Межгосударственный стандарт ГОСТ 31295.2-2005 (ИСО 9613-2:1996) "Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 2. Общий метод расчета" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 июля 2006 г. N 135-ст)

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний (МЭК 61260:1995 "Электроакустика. Фильтры с полосой пропускания в октаву и долю октавы", NEQ)

ГОСТ 17187-81 Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний (МЭК 61272-1:2002 "Электроакустика. Шумомеры. Часть 1: Требования", NEQ)

ГОСТ 31252-2004 (ИСО 3740:2000) Шум машин. Руководство по выбору метода определения уровней звуковой мощности (ИСО 3740:2000 "Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума. Руководство по выбору основополагающих стандартов", MOD)

ГОСТ 31295.1-2005 (ИСО 9613-1:1993) Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 1. Расчет поглощения звука атмосферой (ИСО 9613-1:1993 "Акустика. Затухание звука при распространении на местности. Часть 1. Расчет поглощения звука атмосферой", MOD)

ГОСТ 31297-2005 (ИСО 8297:1994) Шум. Технический метод определения уровней звуковой мощности промышленных предприятий с множественными источниками шума для оценки уровней звукового давления в окружающей среде (ИСО 8297:1994 "Акустика. Определение уровней звуковой мощности промышленных предприятий с множественными источниками шума для оценки уровней звукового давления в окружающей среде. Технический метод", MOD)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3. Термины, определения и обозначения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями и обозначениями.

4. Источники шума

Расчетные формулы настоящего стандарта справедливы для затухания звука от точечного источника. Протяженные источники шума, такие как автомобильный поток и поезда на железной дороге или предприятие, на котором может быть несколько установок или производств, а также движущийся транспорт, должны быть представлены совокупностью единичных источников шума (частей, секций и т. д.), каждый из которых имеет известные звуковую мощность и показатель направленности. Затухание, рассчитанное для звука из репрезентативной точки единичного источника шума, считают затуханием звука единичного источника. Линейные источники могут быть разделены на отрезки, плоские (поверхностные) источники - на участки, и каждая из этих частей может быть заменена точечным источником, находящимся в центре части.

Группа точечных источников может быть заменена эквивалентным точечным источником, расположенным в центре группы, если:

a) источники приблизительно равноценны по излучению и расположены примерно на одной высоте над землей;

b) условия распространения звука от источников до приемника одинаковые;

c) расстояние d от эквивалентного точечного источника до приемника более удвоенного максимального размера в группе источников ().

Если расстояние или условия распространения звука от точечных источников различны (например, вследствие экранирования некоторых из них), то группа точечных источников не может быть заменена эквивалентным источником шума.

Примечание - Дополнительно, кроме реальных источников, для описания отражения звука от стен зданий или потолков установленных под открытым небом навесов могут быть введены в рассмотрение мнимые источники (см. 7.5).

5. Метеорологические условия

Под распространением звука в подветренном направлении (по ветру от источника шума) в настоящем стандарте подразумевают, что:

- угол между направлением от центра доминирующего источника шума к центру контрольного участка, где установлен приемник (микрофон), и направлением ветра находится в пределах + 45°;

- скорость ветра на высоте от 3 до 11 м над землей равна от 1 до 5 м/с.

Формулы для расчета эквивалентного уровня звука с подветренной стороны (DW), включая формулы раздела 7, дают усредненные результаты измерений при изменении метеорологических условий в указанных пределах. Усреднение осуществляют на коротком временном интервале (см. 3.1, примечание 2).

Формулы применимы к расчетам распространения звука над землей при умеренной температурной инверсии, которая обычно имеет место ясными безветренными ночами.

6. Основные формулы

Эквивалентный октавный уровень звукового давления с подветренной стороны (DW) на приемнике рассчитывают для каждого точечного источника и мнимого источника для октавных полос со среднегеометрической частотой от 63 до 8000 Гц по формуле

, (3)

где - октавный уровень звуковой мощности точечного источника шума относительно опорного значения звуковой мощности, равного 1 пВт, дБ;

- поправка, учитывающая направленность точечного источника шума и показывающая, насколько отличается эквивалентный уровень звукового давления точечного источника шума в заданном направлении от уровня звукового давления ненаправленного точечного источника шума с тем же уровнем звуковой мощности , дБ.

Поправка равна сумме показателя направленности точечного источника шума и поправки , вводимой при распространении звука в пределах телесного угла менее ср (стерадиан). Для ненаправленного точечного источника шума, излучающего в свободное пространство, ;

А - затухание в октавной полосе частот при распространении звука от точечного источника шума к приемнику, дБ.

Примечания

1 Затухание в октавной полосе частот, обозначаемое в настоящем стандарте А, не следует смешивать с обозначением частотного взвешивания (коррекции) по характеристике А шумомера.

2 Уровни звуковой мощности в формуле (3) могут быть определены методами измерений, например по ГОСТ 31252 для машин и оборудования или по ГОСТ 31297 для промышленных предприятий.

Затухание А в формуле (3) рассчитывают по формуле

, (4)

где - затухание из-за геометрической дивергенции (из-за расхождения энергии при излучении в свободное пространство) по 7.1;

- затухание из-за звукопоглощения атмосферой по 7.2;

- затухание из-за влияния земли по 7.3;

- затухание из-за экранирования по 7.4;

- затухание из-за влияния прочих эффектов (см. приложение А).

