные. К естественным шумам относят шума листвы, потоков воды, щебетание птиц и т.п. Такие шумы практически не приносят дискомфорта человеку [2,3,4]. Антропогенные шумы в городской среде возникают от различных процессов человеческой деятельности: производственные процессы, социальные, строительные, коммунально-бытовые процессы, а также транспорт. Воспринимаемая шумовая нагрузка воздействует на условия и комфортность проживания, самочувствие, активность, настроение и общее состояние горожан.
Основными источниками шумового загрязнения в современных городах являются транспортные потоки. Транспорт является постоянным источником шумового загрязнения окружающей среды из-за работы автомобильных двигателей, шум покрышек, ударов колес рельсового транспорта и т.д. Уровни шумов зависит от интенсивности движения, скорости, состава транспортного потока, а также от покрытия дорожного полотна, профиля улиц и плотность застройки [5]. Таким образом высокая концентрация в городах рельсового и автомобильного транспорта создают очень сильное акустическое загрязнение уличных пространств. Постоянное увеличение трафика, приводят к тому, что зона акустического дискомфорта в современных городах достигает 50% от их территории [2]. Появляется необходимость контролировать уровни шумового воздействия и принимать меры по их снижению.
Проблема шумового загрязнения городов и влияние шума на здоровье человека стала изучаться сравнительно недавно, т.к. некоторое время шумовое загрязнение не считалось серьёзной проблемой. До 1970-х годов правительства мира рассматривали шум как «неприятность», а не как экологическую проблему. Первый закон в сфере защиты населения от шума был принят по инициативе Агентства по охране окружающей среды в США 1972 году «Закон о контроле за шумом», устанавливающий нормы и наказания за нарушения этих норм [6].
Изучению шумового загрязнения городской среды посвящено много отечественных и зарубежных работ. Часть работ посвящена изучению шумовых характеристик транспортных потоков [Hogan, 1972; Батманов, 2015; Ганжа, 2007; Чудинова, 2017; Иванов, 2015; Матюшин, 2016; Половинка, 2012; Осипов, 1975, Васильев, 2005, Ursoniu, 1978]. Актуальны исследования воздействия шумового загрязнения на организм человека [Жигаве, 2012; Быков, 2014; Денисов, 2007; Фридман, 2011; Haralabidis, 2008; Ising, 2004; Haines, 2003; Маслова, 2004, Некипелов, 1972] и на окружающую среду [Васильев, 2007, 2016; Некипелов, 2004]. Некоторые авторы проводили исследования зависимости уровня шумового загрязнения от различных условий [Бершадский, 2012; Шерстюченко, 2012; Силуков, 2010; Орлов, 2006], в частности: состава и интенсивности транспортного потока [Галевко, 2004; Иванова, 2005; Щепкин, 2014; Орлов, 2005, 2013], типа дорожного покрытия [Lu, Fu, Harvey, 2006; Овсейчик, Кручинин, 2014;], профиля улицы [Hincu, 2003; Bengang, Shu, Dawson, 2002; Gaja, E., Gimenez, A., 2003]. Много работ выполнено в сфере проектирования методов защиты от транспортного шума [Васильев, 2004, 2009, 2014; Осипов, 1993; Прусс, 2015; Булкин, Соловьёв, Шарпаов, 2014; Захаров, 2012; Начаева, 2005; Berglund, 2000; Юдин, 1987; Кокодеевва, 2011, 2013; Конева, 2014; Марков, 2009]. Большое количество работ посвящено исследованию и разработке шумозащитных барьеров [Makawa, 1985; Орлов, 2011; Никулушкин, 2015; Поспелов, 1986, 2000; Граффстейн, 1984; Балкин, 1998;
Николов, 2010], а также градостроительным и архитектурным мерам борьбы с шумом [Осипов, 1975; Scholes, Sargent, 1971; Пешкова, 2016; Тарасова, 2016; Боголепов, 2006].
