/ = Р/2тгт. (7.13)

В этом случае интенсивность обратно пропор­циональна расстоянию между источником шума и приемником (точкой наблюдения), т. е. снижение уровня звукового давления составляет тольк 3 дБ при удвоении расстояния от источника.

На распространение шума и звука в атмосфе­ре над поверхностью земли кроме рассмотренных выше зависимостей от расстояния влияет целый ряд других факторов: так, ветровые и температур­ные градиенты изменяют направление распределе­ния звуковых волн, турбулентность нарушает их, а вязкость воздуха вызывает дополнительное погло­щение. При этом последний фактор в первую оче­редь влияет на затухание высоких частот.

Кроме того, при распространении шума над поверхностью земли происходит поглощение звука поверхностью, которое необходимо учитывать при расчетах и проектировании.

Распространение шума на терри­тории застройки — сложный процесс, характеризующийся такими явления­ми, как дивергенция, интерференция, дифракция, рефракция, рассеяние, по­глощение звука элементами внешней среды и др. Все эти явления оказы­вают существенное влияние на звуко­вое поле застройки и должны учиты­ваться при его расчете. Особого рас­смотрения требуют закономерности распространения звуковых волн таких наиболее типичных комплексных ис­точников шума на территории жилой застройки, как транспортные потоки.

ЗА

Рис. 7.14. Распространение 1 ~ линейный источник

Звука от линейного источ — мощностью Р, деленной на ника длину; А — площадь

В реальных условиях застройки целесообразно использовать эмпириче­ские зависимости, установленные на основе статистической обработки боль­ших массивов результатов натурных исследований распространения шума на примагистральных территориях с типичными покрытиями. На рис. 7.15 показана зависимость снижения экви­валентною уровня звука, учитываю­щая расхождение звуковой энергии и влияние поверхности территории и по­глощения звука в воздухе. Снижение эквивалентного уровня звука транс­портного потока на расстояниях 25— 500 м под влиянием этих факторов можно также определить по формуле

ALs = 14 lg 5/25, (7.14)

Где S — расстояние между осью улицы и расчетной точкой, м.

Как видно, при каждом удвоении расстояния снижение эквивалентного уровня збука составляет 4,2 дБА.

Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 299

На распространение звуковых волн в приземном пространстве влияют так­же зеленые насаждения. Роль расти­тельности типа травы в затухании зву­ка заключается лишь в изменении структуры верхнего слоя почвы, по­вышении степени ее пористости. Зе­леные насаждения в виде деревьев и кустарников наряду с изменением

300 Часть III. Архитектурная акустика

Ш «

Ъ <

? я

С

? ?

>* Ш

X

X ш

X

О

30

7,5

10

15

50 80

40

80 100 125 150 195


РАССТОЯНИЕ, М

Рис. 7.15. Снижение экви­валентного уровня звука транспортных потоков на примагистральных террито­риях в зависимости от расстояния от оси пер­вой полосы движения

Структуры почвы, ведущем к измене­нию ее импеданса, служат своеобраз­ными рассеивателями и поглотителями звуковой энергии.

Большие различия в методических подходах к исследованию затухания звука в зеленых насаждениях послу­жили причиной появления в литера­туре противоречивых данных об их эффективности. Так, шумозащитная эффективность плотной полосы зеле­ных насаждений шириной 31 м оце­нена от 5 до 15—25 дБ. Большинство авторов рассчитывают постоянную за­тухания звука на единицу расстояния. В зависимости от ширины, плотности, дендрологического состава, структуры полосы и других факторов эта вели­чина изменяется в больших пределах.

Транспортных средств при интенсивности движе­ния, авттЫ:

I — менее 500; 2 — 500-1000; 3 — 1000—2000; 4 — свыше 2000

Постоянная затухания звука, из­меренная для зеленых насаждений ле­сов и парков, изменяется от 0,01 до 0,065 дБ/м при ширине полос от 10 до 140 м. Максимальное снижение уровня звука, равное 8,5 дБА, полу­чено за полосой шириной 90 м. Сни­жение уровня звука полосами зеленых насаждений максимальной ширины (140 м) обычно составляет 6—

6,5 дБ А. Затухание шума точечных источников в зеленых насаждениях происходит более интенсивно, чем ли­нейных. Эффективность зеленых на­саждений в большой степени зависит также от частотного характера шума, высоты источника шума и точки при­ема над поверхностью территории, а также от типа покрытия поверхности, относительно которого она определена.

