Шумопоглинальна властивість фітоценозів

Експериментальним шляхом доведений вплив рослин на зниження рівня шумів, яке полягає в послабленні звукових коливань у момент проходження їх крізь гілки, листя і хвою. Звук, потрапляючи з повітря в крону зелені, неначе переходить в інше середовище, в якому одночасно одні частини рослин зупиняють звук, а інші його утворюють. Рослини, володіючи значно більшим, ніж повітря, акустичним опором, відбивають і розсіюють близько 74% звукової енергії і до 26% її поглинають (Леушин, 1959), влітку насадження знижують силу шуму на 7-9 дБ, взимку — на 3-4 дБ.

Звук (шум) являє собою хвильове коливання пружного середовища. Людина сприймає не всі коливальні рухи, а лише ті, частота яких перебуває в межах 16-20000 Гц, тобто 16-20000 коливань на секунду.

Звукові коливання зумовлюють підвищення та пониження тиску пові­тряного середовища. Різницю між тиском звукової хвилі та атмосферним тиском називають звуковим тиском, який визначають у логарифмічних одиницях — децибелах (дБ). Діапазон сприйняття людиною шуму знаходиться в межах 10-140 дБ. Наприклад, розмова двох людей, що спілкуються, оцінюється 50 дБ, шум на вулиці — 60-80, шум всередині метрополітену — 90, шум реактивного літака під час зльоту — 130 дБ.

Результати проведених досліджень дали змогу визначити критичні величини звукового тиску і максимально допустимий час його впливу на людину: рівень шуму 85 дБ людина може витримати (без наслідків) протягом 8 год; 91 дБ — 4 год; 97 дБ — 2 год; 103 дБ — 1 год; 121 дБ — 7 хв. При рівні шуму 40-45 дБ порушується сон у 10-20% населення, при 50 дБ — у 50 %, а при 75 дБ — у 75 % населення. Тому зниження рівня шуму з санітарно-гігієнічної точки зору має надзвичайно велике соціа­льне значення.

Зниження шуму залежить від щільності крони, густоти листя, роз­міщення насаджень стосовно джерела шуму і, як встановлено в результаті досліджень, пропорційне ширині захисної смуги. Виявилося, що однорядне насадження заввишки у декілька метрів може знизити звук на 10 дБ на метр його ширини, особливо коли дерева мають густе і шорстке листя.

Смуга насаджень завширшки 200-250 м може поглинути таку кількість шуму автомагістралі, що він не буде сприйматися як перешкода. Зниження шуму в даному випадку відбувається приблизно на 35-45 дБ або відповідає кількості звуку, який розсіюється по незалісненій території приблизно на відстані 2 км від шосе. Зелена смуга у 100 м поглинає шум не менше ніж на 8 дБ. За даними Л.О.Машинського (1973), добре розвинуте деревно-чагарникове насадження завширшки близько 40 м знижує шум на 17-23 дБ, а 30-метрова смуга з рідкою посадкою дерев — на 8-11 дБ. Невеликі сквери і рідко посаджені внутріквартальні наса­дження знижують силу звуку на 4-7 дБ.

Як свідчать результати численних досліджень, навіть вузькі смуги і однорядні посадки значно знижують рівень шуму, спричиненого рухомим транспортом.

В.А.Осін (1962) встановив також, що різні породи дерев і чагарників мають різну шумозахисну здатність. Великою звукопоглинаючою здатністю відрізняються клен, тополя, липа, в'яз. Густі насадження або групи дерев поглинають більше шуму, ніж рідкі. Кращі екранувальні властивості мають змішані насадження, які складаються з дерев і чагарників, особливо з доброю горизонтальною і вертикальною зімкнутістю. Тому важливо раціонально підібрати асортимент дерев і чагарників і сформувати складне за структурою деревостану насадження — багатояру­сне, з добре розвинутим узліссям.

Як відомо, шумозахисна ефективність насаджень залежить від їх розміщення. Найраціональнішим вважається паралельне роз­міщення шумозахисних насаджень, по краях яких відбувається багато­разове відбиття і дифузне розсіювання звуків, що зменшує силу шуму. Крім того, важливе значення має розміщення зелених насаджень близько до джерел шуму і об'єкта, який захищається. Захисні насадження слід розташовувати від джерела шуму на віддалі, що дорівнює середній висоті насадження, оскільки віддалення його на велику відстань веде до сильного "перегинання" звукових хвиль через смугу до об'єкта, який захищається (Тедер та ін., 1975).

Багато авторів повідомляють про шумопоглинаючі особливості газонів і вертикального озеленення. При наявності трав'яного покриву у кварталі шум дещо нижчий, ніж при його відсутності. Газон, як повідомляє Ф.Сен-Марк, може знизити шум на 6 дБ. Зелена маса ліан, які вкривають стіни, збільшує їх звукопоглинання в 6-8 разів, а також сприяє розсіюванню звукової енергії.

