Шумовая деятельность представляет собой мощный фактор, способный нарушить психологическое состояние человека. Снижение этого воздействия является одной из важных экосистемных услуг, предоставляемых городской растительностью.
Эффект
Шум определяется как раздражающие звуковые колебания в диапазоне частот от 16 Гц до 22 кГц. Интенсивность шума от автомобильного транспорта значительно различается, например, для легковых автомобилей высокого класса составляет 65–70 дБ, для легковых автомобилей – 70–80 дБ, для автобусов – 80–85 дБ, для грузовых автомобилей с дизельным двигателем – 80–95 дБ, и для мотоциклов – 90–95 дБ.
Уменьшение уровня звука достигается при наличии придорожных лесных полос как в городах, так и за их пределами. Это достигается путем формирования лесополос с одним или двумя рядами деревьев, имеющих сомкнутые кроны и плотность листвы более 0,8. Для достижения такой плотности используется двухъярусная посадка деревьев с их распределением по принципу "шахматного порядка".
Звук, проникая в кроны деревьев, переходит в другую среду, образованную листьями. Эта среда имеет высокое акустическое сопротивление по сравнению с воздухом, что приводит к отражению и поглощению звуковой энергии, преобразуя ее в тепло. Звук отражается и распределяется от массы листовых пластин, а также уменьшение его энергии достигается благодаря эластичности и смещению листовых пластин.
Поглощение шума придорожными лесными полосами зависит от расстояния между автодорогой и лесной полосой, а также от состава и структуры лесополосы. Например, 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, снижает уровень звука на 10-12 дБ.
Поглощение шума происходит как в летний, так и в зимний периоды. Средний уровень шума составляет 67,6 дБ в летний период и 66,2 дБ в зимний.
Наибольший шумопоглощающий эффект проявляется при наличии лесных полос из 4–6 рядов с участием различных пород деревьев. Снижение уровня шума связано с архитектоникой и биометрическими показателями листовых пластин растений.
Смешивание различных пород деревьев с различной архитектоникой листовых пластин приводит к уменьшению уровня звука в 1,8 раза по сравнению с монокультурными лесными полосами.
Участие кустарникового пояса значительно увеличивает способности лесных полос к поглощению шума.
Широкие лесные полосы шире 30 могут снизить уровень шума на 4-8 дБ.
Шумопоглощающие свойства деревьев
В исследованиях, посвященных шумопоглощающим свойствам деревьев, учитываются такие параметры, как высота дерева, ширина лесополосы, расстояние между источником шума и приемником, а также видимость. Результаты измеряются как относительное затухание звука, которое определяется путем вычитания уровня звукового давления на участке с лесополосой из уровня звукового давления на открытом грунте на равном расстоянии.
Методика измерения звука
Для проведения исследования, описанного в журнале Landscape and Urban Planning, были выбраны шесть различных лесных полос, часто используемых в качестве живых оград на Тайване. Эти полосы были выращены на ровных участках с окружающим шумом, поддерживавшимся на уровне 48 ± 2 дБ. Длина каждой полосы превышала 50 метров.
Источники шума были размещены на расстоянии 2 метров от начала каждой полосы. Первые точки измерения звука были установлены на расстоянии 5 метров за полосой по линиям А и В. Далее, последующие точки измерения (от 4 до 12) размещались на интервале в 5 метров друг от друга. Высота источника шума соответствовала высоте приемника. Для каждой полосы были проведены тесты с разными высотами приемника и источника шума. Уровень звукового давления на каждой точке измерения по линиям А и В был усреднен. Аналогичные эксперименты были проведены на открытой местности рядом с каждой полосой. Разница между средним уровнем звукового давления за полосой и уровнем звукового давления на открытой местности на каждой соответствующей точке измерения определяла чистое понижение шума или относительное затухание благодаря полосе. Использованные источники шума, методы измерения звука и погодные условия были стандартизированы.
Видимость сквозь полосу, определяемая как расстояние, на котором объект становится невидимым из-за растений, была измерена для определения плотности деревьев и ветвей. Исследователь А стоял с одной стороны от ряда деревьев для измерения видимости, в то время как исследователь Б, надевая белую перчатку, поочередно продвигал руку в направлении ряда деревьев с интервалом в 10 сантиметров до тех пор, пока исследователь А не перестал видеть белую перчатку. Расстояние между исследователем А и Б (белая перчатка) в этой точке считалось мерой видимости. Были усреднены два измерения в метрах для каждой из шести изученных лесных полос.
Действие
Когда звук встречает препятствие, за ним формируется зона акустической тени. Уровень понижения шума велик внутри этой зоны, но уменьшается за ее пределами. Поэтому приемник, находящийся в зоне акустической тени, может наблюдать эффект снижения шума. Точка перегиба кривой, определенная в этом исследовании, представляет собой границу зоны акустической тени (для изученных шести лесных полос Casuarina equisetifolia, эта точка находилась примерно на расстоянии 40 метров. Относительное понижение шума постепенно уменьшалось с увеличением расстояния до этой точки, но после нее снижалось быстрее).
Высота деревьев и ширина лесной полосы имели положительную связь, а видимость имела отрицательную связь с относительным понижением шума. Кроме того, существует отрицательная зависимость между высотой приемника и источника звука с относительным понижением шума. Лесная полоса может вызывать дифракцию звука (изгибание звуковых волн вокруг препятствия), увеличивая его путь. Таким образом, меньшие высоты приемника и источника звука означают большую относительную высоту деревьев, более значительный эффект дифракции, увеличение пути звука и большее понижение шума. Отрицательная корреляция между расстоянием и относительным понижением шума обусловлена быстрым снижением эффекта звукопоглощения за пределами зоны акустической тени.
Лесные полосы оказывают хорошее звукопоглощение, когда отношение высоты приемника и источника звука к высоте деревьев составляет 1:6.6 или 1:3.3. В этих условиях можно ожидать эффективного снижения шума на расстоянии, превышающем высоту деревьев в восемь раз. Однако эффект понижения шума быстро уменьшается с увеличением этого расстояния d', когда h' = 0.6, и становится значительным только на коротких расстояниях от источника звука.
Лесная полоса эффективна для звукопоглощения, когда высота приемника и источника звука низкая, лесная полоса высокая и широкая, а расстояние между источником звука и приемником восемь раз меньше высоты деревьев.
P.S. Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что деревья в городе могут оказывать такой эффект? Скорее подписывайтесь на нас и делитесь своим мнением в комментариях! 😊