Аналитическая компания «Urbica» в 2017 году создали интерактивную карту шумового загрязнения Москвы, при создании которой специалисты компании провели анализ распространения шума от различных типов объектов [7]. Коллектив берлинской газеты «BerlinerMorgenpost» в 2015 году создали карту шумового загрязнения для Берлина. А также проблемы и методы построения шумовых карт рассмотрены во многих других научных работах [Орлов, 1999; Bengang, Shu, 2002; Овсянников, 2011; Бочаров, Колесник, Соловьёв, 2012; Шуранов, 2006; Абракитов, 2012; Kazuo, 1986; Дресвянников, 2013; Боголепов, 2010].
Объект исследования: шумовое загрязнение окружающей среды.
Предмет исследования: шумовые характеристики транспортных потоков.
Целью данной работы является оценка шумового загрязнения Кировского района города Томска транспортными потоками.
Для реализации цели поставлены следующие задачи:
1) Выполнить измерения уровней шума и определить шумовые характеристики транспортных потоков.
2) Проанализировать характеристики транспортных потоков.
3) Предложить рекомендации по снижения шумовой нагрузки от транспортных потоков на прилегающую территорию.
Защищаемые положения:
1) Транспортные потоки на основных улицах и магистралях Кировского района излучают уровни шума, превышающие допустимые на селитебных территориях.
2) Основными факторами, определяющими шумовые характеристики транспортных потоков Кировского района города Томска, являются интенсивность и скорость движения транспорта.
Практическая значимость: составлена шумовая карта-схема и предложены рекомендации по снижению шумовой нагрузки от транспортных потоков, которые можно применить при планировании городской застройки и благоустройства территории Кировского района.
Научная новизна исследования: получены актуальные данные о шумовых характеристиках транспортных потоков для одного из районов города Томска На основе полученных данных проведён анализ шумовых характеристик транспортного потока, их зависимость от различных условий.
Апробация работы и публикации. По материалам магистерской диссертации был подготовлен доклад для очного участия в ежегодной научной студенческой конференции «СТАРТ В НАУКУ» (2019 г.).
Выражаю благодарность научному руководителю, доценту Н.Л. Яблочкиной за помощь в написании магистерской диссертации; доценту Н.В. Гориной за консультацию в работе программного комплекса ArcGIS 10.4; студенту ТГУ А. В. Вдовенку за помощь в выполнении технических задач.
Источники шума можно разделить на естественные и антропогенные. К естественным шумам относят шума листвы, потоков воды, щебетание птиц и т.п. Такие шумы практически не приносят дискомфорта человеку [2,3,4]. Антропогенные шумы в городской среде возникают от различных процессов человеческой деятельности: производственные процессы, социальные, строительные, коммунально-бытовые процессы, а также транспорт. Воспринимаемая шумовая нагрузка воздействует на условия и комфортность проживания, самочувствие, активность, настроение и общее состояние горожан.
Основными источниками шумового загрязнения в современных городах являются транспортные потоки. Транспорт является постоянным источником шумового загрязнения окружающей среды из-за работы автомобильных двигателей, шум покрышек, ударов колес рельсового транспорта и т.д. Уровни шумов зависит от интенсивности движения, скорости, состава транспортного потока, а также от покрытия дорожного полотна, профиля улиц и плотность застройки [5]. Таким образом высокая концентрация в городах рельсового и автомобильного транспорта создают очень сильное акустическое загрязнение уличных пространств. Постоянное увеличение трафика, приводят к тому, что зона акустического дискомфорта в современных городах достигает 50% от их территории [2]. Появляется необходимость контролировать уровни шумового воздействия и принимать меры по их снижению.
Проблема шумового загрязнения городов и влияние шума на здоровье человека стала изучаться сравнительно недавно, т.к. некоторое время шумовое загрязнение не считалось серьёзной проблемой. До 1970-х годов правительства мира рассматривали шум как «неприятность», а не как экологическую проблему. Первый закон в сфере защиты населения от шума был принят по инициативе Агентства по охране окружающей среды в США 1972 году «Закон о контроле за шумом», устанавливающий нормы и наказания за нарушения этих норм [6].
