Методические рекомендации по оценке необходимого снижения звука у населенных пунктов и определению требуемой акустической эффективности экранов с учетом звукопоглощения

3. Определение требуемой акустической эффективности экранов с учетом звукопоглощения

3.1. Одним из наиболее эффективных строительно-акустических средств защиты от транспортного шума селитебной территории и застройки является сооружение придорожных шумозащитных экранов.

3.2. Основным оценочным параметром экрана является его акустическая эффективность, на которую оказывают влияние многие факторы, характеризующие как сам экран, так и источник шума, и параметры окружающей среды.

Особую роль при этом играют факторы, связанные со звукопоглощением в среде. Механизмы этого поглощения могут быть различными, связанными с поглощением звука атмосферой, влиянием ветра, влажности воздуха, температурных градиентов, турбулентностей, зеленых насаждений и т.п.

3.3. Факторный анализ условий распространения шума автотранспортных потоков в окружающей среде при наличии экранов и с учетом звукопоглощения характеризует рассматриваемый сложный процесс во взаимосвязи с физическими явлениями, к числу которых в первую очередь следует отнести: расхождение звуковой энергии или дивергенцию, интерференцию, дифракцию, поглощение звука элементами внешней среды и др. Все эти явления оказывают существенное влияние на звуковое поле на селитебной территории и в застройке и должны учитываться при его расчете.

Картина значительно усложняется, когда на пути звуковых лучей от транспортной магистрали до расчетной точки имеются экранирующие сооружения. В качестве таких сооружений могут выступать холмы, насыпи, овраги, выемки, здания, искусственные стенки и т.п., за которыми образуется акустическая тень. Теоретически уровень звука в акустической тени должен быть значительно ниже уровня шума источника (на величину звукоизоляции экранирующей конструкции). Однако в зоне звуковой тени шум от магистрали, экранируемой экраном, исключается не полностью.

Проникание звуковой энергии за экран зависит от соотношения между размером препятствия и длиной волны. Чем больше длина звуковой волны , тем меньше при данном размере препятствия область тени.

3.4. Проникание звука за экран обусловлено дифракцией звука на верхней и боковых (при не очень длинных экранах) кромках экрана. Строгий расчет дифракции звука на экране в общем виде представляет очень сложную задачу, разрешимую лишь для отдельных частных случаев. Одно из таких частных решений было получено Зоммерфельдом и Макдональдом [1] применительно к полубесконечному экрану:

              ,                                      (3.1)

где

;                                                         

;                                                   

, при ,                                                 

и - в остальных случаях;                                          

, при ,                                              

и - в остальных случаях;                                       

;                                                                  

;                                                                  

;                                                                    

- функция Ганкеля первого рода первого порядка;

, , - цилиндрические координаты точечного источника шума;

, , - цилиндрические координаты расчетной точки.

Несколько более точные результаты, в том числе и для линейных источников, могут быть получены с помощью теории дифракции Френкеля-Кирхгофа [2]

                                                ,                                                   (3.2)

     
где

                                         (3.3)

     

где , , , - интегралы Френеля.

Впоследствии Маекавой [3], на основании обобщения многочисленных экспериментальных данных, была разработана более удобная для практического применения формула, дающая небольшую погрешность:

                                      ,                                      (3.4)

     
где - число Френеля.

Сравнение результатов расчетов по (3.4) с экспериментальными данными показало, что погрешность не превышает 3 дБ, что является достаточно хорошей точностью при акустических расчетах.