«Карта шумовой нагрузки застроенной территории»

ПРОЕКТ ПО СОЦИАЛЬНОМУ НАПРАВЛЕНИЮ ВНЕУЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Карта шумовой нагрузки застроенной территории

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение 3
2. Аннотация 4
3. Теоретическая часть 5
4. План работы над проектом 7
5. Ресурсное обеспечение проекта 8
6. Методика выполнения работ 9
7. Анализ полученных результатов 10
8. Выводы 11
9. Список литературы 12
10. Приложение №1 Каталог координат  13
11. Приложение №2 Фотоматериалы  15
12. Приложение №3 Карта шумовой нагрузки 19

 

Введение

Различные источники шума оказывают разное влияние на состояние здоровья человека. Нахождение человека в тихом месте обеспечивает нормальную работу центральной нервной системы и органов слуха. Наиболее оптимальными для человеческого слуха являются естественные шумы. Общий шум обычно состоит из различных источников, расположенных как далеко, так и близко. Территория Школы 1534 расположена в 170 м от улицы Профсоюзная и в 150 м от улицы Дмитрия Ульянова.  Основная шумовая нагрузка на территории Школы определяется именно шумом от автодорог. Шум от автодороги является прерывистым шумом, возникающим в определенные временные интервалы. Актуальные карты распределения шумовой нагрузки по локальным участкам города Москвы отсутствуют. Расположение Школы 1534 в относительной близости от загруженных магистралей, наличие мобильных приложений по измерению шума, а также измерительного оборудования на балансе Школы определило идею изучения шумовой обстановки с картированием полученных результатов.

Аннотация

 Цель проекта – создание наглядного материала (карты) распределения шумовой нагрузки внутри закрытой дворовой территории. На основе наглядного материала объективно оценить степень снижения шума внутри закрытого двора, расположенного в непосредственной близости от основных автомагистралей и на отдаленной от автомобильных дорог дворовой территории (территория Школы 1534).

Задачи проекта:

• Изучение принципа работы шумомера и процесса работы с ним;
• Выбор репрезентативных точек измерения;
• Проведение измерений шумомером и с помощью бесплатного мобильного приложения Sound Meter в разное время суток;
• Обработка результатов измерений, сравнение данных разных приборов;
• Анализ полученных результатов;
• Создание карты шумовой нагрузки внутри закрытой дворовой территории и территория Школы 1534;
• Определение самого тихого места в отдельно взятом дворе.

Гипотеза – уровень шума внутри дворовой территории существенно ниже, чем вдоль автомобильных дорог, наиболее тихое место расположено в центральной части дворовой территории.

Работа над проектом проводилась в период с 22 января по 1 апреля 2018 года.

Теоретическая часть

 Шум – совокупность непериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум – это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. Громкость ниже 80 дБ обычно не влияет на органы слуха, громкость от 0 до 20 дБ – очень тихая; от 20 до 40 – тихая; от 40 до 60 – средняя; от 60 до 80 – шумная; выше 80 дБ – очень шумная [1].

Шумы подразделяются нестационарные и нестационарные.

По характеру спектра шумы подразделяют на:

• широкополосный шум с непрерывным спектром шириной более 1 октавы;
• тональный шум, в спектре которого имеются выраженные тона. Выраженным тон считается, если 1/3 октавных полос частот превышает остальные не менее чем на 10 дБ [6].

По частоте (Гц) шумы подразделяются на:

• низкочастотный (<300 Гц)
• среднечастотный (300–800 Гц)
• высокочастотный (>800 Гц)

По временны́м характеристикам

• постоянный;
• непостоянный, который делится на колеблющийся, прерывистый и импульсный [6].

По природе возникновения

• Механический
• Аэродинамический
• Гидравлический
• Электромагнитный [7]

Шумомер – прибор для объективного измерения уровня звука [2]. Уровень звука не является уровнем громкости. В России на шумомеры действует ГОСТ Р 53188.1-2008 [3]. Стандарт устанавливает требования к электроакустическим характеристикам для приборов, предназначенных для измерения звука.