Изучению шумового загрязнения городской среды посвящено много отечественных и зарубежных работ. Часть работ посвящена изучению шумовых характеристик транспортных потоков [Hogan, 1972; Батманов, 2015; Ганжа, 2007; Чудинова, 2017; Иванов, 2015; Матюшин, 2016; Половинка, 2012; Осипов, 1975, Васильев, 2005, Ursoniu, 1978]. Актуальны исследования воздействия шумового загрязнения на организм человека [Жигаве, 2012; Быков, 2014; Денисов, 2007; Фридман, 2011; Haralabidis, 2008; Ising, 2004; Haines, 2003; Маслова, 2004, Некипелов, 1972] и на окружающую среду [Васильев, 2007, 2016; Некипелов, 2004]. Некоторые авторы проводили исследования зависимости уровня шумового загрязнения от различных условий [Бершадский, 2012; Шерстюченко, 2012; Силуков, 2010; Орлов, 2006], в частности: состава и интенсивности транспортного потока [Галевко, 2004; Иванова, 2005; Щепкин, 2014; Орлов, 2005, 2013], типа дорожного покрытия [Lu, Fu, Harvey, 2006; Овсейчик, Кручинин, 2014;], профиля улицы [Hincu, 2003; Bengang, Shu, Dawson, 2002; Gaja, E., Gimenez, A., 2003]. Много работ выполнено в сфере проектирования методов защиты от транспортного шума [Васильев, 2004, 2009, 2014; Осипов, 1993; Прусс, 2015; Булкин, Соловьёв, Шарпаов, 2014; Захаров, 2012; Начаева, 2005; Berglund, 2000; Юдин, 1987; Кокодеевва, 2011, 2013; Конева, 2014; Марков, 2009]. Большое количество работ посвящено исследованию и разработке шумозащитных барьеров [Makawa, 1985; Орлов, 2011; Никулушкин, 2015; Поспелов, 1986, 2000; Граффстейн, 1984; Балкин, 1998;
Николов, 2010], а также градостроительным и архитектурным мерам борьбы с шумом [Осипов, 1975; Scholes, Sargent, 1971; Пешкова, 2016; Тарасова, 2016; Боголепов, 2006].
Аналитическая компания «Urbica» в 2017 году создали интерактивную карту шумового загрязнения Москвы, при создании которой специалисты компании провели анализ распространения шума от различных типов объектов [7]. Коллектив берлинской газеты «BerlinerMorgenpost» в 2015 году создали карту шумового загрязнения для Берлина. А также проблемы и методы построения шумовых карт рассмотрены во многих других научных работах [Орлов, 1999; Bengang, Shu, 2002; Овсянников, 2011; Бочаров, Колесник, Соловьёв, 2012; Шуранов, 2006; Абракитов, 2012; Kazuo, 1986; Дресвянников, 2013; Боголепов, 2010].
Объект исследования: шумовое загрязнение окружающей среды.
Предмет исследования: шумовые характеристики транспортных потоков.
Целью данной работы является оценка шумового загрязнения Кировского района города Томска транспортными потоками.
Для реализации цели поставлены следующие задачи:
1) Выполнить измерения уровней шума и определить шумовые характеристики транспортных потоков.
2) Проанализировать характеристики транспортных потоков.
3) Предложить рекомендации по снижения шумовой нагрузки от транспортных потоков на прилегающую территорию.
Защищаемые положения:
1) Транспортные потоки на основных улицах и магистралях Кировского района излучают уровни шума, превышающие допустимые на селитебных территориях.
2) Основными факторами, определяющими шумовые характеристики транспортных потоков Кировского района города Томска, являются интенсивность и скорость движения транспорта.
Практическая значимость: составлена шумовая карта-схема и предложены рекомендации по снижению шумовой нагрузки от транспортных потоков, которые можно применить при планировании городской застройки и благоустройства территории Кировского района.
Научная новизна исследования: получены актуальные данные о шумовых характеристиках транспортных потоков для одного из районов города Томска На основе полученных данных проведён анализ шумовых характеристик транспортного потока, их зависимость от различных условий.
Апробация работы и публикации. По материалам магистерской диссертации был подготовлен доклад для очного участия в ежегодной научной студенческой конференции «СТАРТ В НАУКУ» (2019 г.).
Выражаю благодарность научному руководителю, доценту Н.Л. Яблочкиной за помощь в написании магистерской диссертации; доценту Н.В. Гориной за консультацию в работе программного комплекса ArcGIS 10.4; студенту ТГУ А. В. Вдовенку за помощь в выполнении технических задач.
