Проблема защиты от шума

3/2011

ВЕСТНИК

ПРОБЛЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ШУМА

NOISE PROTECTION PROBLEM

Иванов Н.И.1, Буторина М.В.2, Минина Н.Н.

1

2

2

Ivanov N.I.1, Butorina M.V. 2, Minina N.N.

2

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова

Показана актуальность проблемы защиты населения от повышенного шума. К основным источникам акустического загрязнения в городах относятся транспорт, строительство, предприятия энергетики и коммунального хозяйства. Показаны масштабы расходов на борьбу с шумом в городах, описан опыт Москвы и Санкт-Петербурга по организации шумозащиты в городах. Проанализирована эффективность средств защиты от шума в источнике образования и пути распространения для автомобильного, авиационного и железнодорожного транспорта. Показаны масштабы применения акустических экранов для снижения шума. Дано представление о возможностях, которые дают карты шума для организации акустического мониторинга и разработки мероприятий по защите от шума. Проанализирована законодательная и нормативная база в области защиты от шума.

Urgency of protection of population from the increased nose levels is shown. The main noise sources in cities are transport, construction, energy enterprises and public services. The scale of noise reduction costs is presented. An experience of noise protection in Moscow and Saint-Petersburg is described. An efficiency of noise protection measures both in source and on the way of noise propagation is analyzed for road, rail and aviation transport. The experience of installation of noise protection barriers for noise reduction is examined. An idea ofpossibilities to organize noise monitoring and develop noise protection measures using noise maps is given. Legal basis for noise protection is examined.

1. Актуальность проблемы Проблема защиты населения от повышенного шума имеет несколько аспектов. В первую очередь, это проблема сохранения здоровья. 16% населения Земли (~1 млрд.) имеют нарушения слуха. Медики отмечают за последние десятилетия увеличение числа сердечнососудистых заболеваний в районах с повышенными уровнями шума. Для людей, живущих на улицах со средним уровнем звука 65-75 дБА, риск сердечнососудистых заболеваний увеличивается на 20%. ВОЗ признает повышенный шума как серьезную и широко распространенную опасность для здоровья людей. Повышенный шум заметно снижает продолжительность жизни.

Во-вторых, это проблема социальная. Понятие акустического состояния среды обитания становится одним из ключевых понятий уровня жизни.

Опрос населения, проведенный в разных городах и странах, показал, что большая часть населения в городах страдает или испытывает дискомфорт от повышенного

шума (табл. 1).

Данные о влиянии шума на жителей

_Таблица 1

Страна, город % населения, жалующегося на шум

Рим 90

Франция 50

Германия 60

Австрия 75

По официальным данным более 1 млн. (20%) жителей Санкт-Петербурга живут в условиях повышенного шума (700 тыс. - автотранспорт, 300 тыс. - ж/д транспорт). Эти цифры не вполне совпадают с данными объективных исследований, полученных анализом современной карты шума Санкт-Петербурга, где средний процент территорий с повышенными уровнями шума в городе - около 60%, для Москвы эта цифра составляет до 70%.

2. Источники шума в городах

Можно говорить о 5 типах основных источников шума в городах, три из них связано с транспортом:

- автомобильный транспорт;

- железнодорожный транспорт;

- авиационный транспорт;

- строительство;

- промышленные предприятия, предприятия энергетики и ЖКХ.

В табл. 2 приведены относительные вклады этих источников в акустическое загрязнение в городах, а также УЗ и максимальные превышения УЗ в жилой застройке в дневное и ночное время.

Основные источники шума в городах

_Таблица 2

Источник шума Наибольшие эквивалентные УЗ/превышение, дБА % акустического

День Ночь загрязнения

Автомобильный транспорт 70-80/15-25 55-70/10-25 70-75

Железнодорожный транспорт 65-75/10-25 65-70/20-25 10-15

Авиационный транспорт 70-75/15-20 - 3-5

Строительство 75-85/20-30 - 1-2

Предприятия: ТЭЦ 65-70/10-15 70-75/20-25 5-10

Котельные подстанции 60-65/5-10 60-65/15-20

Основной источник акустического загрязнения в городах - автомобильный транспорт.

