Зонирование города Шелехова Иркутской агломерации на основе оценки акустического загрязнения

Полный текст

Введение Шелехов - промышленно-транспортный город Иркутской агломерации, через который проходит федеральная трасса Р-258 «Байкал» (Иркутск - Улан-Удэ - Чита) в связи, с чем автотранспорт здесь является круглосуточным источником шума. В транспортном потоке Шелехова отмечается большое количество транзитных грузовых автомобилей и автобусов. В городе достаточно развитая система городского транспорта, в которой, в основном, работают маршрутные такси. Через г. Шелехов проходит Транссибирская магистраль, расположено две железнодорожные станции. В рамках развития Иркутской агломерации и программы «Большой Иркутск» планируется соединить Шелехов, Иркутск и Ангарск линиями скоростного трамвая[5] [1]. Авторами [2] проанализированы статистические данные о реакции арендаторов жилья на шум от автотранспорта в Сингапуре после пандемии COVID-19, показывающие увеличение предпочтения людьми тишины примерно на 10 % с 2019 по 2020 г. Новая бизнес-модель работы на дому и растущий трафик от служб доставки объясняют эту тенденцию. Так, из-за транспортного шума арендная плата за жилье, расположенное вблизи автомобильных дорог, сразу после вспышки пандемии снизилась на 3,8 %, а через год - на 12,7 %. Многие ученые пытаются разработать математические модели шума для изучения взаимосвязи между уровнем звукового давления и пространственно-временными параметрами. Авторами [3] создана модель с использованием метода множественной линейной регрессии для прогнозирования акустического загрязнения на магистральных дорогах Мешхеда - крупнейшего центра религиозного туризма в Иране, который ежегодно посещают порядка двадцати девяти миллионов человек. В [4] предпринята попытка спрогнозировать будущий уровень шума в зависимости от роста транспортных средств в Мумбаи с применением математической модели. Кроме того, проведенные исследования [5-8] позволили установить, что шум является фактором экологического риска, оказывающим комплексное негативное воздействие на здоровье населения в условиях городской среды. Так, возникает проблема обеспечения акустической безопасности урбанизированных территорий. Одной из главных причин акустического загрязнения в г. Шелехове служит рост числа источников шума. Кроме того, проведенные исследования [2] позволили установить, что шум является фактором экологического риска, оказывающим комплексное негативное воздействие на здоровье населения в условиях городской среды. Возникает проблема обеспечения акустической безопасности урбанизированных территорий, в том числе и в городе Шелехове. Методы исследования С целью выявления шумовой нагрузки в г. Шелехове в период 2016-2020 гг. проводились натурные наблюдения за составом и интенсивностью движения автотранспортных средств в дневное и ночное время, а также осуществлены инструментальные замеры уровня звукового давления с помощью шумомеров Testo 816. Измерения уровня шума проводились по методике[6]. По результатам проведенных исследований была сформирована и зарегистрирована база данных шумовых характеристик улично-дорожной сети [9]. Данные об уровнях шума были обработаны с помощью методов математической статистики. Результатом проведенных расчетов явилось зонирование территории г. Шелехова по уровню акустического загрязнения. Для выполнения работы по созданию карт шумового загрязнения применялась программа QGIS. Слои картографического проекта OpenStreetMap выступали в качестве исходных пространственных данных в программу. При создании карт в слоях исходных подложек были использованы данные натурных обследований уровней шума, зафиксированных в точках, координаты которых были отсняты с помощью GPS навигатора «Garmin Dakota 20». Результаты и их обсуждение В результате проведенных натурных обследований