В современных городах шум является одной из самых раздражающих проблем и значительно влияет на качество жизни. Однако, до недавнего времени, шумовое загрязнение считалось не важным вопросом в сфере загрязнения окружающей среды из-за недостаточной осведомлённости о его влиянии на здоровье человека и окружающую среду. Последние исследования покали, что регулярное пребывание и проживание в условиях шумового загрязнения приводит не только к ухудшению слуха, дискомфорту и плохому сну, но и к более серьёзным последствиям для здоровья: когнитивные нарушения, повышение кровяного давления, сердечно-сосудистые заболевания. Шумовое загрязнение оказывает серьёзное влияние на состояние окружающей среды, уменьшает ареол обитания многих видов животных вследствие чего сокращается биоразнообразие. Поэтому необходимо уделять больше внимания этой проблеме и предпринимать меры по снижению шумовой нагрузки.
Основным источником шума в городах является транспорт, при этом около 70 % шума излучают автомобили. Шумовые характеристики транспортных потоков являются основными данными для оценки шумовой нагрузки на территории.
По проделанной работе можно сделать следующие выводы:
1) Из всех исследуемых улиц Кировского района самыми «шумными» оказались: пр. Ленина, ул. Елизаровых, ул. Красноармейская, пр. Кирова и Комсомольский проспект, Превышения допустимых значений на этих улицах составляют в среднем 20-26 % над установленными нормативами; самыми «тихими» улицами - ул. Фёдора Лыткина, ул. 19 Гвардейской Дивизии, ул. Карташова, ул. Дзержинского, часть ул. Киевская. Однако, в подавляющем большинстве своём жилые дома, образовательные учреждения и объекты здравоохранения, расположенные на первой линии улиц, находятся в зоне уровней шума превышающие допустимые. Таким образом, значительная доля населения Кировского района проживают в зоне акустического дискомфорта.
2) Главным образом уровень шума зависит от интенсивности транспортного потока (коф. коррел. r = 0,7866) и его скорости (коф. коррел. r = 0,7042). В среднем в час пик интенсивность движения возрастает на 21 %, а средняя скорость снижается на 5 %. В ночной период интенсивность снижается на 82 %, средняя скорость возрастает на 11 %. Улицы в Кировском районе с самой высокой интенсивностью движения: участок ул. Красноармейская от Транспортной площади до площади Южная - до 4800 авт./час, ул. Елизаровых - до 3200 авт./час. Однако ул. Елизаровых значительно «громче» (до 77,6 дБА против 72,7 дБА) из-за более высокой средней скорости движения (50 км/ч против 35 км/ч). В ночной период самая высокая интенсивность движения на проспекте Ленина - до 800 авт./час, что способствует высоким значениям шумовой характеристики в ночной период (70-73 дБА).
3) Значительное влияние оказывает состав трафика, даже небольшое увеличение доли грузового транспорта в общем потоке приводит к существенному увеличению значений шумовой характеристики. Состав трафика в зависимости от специфики улиц или их участков отличается, но в среднем: 80-90 % - легковой автомобиль, 2-10 % - грузовой транспорт, 5 - 15 % - общественный транспорт, в час пик как правило, доля грузового транспорта снижается, а в ночной период 95-99 % - доля легкового транспорта. Помимо этого, на «громкость» улицы влияет её профиль. В условиях плотной застройки уровень шума увеличивается за счёт отражения звуковых волн от поверхностей фасадов, тротуаров и дорог.
4) Для снижения уровня шума необходимо применять комплексные меры, касающиеся приоритетов транспортной политики и благоустройство города. Первой мерой может стать снижение максимальной допустимой скорости движения до 50 км/ч на всех городских улицах, а в ночной период на второстепенных улицах - до 30 км/ч. При реконструкции улиц рекомендуется вводить элементы успокоения трафика.
Озеленение должно быть многоярусным и равномерным. Там, где невозможно организовать газон, подсадки деревьев и кустарников, можно использовать кадки с зеленью. Любые неровные, шероховатые, пористые поверхности способствуют лучшему рассеиванию шума и эти приёмы стоит использовать в благоустройстве и архитектуре.