3. Расходы на борьбу с шумом

Основная причина повышенного шумового загрязнения в городах - противоречие между принципом «не навреди» и реалиями технической политики городов. К основным чертам последней относятся:

- близкое расположение источников шума - транспортных магистралей и жилой застройки;

- увеличение плотности улично-дорожной сети и застройки;

- рост интенсивности и скорости движения транспорта.

Конечно, этим не ограничиваются причины повышенного шумового загрязнения. Обратим внимание еще на одну - высокие уровни шума отечественной техники: отечественные автомобили шумят на 3-5 дБА, поезда на 5-8 дБА, строительные машины на 810 дБА выше, чем зарубежные.

Все эти обстоятельства сказываются на затратах на шумозащиту, которые, в отдельных случаях, достигают от 10 до 20% стоимости сооружения (строящейся автомобильной дороги или реконструируемой железной дороги).

Чтобы понять структуру таких расходов приведем пример. В перечне мероприятий по шумозащите Московского железнодорожного узла входят: остекление фасадов 1500 жилых домов (несколько сот тыс. окон) и установка 22 км акустических экранов. Расходы на эти мероприятия составят порядка одного млрд. рублей.

Известно, что на аналогичные мероприятия в ЕС тратятся суммы порядка 50 млрд. евро в год (более 1% ВВП), эти расходы, по данным зарубежных специалистов, скоро возрастут вдвое.

Несмотря на то, что шум в нашей стране признается одним из вредных факторов окружающей среды, он не входит в систему учетной документации природоохранных органов, за этот вид загрязнения не установлена плата, а значит отсутствует экономический механизм борьбы с шумом, в отличие от Запада, где такой механизм действует.

4. Борьба с шумом в городах

Рассмотрим этот вопрос на примере Москвы и Санкт-Петербурга. Правительство Москвы в 2007 г. приняло Постановление № 896-ПП от 16 октября 2007 г. «О концепции снижения уровней шума и вибрации в городе Москве». Это очень интересный документ, в котором показана актуальность рассматриваемой проблемы (по данным социологических опросов шум попадает в «тройку» наиболее актуальных экологических проблем: 32% жалоб населения - это жалобы на шум). В документе намечены меры по борьбе с шумом. К 2025 г. в Москве будет дополнительно установлено почти 100 км акустических экранов и установлено почти 1 млн. звукоизолирующих окон. В «Постановлении» предложено создать карту шума г. Москвы.

В 2002 г. была опубликована директива ЕС о создании карт шума городов Европы. В 2006 г. такая карта была создана в Санкт-Петербурге. Это очень подробный документ, который позволяет знать шум практически у каждого дома. Санкт-Петербург был третьим (после Лондона и Парижа) городом в Европе, в котором была создана такая карта. Карта дала полное представление о шуме в городе (источники и масштаб загрязнения). Карта является документом, определяющим направления борьбы с шумом.

5. Средства защиты от шума

Остановимся на анализе средств защиты от шума в источнике и на пути распространения (табл. 3). Основной источник шума автомобильного транспорта (на скоростях более 50 км/ч) - шины, поэтому перспективным является применение специальных мягких покрытий дорожного полотна (эффективность достигает 3-4 дБА).

Снижение шума железнодорожного подвижного состава (основной источник шума - система «колесо-рельс», причем излучение звука в пропорции 30 и 70% соответственно) идет по пути:

- шлифования рельсов (до 8-10 дБ А);

- применения специальных накладок на рельс (2-3 дБА).

Средства защиты от шума

_Таблица 3

Месторасположение СЗШ Наименование Эффективность, дБА

В источнике Автотранспорт: 1) мягкий асфальт; 2) электромобили. Железнодорожный транспорт: 1) шлифовка рельсов; 2) накладки на рельс. Авиатранспорт: Самолеты с высокой (9-12) степенью двухконтурности 3-4 10-15 8-10 2-3 До 10

На пути распространения Акустические экраны Выемки Насыпи Тоннели, перекрытия, например, ж.д. путей 12-15 5-10 10-15 25-30

В жилых домах Звукоизолирующее остекление 25-35

Основной путь снижения шума реактивных самолетов - увеличение степени двухконтурности двигателей до 8-12 (сейчас 4,5-6,0). Например, на Boeing 777 при степени двухконтурности 9 достигнуто дополнительное снижение шума до 10 дБА.