Шумомер содержит ненаправленный микрофон, усилитель, корректирующие фильтры, детектор, интегратор (для интегрирующих шумомеров) и индикатор. Фактически шумомер представляет собой микрофон, к которому подключен вольтметр, отградуированный в децибелах. Поскольку электрический сигнал на выходе с микрофона пропорционален исходному звуковому сигналу, прирост уровня звукового давления, воздействующего на мембрану микрофона, вызывает соответствующий прирост напряжения электрического тока на входе в вольтметр, что и отображается посредством индикаторного устройства, отградуированного в децибелах [5].

В настоящее время, для оперативного контроля шумовой обстановки применяют ГОСТ Р 53187-2008 Акустика. Шумовой мониторинг городских территорий [8]. Для города Москва максимально допустимый уровень шума на территории возле дома не должен превышать 70 децибел в дневное время и 60 децибел (дБ) в вечернее. Норма шума уличного движения до 80 дБ [4]. Для сравнения тихий шелест листьев – 10 дБ; обычная речь человека – 40 дБ; громкие разговоры – 70 дБ; громкий крик – 75 дБ; перфоратор – 95 дБ; раскаты грома – 100 дБ; самолет на старте – 130 дБ.

План работы над проектом

• Выбор территорий, различающихся по шумовой нагрузке

В качестве исследуемых территорий были выбраны два участка, на которые оказывают шумовое воздействие одни и те же источники шума.

• Выбор оборудования

В качестве измерительного оборудования использовались действующие приборы и приложения для мобильных телефонов.

• Проведение измерений на местности и обработка информации

Для наглядного представления распределения шумовой нагрузки в разное время в одних и тех же точках проведены измерения уровня шума.

• Создание карты с помощью AutodeskLand

В качестве программного комплекса для обработки полевых материалов выбран модуль к программному комплексу AutoCad, как один из самых распространенных и доступных для использования.

• Анализ полученных результатов

Анализ полученной карты позволит объективно оценить шумовую нагрузку на выбранные репрезентативные территории города Москвы.

Ресурсное обеспечение проекта

 Техника:

• Цифровая лаборатория по физике. ООО «Научные развлечения». Цифровой датчик звука двухканальный
• Шумомер Vernier Sound Level Meter SLM-BTA
• ДатчикVernier GPS Sensor VGPS
• Коммуникатор Vernier Lab Quest
• Приложение Google Play – Sound Meter для мобильного телефона

Программное обеспечение:

• Autodesk Land Desktop
• Приложение GooglePlay – Locus Map для мобильного телефона

 Методика выполнения работ

 Для исследуемой территории основным источником шумовой нагрузки являются транспортные средства (автомобили). В качестве эталонного двора был выбран закрытый с четырех сторон от автодорог жилой дом по адресу улица Дмитрия Ульянова дом 24. Измерения проводились в два этапа. В утренний час пик проведены измерения шума в характерных точках вдоль проезжей части крупных автодорог (улица Профсоюзная и улица Дмитрия Ульянова) и внутри закрытой дворовой территории (ул. Дмитрия Ульянова д. 24), а также на отдаленной от автодороги дворовой территории (ул. Кедрова д. 11 – территория Школы 1534). Измерения проводились прибором Vernier Sound Level Meter одновременно с измерением мобильным приложением Google Play – Sound Meter. В каждой точке измерений необходимо было дождаться равнозначных условий. В нашем случае, условиями измерения был постоянный поток машин. Изменение шумовой нагрузки при смене условий отмечались дополнительно. Результаты измерений сравнивались. Точки измерений позиционировались с использованием Vernier GPS Sensor и дополнительно координировались мобильным приложением Google Play – Locus Map. В дневное время проведено повторное измерение в опорных точках. Выход на точки измерения производился с помощью системы спутникового позиционирования. Результаты утренних и дневных измерений сравнивались. Полученные значения обрабатывались с помощью программного комплекса Autodesk Land Desktop. Построение карты распределения шумовой нагрузки проводилось автоматически с использованием программного комплекса.

