Шумозащитный барьер (также называемый звукоизоляционной стеной , звукоизолирующей стеной , звуковым бермом , звуковым барьером или акустическим барьером ) — это внешняя конструкция, предназначенная для защиты жителей чувствительных территорий землепользования от шумового загрязнения . Шумозащитные барьеры являются наиболее эффективным методом смягчения источников шума на дорогах , железных дорогах и промышленных предприятиях — помимо прекращения деятельности источника или использования средств контроля источника.
В случае шума от наземного транспорта другие методы снижения интенсивности шума источника включают поощрение использования гибридных и электрических транспортных средств , улучшение аэродинамики автомобиля и конструкции шин , а также выбор малошумного дорожного покрытия . Широкое использование шумозащитных экранов началось в Соединенных Штатах после введения норм по шуму в начале 1970-х годов.
Шумозащитное ограждение в США начали возводить с середины двадцатого века, когда резко возросло количество транспортных средств. Первым шумозащитным ограждением стала трасса I-680 в Милпитасе, Калифорния . [1] В конце 1960-х годов появилась аналитическая акустическая технология для математической оценки эффективности конструкции шумозащитного ограждения, прилегающего к определенной дороге . К 1990-м годам шумозащитное ограждение с использованием прозрачных материалов проектировалось в Дании и других странах Западной Европы. [2]
Лучшие из этих ранних компьютерных моделей учитывали влияние геометрии дороги , топографии , объемов транспортных средств , скоростей транспортных средств, состава грузовиков, типа дорожного покрытия и микрометеорологии . Несколько исследовательских групп в США разработали вариации методов компьютерного моделирования: штаб-квартира Caltrans в Сакраменто, Калифорния ; группа ESL Inc. в Саннивейле, Калифорния ; группа Bolt, Beranek и Newman [3] в Кембридже, Массачусетс , и исследовательская группа в Университете Флориды . Возможно, самой ранней опубликованной работой, в которой научно разработан конкретный шумозащитный барьер, было исследование для Foothill Expressway в Лос-Альтосе, Калифорния . [4]
Многочисленные тематические исследования по всей территории США вскоре затронули десятки различных существующих и планируемых автомагистралей. Большинство из них были заказаны государственными департаментами автомагистралей и проведены одной из четырех исследовательских групп, упомянутых выше. Закон о национальной политике в области охраны окружающей среды США , принятый в 1970 году, фактически предписал количественный анализ шумового загрязнения от каждого проекта федерального закона о шоссейных дорогах в стране, стимулируя разработку и применение модели шумозащитных барьеров. С принятием Закона о контроле шума 1972 года [5] спрос на проектирование шумозащитных барьеров резко возрос из-за множества побочных эффектов регулирования шума .
К концу 1970-х годов более дюжины исследовательских групп в США применяли похожую технологию компьютерного моделирования и рассматривали не менее 200 различных мест для шумозащитных барьеров каждый год. По состоянию на 2006 год [обновлять]эта технология считается стандартом в оценке шумового загрязнения от автомагистралей. Характер и точность используемых компьютерных моделей почти идентичны оригинальным версиям технологии 1970-х годов.
В большинстве шумозащитных экранов имеются небольшие и специально оставленные зазоры, позволяющие пожарным получить доступ к близлежащим пожарным гидрантам и протянуть пожарные шланги , которые обычно обозначаются знаком, указывающим на ближайшую перекресток, и пиктограммой пожарного гидранта, хотя в некоторых зазорах между гидрантами шланги прокладываются через небольшие водопропускные каналы под стеной.
Акустическая наука о проектировании шумозащитных барьеров основана на рассмотрении воздушной трассы или железной дороги как линейного источника . [ сомнительно – обсудить ] Теория основана на блокировке движения звуковых лучей к определенному рецептору ; однако необходимо учитывать дифракцию звука. Звуковые волны изгибаются (вниз), когда они проходят через край, например, вершину шумозащитного барьера. Барьеры, которые блокируют линию видимости шоссе или другого источника, поэтому будут блокировать больше звука. [6] Еще больше усложняет ситуацию явление рефракции , изгиба звуковых лучей в присутствии неоднородной атмосферы . Сдвиг ветра и термоклин создают такие неоднородности. Моделируемые источники звука должны включать шум двигателя , шум шин и аэродинамический шум, все из которых различаются в зависимости от типа и скорости транспортного средства.
Шумозащитный барьер может быть построен на частной земле, на общественной полосе отвода или на другой общественной земле. Поскольку уровни звука измеряются с использованием логарифмической шкалы , снижение на девять децибел эквивалентно устранению приблизительно 86 процентов нежелательной звуковой мощности.
Для звуковых барьеров можно использовать несколько различных материалов. К таким материалам относятся каменная кладка, земляные работы (например, земляная насыпь ), сталь, бетон, дерево, пластик, изоляционная вата или композиты. [7] Стены, сделанные из поглощающего материала, смягчают звук иначе, чем твердые поверхности. [8] Также можно сделать шумовые барьеры с активными материалами, такими как солнечные фотоэлектрические панели, чтобы вырабатывать электроэнергию, а также снижать шум от транспорта. [9] [10] [11]
Стена с пористым поверхностным материалом и звукопоглощающим наполнением может быть поглощающей, когда мало или совсем не отражается шум обратно к источнику или в другое место. Твердые поверхности, такие как кладка или бетон, считаются отражающими, когда большая часть шума отражается обратно к источнику шума и дальше. [12]
Шумовые барьеры могут быть эффективными инструментами для снижения шумового загрязнения , но некоторые местоположения и топографии не подходят для использования шумовых барьеров. Стоимость и эстетика также играют роль в выборе шумовых барьеров. В некоторых случаях проезжая часть окружается шумопоглощающей конструкцией или выкапывается в туннель с использованием метода выемки и закрытия .
Потенциальные недостатки шумозащитных экранов включают в себя:
Было показано, что придорожные шумозащитные экраны снижают уровень концентрации загрязнения воздуха вблизи дороги . В пределах 15–50 м от обочины дороги уровень концентрации загрязнения воздуха с подветренной стороны шумоизоляционных экранов может быть снижен до 50% по сравнению со значениями на открытой дороге. [13]
Шумовые барьеры заставляют шлейфы загрязнения, исходящие от дороги, двигаться вверх и через барьер, создавая эффект возвышенного источника и усиливая вертикальное рассеивание шлейфа. Замедление и отклонение начального потока шумовым барьером заставляют шлейф рассеиваться горизонтально. С подветренной стороны барьера создается высокотурбулентная зона сдвига , характеризующаяся медленными скоростями и рециркуляционной полостью, что еще больше усиливает рассеивание; это смешивает окружающий воздух с загрязняющими веществами по ветру за барьером. [14]
Медиа, связанные с Шумозащитными барьерами на Wikimedia Commons
.jpg/1280px-Rieder_360%C2%B0_-_die_niedrige_L%C3%A4rmschutzwand_(3).jpg)