Основные меры снижения шума на пути распространения - звукоизолирующее остекление (25-30 дБА) акустические экраны - АЭ (эффективность 12-15 дБА). Применением АЭ на эстакадах и выемках снижение шума может составить 15-20 дБА. Перспективным и кардинальным решением снижения шума транспорта является применение тоннелей, перекрытий железнодорожных путей (25-30 дБА).

Экраны нашли широкое применение (табл. 4).

Масштабы применения экранов для снижения шума

_Таблица 4

Годы Где применены экраны Масштабы

Конец 90х гг. XIX в. Первые бетонные экраны для защиты от ж.д. шума в Лондоне Несколько сот м

Конец 60х начало 70х гг. XX в. Начало массового применения экранов в США, Японии, Западной Европе Десятки и сотни км

Конец 90х гг. XX в. Япония Германия США 5 тыс. км 4 тыс. км 4,5 тыс. км

Начало XXI в. В Германии только на железных дорогах в год 100 км

Середина 90х гг. XX в. Появление первых экранов в Росси (КАД) 13 км

2010 г. На автомобильных и железных дорогах РФ 0,5 млн. м2

В практике создания АЭ имеется немало сложностей. В нормативных документах содержатся разные формулы расчетов [4]. Даже различные характеристики оценки («Справочник» и СНиП - в дБА, а в др. документах в дБ (по спектру)). При этом разница в расчетах по различным документам может достигать до 7-10 дБ.

Наиболее слабое место экранов сегодня - процесс монтажа, в 90% случаев причина недостаточной эффективности - некачественный монтаж.

Массовые измерения эффективности АЭ на МКАД и КАД, показали, что во многих случаях эффективность АЭ не превышала 5-6 дБА [6]. В то же время, экраны такой же конструкции, при проектировании, изготовлении и монтаже которых были соблюдены все требования, показали высокую эффективность (табл. 5).

Эффективность АЭ

_Таблица 5

Место установки АЭ Высота, м Эффективность АЭ, дБА

МКАД - Кашира (металлический) Липецкая ул. (бетон) МКАД (гофрированная сталь) КАД, ул. Запорожская (метал.) Ст. Tocho (металлич.) Ст. Саблино (металлич.) 4,0 6 3,5 3,0 4,0 4,0 9,0 5 3 6,0 16 12,0

Современные средства звукоизолирующего остекления с клапанами для проветривания обеспечивают высокую звукоизоляцию, но на работу этих систем нередко имеются жалобы:

1) при отсутствии или неработающей вытяжной вентиляции в зимнее время на клапанах выпадает конденсат, а в летнее время свежий воздух не поступает;

2) при герметичных окнах клапан должен быть открыт всегда, если его долго не открывать в помещениях образуется плесень;

3) регулирование клапана затруднено.

6. Карты шума

Для многих сложных проектов (автомобильные дороги, железнодорожные участки, аэропорты, ж.д. узлы, города и пр.) карта шума - единственно возможный инструмент надёжного решения проблемы шума. Карты шума дают возможность:

1. Осуществлять выбор точек для акустического мониторинга и проводить акустический мониторинг.

2. Оценить фоновые уровни шума в любой точке города при проектировании новой застройки.

3. Обосновать оценку высвобождения отдельных территорий под новое строительство.

4. Оценить перечень необходимых шумозащитных мероприятий при проектировании различных объектов.

5. Проводить акустическую оценку территории жилой застройки и экономическое обоснование стоимости жилья с учетом акустического комфорта.

6. Моделировать изменение акустического воздействия на население при изменении характеристик транспортных узлов и потоков.

Карты шума позволяют:

Представить цифровую модель местности в виде 3-хмерной модели с учетом особенностей ландшафта.

Рассчитать уровни шума на каждом этаже и отобразить полученные значения на 3-хмерной модели здания (фасадная карта шума), что позволяет точно оценить необходимую эффективность шумозащитного остекления.