установлено, что автотранспортные средства всех категорий фиксируются практически в одинаковом количестве как в утренние и вечерние часы «пик», так и дневное время. По интенсивности движения наиболее загружены центральная часть города и трасса Р-258 «Байкал», наименее загруженными оказались окраины города. В дневное время в Шелехове создается максимальный уровень шума, изменяющийся в интервале (80-85] дБА, минимальный - в интервале (65-70] дБА (табл. 1). Наибольший уровень шума, зафиксированный в городе в ночное время, изменяется в интервале (75-80] дБА, наименьший - в интервале [60-65] дБА (табл. 1). Такие уровни шума фиксируются на тех же участках дорог, которым соответствуют уровни шума, изменяющиеся в интервалах (80-85] и [65-70] дБА, согласно измерениям, проведенным в дневное время. На рис. 1-2 представлены результаты зонирования территории г. Шелехова по уровню акустического загрязнения в дневное и ночное время, соответственно. Таким образом, в дневное время на территории г. Шелехова создается максимальный уровень шума, равный 80-85 дБА, в ночное время - 70-75 дБА, что значительно превышает установленные санитарные нормы[7]. Средний уровень шума, которому подвержены жители Шелехова, составляет 65 дБА. Территория города находится в зоне повышенного шумового дискомфорта как в дневное, так и ночное время. Норматив, установленный для дневного времени, превышен в 1,5 раза, для ночного времени - 1,7 раза[8]. В табл. 2 представлены характеристики уровней звукового давления на главных (наиболее загруженных - где регистрируется порядка 5000-6000 авт./ч) и второстепенных (наименее загруженных - 100-500 авт./ч) автомобильных дорогах г. Шелехова, полученные на основе статистической обработки данных инструментальных замеров шума. Анализ средних квадратических отклонений и коэффициентов вариации (< 17 %) показал удовлетворяющую статистическую однородность как на главных, так и на второстепенных дорогах города. Что касается коэффициентов асимметрии: на главных автодорогах отмечается левая асимметрия, обусловленная большими значениями уровня звукового давления. На второстепенных же автодорогах прослеживается правая асимметрия, определяемая наименьшим разбросом значений уровня звукового давления. Рис Рис. 1. Карта уровня шума улично-дорожной сети г. Шелехова (дневное время). Источник: построена автором в программе QGIS по результатам проведенных инструментальных измерений. Fig Figure 1. The noise level map of the road network of the city of Shelekhov (daytime) Рис. 1. Карта уровня шума улично-дорожной сети г. Шелехова (дневное время). Source: built by the author in the QGIS program based on the results of instrumental measurements. Рис Рис. 2. Карта уровня шума улично-дорожной сети г. Шелехова (ночное время) Источник: построена автором в программе QGIS по результатам проведенных инструментальных измерений Fig Figure 2. The noise level map of the road network of the city of Shelekhov (nighttime) Source: built by the author in the QGIS program based on the results of instrumental measurements. Таблица 1. Результаты замеров уровня шума на участках улично-дорожной сети в Шелехове Уровень шума, дБА Участок автодороги с зафиксированным уровнем шума (80-85] - дневное время (75-80] - ночное время Въезд в город (Трасса Р-258 «Байкал»), ул. Кабельщиков - Трасса Р-258 «Байкал» (75-80] - дневное время (70-75] - ночное время Центральный проспект - Трасса Р-258 «Байкал», проспект Металлургов - проспект Строителей и Монтажников - Трасса Р-258 «Байкал», ул. Мира - ул. Вокзальная - Трасса Р-258 «Байкал», ул. Известковая - Трасса Р-258 «Байкал» (70-75] - дневное время (65-70] - ночное время Ул. Кольцевая - Центральный проспект, ул. Белобородова - Центральный проспект - бульвар Созидателей, ул. Индустриальная - ул. Кабельщиков, проспект Металлургов - ул. Индустриальная, проспект