Анализ полученных результатов

 Данный проект помог разобраться с важным для города экологическим показателем – шумовой нагрузкой – на примере отдельно взятой территории. Проанализировав результаты измерений и полученную карту, можно сделать следующие выводы:

1. Данные мобильного приложения Google Play – Sound Meter сопоставимы с данными лабораторного оборудования Vernier Sound Level Meter.
2. Измеренные значения шума (в дБ) и его распределение в утренний час пик и в обеденное время практически не отличаются, что говорит о равномерной шумовой нагрузке в течение рабочего дня.
3. Максимальные значения шума достигались на перекрестке крупных автодорог и составили 79 дБ. Полученные значения близки к пороговым значениям нормативных документов, но не превышают их.
4. Вдоль автодорог распределение шума неравномерное. Отмечены снижения до 10 дБ при наличии разворотов, увеличение до 10 дБ при начале движения автомобильного потока со светофоров.
5. Здание в среднем снижает шум от автодороги на 15-20 дБ.
6. Интерес представляет распределение шума в арках между домами. Наблюдается локальное увеличение шума внутри арки с последующим равномерным снижением.
7. Самыми тихими местами в закрытом дворе оказались внутренние угловые углубления здания со значениями в 39-42 дБ.
8. Детские площадки и прогулочная зона, расположенные в центральной части двора, также характеризуются комфортными шумовыми условиями, что способствует качественному отдыху населения. Значения шума на этих территориях составляет 43-48 дБ.
9. Таким образом выдвинутая гипотеза о расположении самого тихого места во дворе подтверждена частично. Минимальные значения шума измерены во внутренних углах двора.
10. На территории Школы 1534 шумовая нагрузка сравнима с закрытой дворовой территорией по адресу улица Дмитрия Ульянова дом 24. Значения шума изменяются в пределах 43-50 дБ. Максимальное значение в 50 дБ отмечено как в утренние часы, так и в обеденное время между двумя зданиями Школы, что объясняется отражением звуковых волн между зданиями.
    

Выводы

 По результатам проведенной работы построена карта шумовой нагрузки, наглядно демонстрирующая распределение шума на закрытой дворовой территории и на рядом расположенной отдаленной от автодороги дворовой территории. Подобные карты могут быть построены и для других территорий, что значительно увеличит осведомленность населения об уровнях шумового воздействия в районах проживания. Форма подачи результатов в виде карты является наиболее информативной для оценки распределения шумовой нагрузки. Карта может создаваться как для личного пользования населения, так и для информирования органов государственной власти об экологическом состоянии территории города. При использовании в личных целях можно решить актуальные вопросы о выборе жилья, выборе места прогулок с детьми. Проект является социально значимым, так как содержит подробную информацию о таком важном для города экологическом параметре как шум. Для органов государственной власти подобные карты могут помочь при выделении территорий под прогулочные зоны для населения, детские площадки, а также размещение разного рода учреждений, требующих минимальной шумовой нагрузки.

 Список литературы

1. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности [Электронный ресурс] // http://ohrana-bgd.narod.ru/bgdps10.html (дата обращения 16.02.2018);
2. Большая Советская Энциклопедия / ред. О.Ю. Шмидт. - М.: Советская Энциклопедия, 1992. – 921;
3. ГОСТ Р 53188.1-2008 Шумомеры. Часть 1. Технические требования;
4. Нормативы Москвы: шум в квартире [Электронный ресурс] // https://www.m24.ru/infographics/zhile/02072015/3194 (дата обращения 15.02.2018);
5. Журнал «Контрольно-измерительные приборы и системы» [Электронный ресурс] // http://www.kipis.ru/info/index.php?ELEMENT_ID=645105 (дата обращения 16.02.2018);
6. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96. «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» (утв. Постановлением Госкомэпиднадзора РФ от 31 октября 1996 г. №36);
7. Плошкин В. В. Безопасность жизнедеятельности. Часть 1. Учебное пособие. Москва-Берлин, 2015 г.;
8. ГОСТ Р 53187-2008 Акустика. Шумовой мониторинг городских территорий;
9. СанПиН 2.4.3359-16. Шум. Вибрация. Инфразвук. Ультразвук;
10. Поваляев О.А., Ханнанов Н.К., Хоменко С.В. Цифровая лаборатория по физике. Профильный уровень: Методическое руководство по работе с комплектом оборудования и программным обеспечением фирмы «Научные развлечения». Москва 2013, 68 с.