Наиболее сложными и глобальными мерами, которые приведут к снижению шумового загрязнения - это смена приоритета транспортного развития с личного автомобиля на общественный транспорт и велоинфраструктуру, использование резиновой крошки в составе асфальтовой массы, замены обычных трамвайных рельс на «бесшумные».
На основе полученных значений построена карта-схема шумовых характеристик транспортных потоков Кировского района города Томска.
Основным источником шума в городах является транспорт, при этом около 70 % шума излучают автомобили. Шумовые характеристики транспортных потоков являются основными данными для оценки шумовой нагрузки на территории.
По проделанной работе можно сделать следующие выводы:
1) Из всех исследуемых улиц Кировского района самыми «шумными» оказались: пр. Ленина, ул. Елизаровых, ул. Красноармейская, пр. Кирова и Комсомольский проспект, Превышения допустимых значений на этих улицах составляют в среднем 20-26 % над установленными нормативами; самыми «тихими» улицами - ул. Фёдора Лыткина, ул. 19 Гвардейской Дивизии, ул. Карташова, ул. Дзержинского, часть ул. Киевская. Однако, в подавляющем большинстве своём жилые дома, образовательные учреждения и объекты здравоохранения, расположенные на первой линии улиц, находятся в зоне уровней шума превышающие допустимые. Таким образом, значительная доля населения Кировского района проживают в зоне акустического дискомфорта.
2) Главным образом уровень шума зависит от интенсивности транспортного потока (коф. коррел. r = 0,7866) и его скорости (коф. коррел. r = 0,7042). В среднем в час пик интенсивность движения возрастает на 21 %, а средняя скорость снижается на 5 %. В ночной период интенсивность снижается на 82 %, средняя скорость возрастает на 11 %. Улицы в Кировском районе с самой высокой интенсивностью движения: участок ул. Красноармейская от Транспортной площади до площади Южная - до 4800 авт./час, ул. Елизаровых - до 3200 авт./час. Однако ул. Елизаровых значительно «громче» (до 77,6 дБА против 72,7 дБА) из-за более высокой средней скорости движения (50 км/ч против 35 км/ч). В ночной период самая высокая интенсивность движения на проспекте Ленина - до 800 авт./час, что способствует высоким значениям шумовой характеристики в ночной период (70-73 дБА).
3) Значительное влияние оказывает состав трафика, даже небольшое увеличение доли грузового транспорта в общем потоке приводит к существенному увеличению значений шумовой характеристики. Состав трафика в зависимости от специфики улиц или их участков отличается, но в среднем: 80-90 % - легковой автомобиль, 2-10 % - грузовой транспорт, 5 - 15 % - общественный транспорт, в час пик как правило, доля грузового транспорта снижается, а в ночной период 95-99 % - доля легкового транспорта. Помимо этого, на «громкость» улицы влияет её профиль. В условиях плотной застройки уровень шума увеличивается за счёт отражения звуковых волн от поверхностей фасадов, тротуаров и дорог.
4) Для снижения уровня шума необходимо применять комплексные меры, касающиеся приоритетов транспортной политики и благоустройство города. Первой мерой может стать снижение максимальной допустимой скорости движения до 50 км/ч на всех городских улицах, а в ночной период на второстепенных улицах - до 30 км/ч. При реконструкции улиц рекомендуется вводить элементы успокоения трафика.
Озеленение должно быть многоярусным и равномерным. Там, где невозможно организовать газон, подсадки деревьев и кустарников, можно использовать кадки с зеленью. Любые неровные, шероховатые, пористые поверхности способствуют лучшему рассеиванию шума и эти приёмы стоит использовать в благоустройстве и архитектуре.
Наиболее сложными и глобальными мерами, которые приведут к снижению шумового загрязнения - это смена приоритета транспортного развития с личного автомобиля на общественный транспорт и велоинфраструктуру, использование резиновой крошки в составе асфальтовой массы, замены обычных трамвайных рельс на «бесшумные».
На основе полученных значений построена карта-схема шумовых характеристик транспортных потоков Кировского района города Томска.