Спроектировать акустический экран, оптимизировать его по критериям эффективности и стоимости

Оценить превышение ПДУ на селитебной территории

Оценить площадь территории, подверженной различным уровням шума

Оценить уровни шума авиатранспорта

При помощи карты шума можно наглядно представить эффективность шумоза-щитных мероприятий. На рис. 1, 2 представлены карты шума территории, прилегающей к трассе надземного экспресса, до и после применения шумозащитных мероприятий. Как видно из карт, применение акустических экранов позволяет сократить санитарный разрыв и обеспечить акустический комфорт на обширной территории вблизи источника шума.

Рис. 1. Карта шума до применения шумозащиты

Рис. 2. Карта шума после применения шумозащиты

В НИПИ ТРТИ и БГТУ «ВОЕНМЕХ» накоплен большой опыт составления карт шума городов, ж.д. дорог, предприятий, в числе которых:

- карта шума Санкт-Петербурга;

- карта шума аэропорта «Пулково»;

- карта шума главного хода Октябрьской ж.д. на участке Санкт-Петербург - Москва;

- карта шума главного хода Горьковской ж.д. на участке Москва - Нижний Новгород;

- карта шума ГПЗ ООО «Газпром-добыча-Астрахань» и др.

7. Законодательная и нормативная база

В законодательстве РФ содержаться отдельные положения по охране окружающей среды от вредного акустического загрязнения и защите человека от вредного шума, но Федерального закона о защите от шума, в отличие от многих стран Европы, Америки, Азии, у нас нет.

Нормативно-техническая база содержит актуализированный СНиП [7], санитарные нормы [8] и около 150 ГОСТов и ГОСТ Р [9], различные методики, программы расчета и др. документы. При всем многообразии этих документов практика их использования показывает, что они нередко противоречат друг другу. В качестве примера приведем данные сравнительного анализа методов оценки транспортного шума выполненные ГУ «НИПЦ Генерального плана Санкт-Петербурга» (рис. 3). Разница для исходных данных (на расстоянии 7,5 м) составляет до 5 дБА, а на расстоянии 1000 м. достигает 16 дБА [10].

Еще более яркий пример - расчет шума железнодорожного транспорта ведется по устаревшему документу [11], в котором не учтен, например, шум скоростных поездов, а данные расчетов серьезно разнятся с данными экспериментов. Это зачастую ведет

или к неоправданным расходам на шумозащиту или к жалобам населения на неудовлетворительную шумозащиту.

Утвержденной отечественной методики расчета шума в строительстве вообще нет.

Рис. 3 Распределение уровня звука (ЬЛже) в расчетных точках на примагистральной территории

Все эти обстоятельства не способствуют разработке эффективной шумозащиты.

Выход из этой ситуации, вероятно, единственный. Заинтересованные ведомственные организации должны брать создание таких документов в свои руки. Хорошим примером является ОАО «РЖД», по заказу которой создана система взаимосвязанных документов по расчету шума, выбору и проектированию шумозащитных средств, в числе которых:

1. СТО РЖД «Экраны акустические для железнодорожного транспорта. Правила приемки, ввода в эксплуатацию и обслуживания в процессе жизненного цикла»;

2. ГОСТ Р «Шум. Методы расчета уровней внешнего шума, излучаемого железнодорожным транспортом»;

3. ГОСТ Р «Экраны акустические для железнодорожного транспорта. Технические требования»;

4. ГОСТ Р «Экраны акустические для железнодорожного транспорта. Методы контроля технических требований»;

Необходимо, чтобы заказчики и разработчики новых НТД понимали необходимость участия в этих разработках Научно исследовательского института строительной физики - самой большой и авторитетной организации в этой области в РФ.

И, наконец, ученые должны разрабатывать принципиально новые подходы, на которых должны базироваться новые документы. На наш взгляд, здесь внимания заслуживает подход предложенный в работе [12]. На основании большого статистического материала предлагается классификация автомобильных дорог, строительных площадок в зависимости от их класса шумности, связанного с технической операцией или характеристикой движения. Такой подход позволяет оценить шум, минуя сложные вычисления.

Данный доклад не исчерпывает всего многообразия проблем борьбы с шумом (акустические материалы, активная шумозащита, снижение шума на рабочих местах, инструментальная оценка шума, зарубежный опыт и пр.).

В заключение отметим, что наиболее важными проблемами, решение которых должно быть найдено в ближайшее время, на наш взгляд, являются:

- создание карт шума городов, дорог, предприятий;

- создание систем мониторинга в городах;

- усовершенствование нормативно-технической базы;

- принятие Федерального Закона о шуме.