Приложение 1

Каталог координат

№	Северная широта	Восточная долгота	Уровень шума, дБ
1	55°41´11,6´´	37°34´21,3´´	73
2	55°41´14,4´´	37°34´24,7´´	76
3	55°41´14,0´´	37°34´26,9´´	79
4	55°41´13,4´´	37°34´25,7´´	49
5	55°41´12,8´´	37°34´26,3´´	64
6	55°41´12,7´´	37°34´26,5´´	46
7	55°41´12,9´´	37°34´29,5´´	70
8	55°41´11,9´´	37°34´28,9´´	47
9	55°41´11,7´´	37°34´33,0´´	77
10	55°41´11,3´´	37°34´35,3´´	71
11	55°41´10,2´´	37°34´34,1´´	58
12	55°41´08,7´´	37°34´32,8´´	49
13	55°41´07,3´´	37°34´31,4´´	47
14	55°41´10,7´´	37°34´32,3´´	46
15	55°41´11,1´´	37°34´31,7´´	45
16	55°41´10,8´´	37°34´30,5´´	45
17	55°41´10,2´´	37°34´29,3´´	46
18	55°41´10,7´´	37°34´33,3´´	39
19	55°41´09,4´´	37°34´29,6´´	44
20	55°41´09,1´´	37°34´28,8´´	47
21	55°41´08,5´´	37°34´29,1´´	46
22	55°41´08,1´´	37°34´28,3´´	51
23	55°41´07,4´´	37°34´27,9´´	47
24	55°41´07,3´´	37°34´27,4´´	47
25	55°41´06,9´´	37°34´29,1´´	46
26	55°41´06,4´´	37°34´30,3´´	50
27	55°41´06,3´´	37°34´28,4´´	45
28	55°41´06,1´´	37°34´29,1´´	46
29	55°41´05,7´´	37°34´27,9´´	48
30	55°41´05,7´´	37°34´26,6´´	48
31	55°41´05,7´´	37°34´26,9´´	44
32	55°41´05,2´´	37°34´27,9´´	44
33	55°41´04,7´´	37°34´28,4´´	46
34	55°41´04,2´´	37°34´27,9´´	45
35	55°41´04,3´´	37°34´27,4´´	46
36	55°41´04,7´´	37°34´25,6´´	45
37	55°41´05,2´´	37°34´25,2´´	42
38	55°41´05,5´´	37°34´23,6´´	48
39	55°41´05,9´´	37°34´22,6´´	46
40	55°41´12,5´´	37°34´24,9´´	47
41	55°41´11,6´´	37°34´23,7´´	48
42	55°41´13,6´´	37°34´24,1´´	71
43	55°41´12,5´´	37°34´22,9´´	70
44	55°41´11,6´´	37°34´21,8´´	73
45	55°41´10,6´´	37°34´23,4´´	66
46	55°41´11,2´´	37°34´24,4´´	50
47	55°41´11,0´´	37°34´25,5´´	45
48	55°41´12,1´´	37°34´25,7´´	47
49	55°41´12,0´´	37°34´26,7´´	48
50	55°41´11,5´´	37°34´27,8´´	46
51	55°41´11,2´´	37°34´28,9´´	44
52	55°41´10,8´´	37°34´28,0´´	41
53	55°41´09,9´´	37°34´28,9´´	46
54	55°41´09,4´´	37°34´30,3´´	44
55	55°41´10,3´´	37°34´30,8´´	44
56	55°41´10,4´´	37°34´27,5´´	42
57	55°41´09,0´´	37°34´31,4´´	42
58	55°41´09,9´´	37°34´31,6´´	45
59	55°41´10,0´´	37°34´32,3´´	44
60	55°41´13,3´´	37°34´27,1´´	70
61	55°41´12,6´´	37°34´27,9´´	46
62	55°41´11,6´´	37°34´30,4´´	50
63	55°41´07,8´´	37°34´29,7´´	46

 

Приложение 2

Используемое оборудование

Фотографии процесса измерений

    

Точки измерения в мобильном приложении Locus Map

Показания Google Play – Sound Meter