Шумові потоки, які проникають у фітоценоз, являють собою хвиле­подібні латералі зі стаціоналями, що коливаються, і представлені напівпотоками, які утворюються навколо вібруючого листя, гілок і гілочок, плодів і т.п. Чим більше утворюється напівпоточних і непоточних рухів, тим ефективніше гаситься шумовий потік. Це можна простежити на прикладі різноваріантних шумозахисних деревно-чагарникових посадок.

За конструкцією і шумозахисними властивостями смуги поділяють (Бяллович, 1960, 1969) на чотири основні групи: щільні з дерев та чагарників (фронтальна проекція (Ф) становить 100%); дифузні (з рівномірними невеликими просвітами до 0,3 м, Ф = 80-100%); дрібнодірчасті (з просвітами 0,3-1,0 м, більш або менш рівномірно розміщеними, Ф = 50-70%); конструкції з Ф = 50% неефективні для стримування і поглинання шумів.

Міські шуми являють собою суму різноманітних звуків різної довжини хвиль і різної сили. Тому питання фільтрації дифузних шумів і гасіння лінійних звуків вирішують по-різному. Якщо лінійне джерело знаходиться в зоні міської забудови, його необхідно брати до уваги разом з іншими джерелами, які генерують шуми (місця перевезень, індустрії, відпочинку, масового пересування населення, торгових центрів тощо).

Ослаблення буває двох типів: перше — це нормальне ослаблення, яке залежить від віддалі; друге — це ослаблення внаслідок створених бар'єрів між джерелом або джерелами шуму і приймачем. Необхідно брати до уваги також кліматичні умови, зокрема, температуру та вітер, які теж впливають на послаблення звуку.

Елементи, встановлені між джерелом звуку і приймачем, зменшують звук за рахунок абсорбції, відбиття, заломлення і поглинання звукових хвиль. Виходячи з функціональних особливостей місця розміщення приймача — дитячий майданчик, школа, лікарня, сквер і т.д., — підбирають метод зменшення звуку. Дитячий майданчик, на якому ра­зом з дітьми відпочивають люди похилого віку і який знаходиться в густозабудованій частині міста, необхідно відмежувати щільною звуко-відбиваючою посадкою (стрижена огорожа). Місця відпочинку в глибині парку може захищати абсорбуюча багатоярусна структура фітоценозу.

Елементи текстури фітоценозу розподіляють на: гілки, гілочки, плоди, листя, стовбур, опале листя, які беруть участь в абсорбції звукових хвиль. Гілки дерев розглядають як коливальний контур для амортизації звуку (275-450 коливальних циклів за секунду). Тому вважають, що рослини діють як вібратори або резонатори, або осцилятори, які амортизують і зменшують шум. Виявлене значне поглинання шумів трав'яною рослинністю. Запропоновано відповідно коефіцієнт поглинання для різних типів трав. Встановлено, що високі рослини можуть розсіювати більше енергії низької частоти, а рослини нижчі — менше енергії з максимальним розсіюванням високої частоти. Цей висновок вимагає глибших експериментальних досліджень, але з нього випливає, що багатоярусні насадження мають більші абсорбуючі можливості, ніж одноярусні. Роз-зосередження звукохвильових латералей за різними біогоризонтами має великий акустичний ефект.

Подібно до пилового забруднення, рівень якого зменшується прямо пропорційно збільшенню площі озеленення, шумопоглинання є значно більшим у добре озеленених районах з багатоярусними насадженнями.

Зниження шуму рослинами залежить від конструкції, віку, щільності посадок, крони, асортименту дерев і чагарників, спектрального складу шуму, погодних умов. При неправильному розташуванні зелених насаджень стосовно джерел звуку, зокрема, коли не береться до уваги відбиваюча здатність листя, одержують протилежний ефект, тобто посилюють рівень шуму. Це трапляється, наприклад, тоді, коли створюють бульвар із щільними рядами дерев уздовж осі проспекту чи вулиці. В цьому випадку зелені насадження відіграють роль екрана, який відбиває звукові хвилі в бік житлової забудови.

Рядові посадки дерев з відкритим підкроновим простором шум не поглинають, оскільки між поверхнею землі і низом крон створюється своєрідний звуковий коридор, в якому багаторазово відбиваються і скла­даються звукові хвилі. Слід пам'ятати, що відбиття звуку залежить від прямого контакту із поверхнею шумозахисної смуги і від заданої конструкції смуги та лісистості фронтальної зони, яка сприймає звуковий удар.