Строителей и Монтажников - ул. Индустриальная, проспект Строителей и Монтажников - Восточный проезд, ул. Вокзальная - Привокзальный мкр-н (Гончарово), ул. Александра Невского - ул. Мира, 6-й квартал, ул. Александра Невского - ул. Ленина, ул. Орловских Комсомольцев - ул. Сибирякова, ул. Ленина - ул. Леонида Кулика, ул. Островского - Трасса Р-258 «Байкал», выезд из города в направлении г. Иркутска (Култукский тракт) [65-70] - дневное время [60-65] - ночное время Ул. Кольцевая - бульвар Созидателей, ул. Кабельщиков - ул. Энергетиков, ул. Энергетиков - Центральный проспект, ул. Южная - ж/д, ул. Трудовая - ул. Известковая, ул. И. Кочубея - ул. О. Кошевого, ул. О. Кошевого - ул. Котовского, ул. Ленина - ул. Паньжина, ул. Ленина - ул. Л. Кулика, ул. Л. Кулика - ул. Мира, ул. Иркутная - ул. Олхинская - ул. Котовского Table 1. Results of noise level measurements on sections of the road network in Shelekhov Noise level, dBA Road section with fixed noise level (80-85] - daytime (75-80] - night time Entrance to the city (Route R-258 «Baikal»), st. Cablemen - Highway R-258 «Baikal» (75-80] - daytime (70-75] - night time Central Avenue - Route R-258 «Baikal», Metallurgists Avenue - Avenue of Builders and Installers - Route R-258 «Baikal», st. Mira - st. Vokzalnaya - Highway R-258 «Baikal», st. Izvestkovaya - Highway R-258 «Baikal» (70-75] - daytime (65-70] - night time St. Ring - Central Avenue, st. Beloborodova - Central Avenue - Creators Boulevard, st. Industrial - st. Kabelshchikov, Metallurgov Avenue - st. Industrialnaya, Prospekt Builders and Installers - st. Industrialnaya, Prospekt Builders and Installers - Vostochny passage, st. Vokzalnaya - Station microdistrict (Goncharovo), st. Alexander Nevsky - st. Mira, 6th quarter, st. Alexander Nevsky - st. Lenina, st. Orlovsky Komsomol - st. Sibiryakova, st. Lenin - st. Leonid Kulik, st. Ostrovsky - Highway R-258 «Baikal», exit from the city in the direction of Irkutsk (Kultuksky tract) [65-70] - daytime [60-65] - night time St. Ring - Boulevard of the Creators, st. Kabelshchikov - st. Energetikov, st. Energetikov - Central Avenue, st. South - railway, st. Labor - st. Lime, st. I. Kochubey - st. O. Koshevoy, st. O. Koshevoy - st. Kotovsky, st. Lenin - st. Panzhina, st. Lenin - st. L. Kulik, st. L. Kulik - st. Mira, st. Irkutnaya - st. Olkhinskaya - st. Kotovsky Таблица 2. Характеристики звукового давления в городе Шелехове / Table 2. Sound pressure characteristics in Shelekhov Тип автодорог / Road type Ȳ, дБА dBA Ме, дБА dBA Мо, дБА dBA А Ϭ, дБА dBA Max, дБА dBA Min, дБА dBA Ʋ, % Главные / Main 76,33 80,00 82,00 -0,86 (л.а.) (l.a.) 7,87 85,00 60,00 10,31 Второстепенные / Secondary 67,71 67,00 65,00 0,04 (п.а.) (r.a.) 4,33 75,00 60,00 6,40 Примечание: Ȳ - среднее значение; Ме - медиана; Мо - мода; Max - максимальное значение; Min - минимальное значение; А - коэффициент асимметрии; л.а. - распределение звукового давления асимметрично (левая асимметрия); п.а. - распределение звукового давления асимметрично (правая асимметрия); Ϭ - среднее квадратическое отклонение; Ʋ - коэффициент вариации. Note: Ȳ - mean value; Me - median; Mo - mode; Max - maximum value; Min - minimum value; A - coefficient of asymmetry; l.a. - sound pressure distribution is asymmetrical (left asymmetry); r.a. - distribution of sound pressure is asymmetrical (right asymmetry); Ϭ - standard deviation; Ʋ - coefficient of variation. На рис. 3-4 представлены графики суточного распределения уровня шума на главных и второстепенных автомобильных дорогах г. Шелехова. Рис Рис. 3. Суточное распределение уровня шума на главных автомобильных дорогах г. Шелехова Figure 3. Daily distribution of noise level on the main highways of Shelekhov Рис Рис. 4. Суточное распределение уровня шума на второстепенных автомобильных дорогах г. Шелехова Figure 4. Daily