Литература

1. СНиП II-12-77. Защита от шума /Госстрой России - М.: Стройиздат, 1978.

2. Защита от шума в градостроительстве // Справочник проектировщика, Г.Л. Осипов, В.Е. Коробков, A.A. Климухин и др.; Под ред. Г.Л. Осипова. - М. Стройиздат, 1993.

3. Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов / М. Минтаранс, 1995.

4 Пособие к СНиП 11-01-95 по разработке раздела проектной документации «Охрана окружающей среды», М: ГП «ЦЕНТРИНВЕСТпроект», 2000.

5. Методические рекомендации по оценке необходимого снижения звука у населенных пунктов и определению требуемой акустической эффективности экранов с учетом звукопоглощения / М. Минтранс, 2003.

6. Шубин И.Л. Опыт проектирования шумозащитных экранов в г. Москве // Сборник трудов XI сессии РАО «Архитектурная акустика. Шумы и вибрации», НИИСФ РААСН, М., 2001 -Т.4.-С.9-16

7. CHhII 23-03-03. Защита от шума. Актуализированная редакция, М., 2011 г.

8. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Санитарные нормы и правила. «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки».

9. Инженерная и санитарная акустика. Сборник нормативно-технических документов, т. 1,2., СПб, 2008 г.

10. Павловский A.A., Петерсон Г.Г. Методы оценки транспортного шума в градостроительстве. Автотранспорт: от экологической политики до повседневной критики, труды V Международной научно- практической конференции, 22-24 сентября 2010, СПб, с. 21-23.

11. «Справочник проектировщика. Защита от шума» / под ред. Юдина Е.Я.- М.: «Стройиздат», 1974 г.

12. Минина H.H. Новая методика расчета шума автотранспорта. Сборник трудов III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Защита населения от повышенного шумового воздействия». 22-24 марта 2011 г., Санкт-Петербург.

Литература

1. SNiP II-12-77. Noise protection/Gosstroy of Russia - M.: Stroyizdat, 1978.

2. Noise protection in urban development // Designer handbook, G.L. Osipov, V.E. Korobkov, A.A. Klimukhin et al., edited by G.L. Osipov. - M.: Stroyizdat, 1993.

3. Recommendations on account of environmental requirements at design of automobile roads and bridges / M.: Mintrans, 1995.

4. Handbook for SNiP 11-01-95 on development of project documentation "Environmental safety", M.: GP "Centrinvestproekt", 2000.

5. Methodical recommendations on evaluation of required noise reduction at dwellings and assessment of required acoustical efficiency of noise barriers with account of noise absorption / M.: Mintrans, 2003.

6. Shubin I.L. Experience of design of noise protection barriers in Moscow // Proceedings of XI session of RAO "Architectural acoustics. Noise and vibration", NIISF RAASN, M., 2001 - V.4, p. 9-16.

7. SNiP 23-03-2003. Noise protection/Gosstroy of Russia - M.: Stroyizdat, 2011.

8. SN 2.2.4/2.1.8.562-96. Sanitary norms and regulations "Noise at workplaces, in dwellings and public buildings and at the residential territories".

9. Engineering and sanitary acoustics. Collection of normative and technical documentation, V. 1, 2, Saint-Petersburg, 2008.

10. Pavlovsky A.A., Peterson G.G., Methods of transport noise evaluation in urban development. Proceedings of the Fifth International scientific and practical conference "Transport: from environmental policy to casual practice", edited by V.N. Denisov, Saint-Petersburg, 22-24 September 2010, p. 21-23.

11. Designer handbook. Noise protection / edited by E. Ya. Yudin. - M.: "Stroyizdat", 1974.

12. Minina N.N. New method of transport noise calculation. Proceedings of the Third All-Russian conference "Protection of population from increased noise influence", March 22-24, 2011, Saint-Petersburg.

Ключевые слова: город, акустическое загрязнение, источники шума, средства защиты от шума, акустические экраны, карты шума, закон о шуме, нормативная документация.

Key words: city, acoustical pollution, noise sources, noise protection measures, acoustical barriers, noise maps, Law on Noise, legal basis.

e-mail автора: niisf@ipc.ru