Шумовое воздействие является очень сильным дестабилизирующим фактором психологического состояния человека. Его снижение - одна из основных экосистемных услуг городской растительности.
Эффект
Шум понимается как раздражающие звуковые колебания в диапазоне частот от 16 Гц до 22 кГц. Автомобильный транспорт резко различается по интенсивности шума (дБ), так, например, легковой автомобиль высокого класса – 65–70 дБ; легковой автомобиль – 70–80 дБ; автобус – 80–85 дБ; грузовой автомобиль с дизельным двигателем – 80–95 дБ; мотоцикл – 90–95 дБ.
Снижение уровня звука установлено в придорожных лесополосах в городах и за их пределами (1-2 ряда деревьев с сомкнутыми кронами и плотностью листвы более 0,8). Такая густота достигается при использовании двухъярусной полосы деревьев и рассадке их в «шахматном» порядке.
Звук, попадая в крону зелени, переходит в другую среду, которую образуют листья. Эта среда, в свою очередь, имеет значительно высокое, чем воздух, акустическое сопротивление, отражает и поглощает звуковую энергию, преобразовывая ее в тепло. В кронах звук отражается и распределяется от массы листовых пластин. Также, уменьшение звуковой энергии достигается за счет эластичности и смещения листовых пластинок.
Поглощение звуковых колебаний придорожными лесонасаждениями зависит от расстояния между автодорогой и ПЛП, состава и структуры лесополосы.
Так, однорядная полоса шириной 10-15 м при шахматной посадке деревьев снижает уровень звука на 4-5 дБ, а при ширине 16-20 м - на 5-8 дБ. Двухрядная полоса шириной 26-30 м при расстоянии между рядами 3 м и рядами, аналогичными однорядной посадке снижают уровень звука на 10-12 дБ.
Поглощение шума происходит как в летний облиственный период, так и в зимний, безлиственный период. Средний показатель уровня шума в летний период составил 67,6 дБ, а в зимний 66,2 дБ.
Наибольшим шумопоглощающим эффектом обладают лесные полосы, представленные 4–6 рядами с участием двух или более пород. Снижение уровня шума связано с архитектоникой и биометрическими показателями листовых пластин древесно-кустарниковых растений ПЛП.
При смешении твердолиственных и мягколиственных пород с различной архитектоникой листовых пластин (ПП4, ПП5) наблюдается уменьшение уровня звука в 1,8 раза, по сравнению монокультурными ПЛП (ПП3).
Участие кустарникового пояса высотой до 1,5 м значительно увеличивает шумопоглощающие способности полос деревьев.
При этом широкие лесополосы более 30 м могут снизить уровень шума на 4-8 дБ.
В ряде исследований, посвященных шумопоглощающим способностям деревьев, в наблюдения включены такие параметры, как видимость, высота дерева, ширина лесополосы, высота приемника и источника шума, а также расстояние между ними.
Здесь: h' – высота приемника и источника шума/высота дерева, d'– расстояние между источником шума и приемником/высотой дерева и m' – ширина лесополосы/видимость. Чистый эффект снижения шума, называемый «относительным затуханием», был получен путем вычитания уровня звукового давления на каждом участке измерения за лесополосой из уровня звукового давления на равных расстояниях над открытым грунтом.
Механика измерения
Для одного из исследований, опубликованного в Landscape and Urban Planning, были выбраны шесть видов лесополос, которые широко используются в качестве живых изгородей на Тайване. Их выращивали на ровных участках. Окружающий шум поддерживался на уровне 48 ± 2 дБ. Длина каждой лесополосы превышала 50 м.
Источники шума были помещены на расстоянии 2 м от начала лесополосы. Первая площадка измерения шума была расположена в 5 м за лесополосой на линиях А и В. Последующие площадки измерения (4–12 площадок) располагались с шагом 5 м. Высота источника шума была такой же, как высота приемника. Для каждой лесополосы были протестированы различные высоты приемников и источников шума. Уровень звукового давления на каждом участке измерения на линиях А и В был усреднен. Аналогичные опыты проводились в открытом грунте возле каждой лесополосы. Разница между средним уровнем звукового давления за лесополосой и уровнем звукового давления на открытом грунте на каждом соответствующем участке измерения представляет собой чистое снижение шума или относительное затухание за счет лесополосы. Источник шума, метод измерения шума и погодные условия, использованные в этом исследовании, были такими же.
Видимость через лесополосу, то есть расстояние, на котором объект скрыт растениями, была измерена для определения плотности древесных листьев и ветвей. Исследователь А стоял с одной стороны от цепи деревьев для измерения, в то время как исследователь Б в белой перчатке протягивал руку к цепи деревьев с шагом 10 см, пока исследователь А не смог увидеть белую перчатку. Расстояние между исследователем A и B (белая перчатка) в этой точке определялось как видимость. Были усреднены два измерения в метрах для каждой из 6 исследуемых лесополос.
Действие
Когда шум встречает преграду, за преградой появляется зона шумовой тени. Затухание шума велико внутри зоны тени, но ниже вне зоны тени. Следовательно, приемник в зоне тени может обнаружить эффект снижения шума. Точка перегиба кривой, найденная в этом исследовании, должна представлять край зоны шумовой тени (для исследованных 6 лесополос Casuarina equisetifolia, точка перегиба кривой находилась на расстоянии примерно 40 м. Относительное затухание медленно снижалось с увеличением расстояния до точки поворота, но быстро снижалось после точки поворота).
Высота дерева и ширина лесополосы имели положительную взаимосвязь, а видимость имела отрицательную взаимосвязь с относительным затуханием. Кроме того, существует отрицательная зависимость между высотой приемника и источника шума с относительным затуханием. Лесополоса может вызвать дифракцию шума (огибание препятствия звуковыми волнами), следовательно, удлинить путь шума. Тогда меньшая высота приемника и источника шума означает более высокую относительную высоту дерева, больший эффект дифракции, более длинный путь шума и большее снижение шума. Отрицательная корреляция между расстоянием и относительным затуханием существует из-за быстрого уменьшения эффекта шумоподавления за пределами зоны тени.
Лесополосы имеют хороший эффект шумоподавления, когда отношение высоты приемника и источника шума к высоте дерева составляет 1: 6,6 или 1: 3,3. В этих условиях можно ожидать эффективного снижения шума на расстоянии, в восемь раз превышающем высоту дерева. Однако эффект снижения шума быстро снижается с увеличением d', когда h' = 0,6, и становится значительным только на небольшом расстоянии от источника шума.
Лесополоса эффективна для шумоподавления, когда высота приемника и источника шума и видимость низкие, лесополоса высокая и широкая, а расстояние между источником шума и приемником было в 8 раз меньше высоты дерева.
Источники:
Chih-Fang Fang Guidance for noise reduction provided by tree belts // Landscape and Urban Planning, February 2005
Иванисова Н.В., Давыденко Н.М., Куринская Л.В., Колесников С.И. ВЛИЯНИЕ ПРИДОРОЖНЫХ ЛЕСОНАСАЖДЕНИЙ НА ШУМОПОГЛОЩЕНИЕ И ОСВЕЩЕННОСТЬ // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 11-1. – С. 37-42