distribution of noise level on secondary roads of Shelekhov В суточном распределении уровня шума на главных дорогах города выделяются два максимума: утренний и вечерний, соответствующие наибольшему количеству автотранспортных средств, зафиксированному на автодорогах во время проведения натурных видеонаблюдений. На второстепенных дорогах максимумы выражены неярко. Так, в Шелехове на главных автодорогах максимумы звукового давления, равные 85 дБА, были отмечены в 10.00 и 19.00 ч, на второстепенных - в 9.00 и 18.00 ч (75 дБА). Заключение Для снижения сверхнормативного шума, сохранения акустически благополучных территорий города Шелехова необходимо разработать стратегический план мероприятий, который предполагает принятие комплекса архитектурно-планировочных и логистических решений. Архитектурно-планировочные решения: - размещение жилых строений не вдоль автомобильных дорог, а под углом (с учетом требований освещенности и ветрового режима на территории города); - планирование «глухих» фасадов у домов, выходящих на автодорогу с интенсивным движением или размещение на этих сторонах нежилых помещений с временным пребыванием в них людей; - кольцевое размещение зданий при строительстве с ограничением въезда во внутридворовое пространство; - учет геоморфологических особенностей территории и использование положительных форм рельефа в качестве естественного природного экрана или, напротив, прокладка новых трасс в пониженных участках рельефа (корректировка продольного и поперечного профилей улиц: нивелировка продольного профиля улицы позволяет не менять скорость автомобиля на всей ее протяженности за счет трассирования с использованием существующих форм рельефа); - перепланировка образовательных учреждений, в том числе дошкольных, находящихся в зонах акустического загрязнения, особенно в тех случаях, когда прогулочные зоны в детских садах расположены практически на обочинах улиц с интенсивным движением автомобильного транспорта (например, ул. Энергетиков, ул. Кабельщиков, ул. Тимофея Панжина); - озеленение территорий, прилегающих к проезжей части и между встречными полосами транспортной магистрали, следует проводить с учетом оптимальной средозащитной функции, климатических особенностей территорий, расстояния от автомобильных дорог, видового состава и типа древесно-кустарниковой растительности [10]. Логистические решения: - модернизация и расширение магистральной инфраструктуры - перенаправление транзитных потоков за пределы населенного пункта, так, в Шелехове необходимо осуществить строительство объездной дороги, которая позволит транзитному транспорту двигаться в обход города, а следовательно, снизить нагрузку на внутригородские дороги, результаты проведенных натурных обследований позволяют прийти к выводу, что перенос автомобильных дорог от жилых домов и офисов позволит сократить уровень шума в среднем на 8 дБА; - перераспределение внутригородских потоков с учетом видового состава (запрет на движение по отдельным улицам грузового транспорта), на некоторых дорогах уже введен запрет на въезд большегрузных автомобилей в определенные часы, однако этого недостаточно. Таким образом, строительство объездных автомобильных дорог для пропуска части транспортного потока, включая транзитный, а также приведение параметров улично-дорожной сети в соответствие с интенсивностью движения является одним из важных направлений развития транспортного узла г. Шелехова и Иркутской агломерации в целом.

Об авторах

Светлана Александровна Новикова

Иркутский государственный университет путей сообщения

Автор, ответственный за переписку.
Email: eco-science@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2534-3379
SPIN-код: 8593-1545

старший преподаватель кафедры техносферной безопасности

Российская Федерация, 664074, Иркутск, ул. Чернышевского, д. 15

Список литературы