Обширные целенаправленные исс­ледования снижения зелеными насаж­дениями шума потоков автомобильного транспорта и железнодорожных поез­дов проведены только в последние го­ды. Они показали, что плотные полосы деревьев и кустарников шириной 15— 40 м и общей высотой 5—12 м, рас­положенные вдоль автомобильных и железнодорожных дорог, позволяют снизить эквивалентный уровень звука дополнительно на 2—5 дБА по срав­нению со снижением этой величины над участком такой же ширины, но покрытым травой.

Эффективность полос деревьев и кустарников можно считать пропорци­ональной их ширине только в диапа­зоне высоких частот и лишь с неко­торым приближением.

В условиях застройки вблизи ис­точника шума и точки приема, как правило, расположены здания или ка­кие-либо сооружения. В этом случае необходимо учитывать вклад отражен­ной от их плоскостей звуковой энер­гии. Если размеры отражающих пло­скостей значительно превышают длину звуковой волны, для расчета уровня шума используют метод мнимых ис­точников (см. гл. 9).

Значительное влияние на распро­странение шума оказывают естествен­ные и искусственные элементы рель­ефа местности (холмы, насыпи, выем­ки и т. п.), различные стенки, здания и другие препятствия, которые чаще всего рассматриваются как акустиче­ские или шумозащитные экраны.

Если между источниками шума и точкой наблюдения располагается та­кой экран-барьер, то за ним образу­ется так называемая звуковая тень. Однако в зоне звуковой тени шум от источника исключается не полностью. Происходит частичное огибание зву­ком препятствия (экрана), которое объясняется явлением дифракции.

Явление дифракции состоит в том, что соглас­но принципу Гюйгенса каждый элемент объема или частица среды, в которой распространяется звук, становится центром (источником) элемен­тарных сферических волн. Вследствие этого на­блюдается частичное проникание звуковой энер­гии в область звуковой тени за препятствием. Сте­пень проникания звуковых волн в область звуковой тени зависит от соотношения между размером пре­пятствия и длиной волны: чем больше длина звуко­вой волны, тем меньше при данном размере препят­ствия область тени за ним. В отчетливой форме дифракция обнаруживается в том случае, когда размеры огибаемого препятствия соразмерны с длиной волны.

Снижение звука благодаря экрани­рованию может достигать 20 дБА и более. На сравнительно небольшом расстоянии за экраном (40—50 м) оно достаточно велико, поэтому защита от шума экранирующими препятствиями представляется наиболее рациональной из всех имеющихся средств уменьше­ния шума в открытом воздушном про­странстве.

Распространение шума в помеще­нии. В большинстве случаев источники шума установлены в закрытых поме­щениях. При излучении шума звуко­вые волны в помещении распростра­няются беспрепятственно только до ог­раждений, затем они многократно от­ражаются от них. Воздушный объем в помещении под действием прямых волн от источника и волн, отраженных от всех ограждений, приходит в коле­бательное движение.

С физической точки зрения замк­нутый воздушный объем, ограничен­ный поверхностями, способными в той или иной мере поглощать падающую на них звуковую энергию, представ­ляет собой линейную колебательную систему с определенным спектром соб­ственных частиц и с декрементами, характеризующими быстроту затуха­ния каждого из собственных колебаний системы.

Если размеры помещения не слиш­ком малы по сравнению с длиной вол­ны, то собственные частоты распола­гаются настолько плотно, что любая составляющая спектра источника шу­ма может возбудить целый ряд собст­венных колебаний объема.

Основным понятием статистической теории является диффузное звуковое поле, которое харак­теризуется изотропностью и однородностью (рис. 7.16).

Первое свойство поля — равенство средних потоков энергии по различным направлениям, вто­рое — равномерное распределение звуковой энер­гии по объему помещения.

После включения источника шума происхо­дит процесс возрастания содержащейся в помеще­нии звуковой энергии по закону

CS

———————————— t in (1 — а)

4 Р 4К

О (f) =———————— [1-е ],

СЛ

(7.15)

Где Р — звуковая мощность источника шума, Вт; t — текущее время; А — сс S — общее звукопогло­щение в помещении, м2; с — скорость звука в воз­духе, м/с; V — объем помещения, м3; S — общая площадь ограждающих поверхностей, м2; ос — средний коэффициент звукопоглощения.

Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 301

С течением времени наступает равновесное состояние, когда в помещении поглощается столь —

На высоких частотах (выше 2000 Гц) нужно учитывать, что звуковая энергия поглощается не только при отражениях, но и на пути свободного пробега из-за вязкости и теплопроводности возду­ха. Более общая формула времени реверберации имеет вид



.