Общие методы расчета первых четырех членов в формуле (4) приведены в разделе 7. Сведения о значениях при распространении звука через листву, в промышленных зонах и жилых массивах представлены в приложении А.

Эквивалентный уровень звука с подветренной стороны (DW), дБА, определяют суммированием эквивалентных корректированных по А октавных уровней звукового давления, рассчитанных по формулам (3) и (4) для каждого точечного источника и источника, представляющего собой зеркальное изображение точечного источника (мнимый источник). Его рассчитывают по формуле

, (5)

где n - число источников шума и траекторий распространения звука, влияние которых учитывают;

i - номер источника шума (или траектории распространения звука);

j - номер октавной полосы со среднегеометрической частотой от 63 до 8000 Гц (всего восемь октавных полос);

- относительная частотная характеристика А шумомера по ГОСТ 17187.

Усредненный на долгосрочном временном интервале уровень звука (LT), дБА, рассчитывают по формуле

, (6)

где - поправка на метеорологические условия по разделу 8.

Подробности, касающиеся величин, характеризующих затухание, можно почерпнуть в [1]-[6].

7. Расчет затухания

7.3 Затухание из-за влияния земли

 

7.3.1 Общий метод расчета

 

Основная причина затухания из-за влияния земли - интерференция звуковых волн, отраженных поверхностью земли, с волнами прямого звука от источника шума к приемнику.

При распространении звука по ветру это затухание в основном определяется влиянием земли вблизи источника шума и приемника. Метод расчета затухания из-за влияния земли применим только в случае практически плоской поверхности земли вне зависимости от того, горизонтальная она или наклонная. При этом различают (рисунок 1) три основные зоны (области):

a) зону источника длиной до 30 и максимальным значением, равным ( - высота точечного источника шума над землей; - проекция расстояния от точечного источника шума до приемника на плоскость земли);

b) зону приемника длиной до 30 и максимальным значением, равным ( - высота приемника над землей);

c) среднюю зону. Если , то зоны источника и приемника частично перекрываются и средняя зона отсутствует.

 

 

Согласно данной схеме затухание из-за влияния земли не зависит от длины средней зоны, но в большой степени зависит от характеристик поверхности земли в зонах источника и приемника.

Акустические характеристики поверхности земли в зонах учитывают коэффициентом отражения от поверхности земли G. Различают три категории поверхностей земли по звукоотражению:

a) твердую поверхность (мощеная, залитая водой, покрытая льдом, бетонированная и прочие поверхности с низкой пористостью). Например, утрамбованный грунт, часто встречающийся вокруг промышленных площадок, можно считать твердой поверхностью. Для твердой поверхности G = 0.

Примечание - Случай инверсии над водной поверхностью в настоящем стандарте не рассматривается;

 

b) пористую поверхность (голая или покрытая травой земля, деревья и другая растительность, а также прочие поверхности, пригодные для выращивания растений, например земли сельскохозяйственного назначения). Для пористой поверхности G = 1;

c) смешанную поверхность. Если поверхность имеет твердые и пористые участки, то G принимает значения от 0 до 1 пропорционально площади поверхности пористых участков.

Для определения затухания из-за влияния земли в заданной октавной полосе частот рассчитывают: затухание в зоне источника при заданном показателе поверхности земли ; затухание в зоне приемника с показателем поверхности ; затухание в средней зоне с показателем поверхности - по формулам таблицы 3. Значения величин а', b', с', d', указанных в таблице 3, могут быть получены по графикам на рисунке 2. Общее затухание из-за влияния земли в заданной октавной полосе частот определяют по формуле

 

. (9)

 

Примечание - В жилых массивах влияние земли на распространение звука может быть иным [см. А.3 (приложение А)].

 

Таблица 3 - Формулы для расчета составляющих , и затухания из-за влияния земли в октавных полосах частот

 

Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц	A_S или A_r*, дБ	A_m, дБ
63	-1,5	- 3 q**
125	-1,5+ G x a' (h)	-3 q (1 - G_m)
250	-1,5+ G x b' (h)
500	-1,5+ G x c' (h)
1000	-1,5+ G x d' (h)
2000	-1,5 (1 - G)
4000	-1,5 (1 - G)
8000	-1,5 (1 - G)

 

______________________________

* Для расчета принимают и . Для расчета принимают и . Значения G для различных категорий поверхности земли - по 7.3.1.

** q = 0, если ,

, если ,

где - проекция расстояния от точечного источника шума до приемника на плоскость земли, м.

Примечание - Величины, указанные в среднем столбце, рассчитывают по следующим формулам:

 

;

 

;

 

;

 

.

 

7.3.2 Альтернативный метод расчета по корректированным по А уровням звукового давления

 

При следующих условиях:

- представляет интерес только уровень звука на приемнике;

- распространение звука происходит над пористой или смешанной поверхностью, большая часть которой пористая (см. 7.3.1);

- шум не является тональным (чистым тоном), -

для поверхности земли любой формы затухание из-за влияния земли , дБА, может быть рассчитано по формуле

 

, (10)

 

где - средняя высота траектории распространения звука над землей, м;

d - расстояние от точечного источника шума до приемника, м.

Средняя высота может быть оценена методом, показанным на рисунке 3. В случае отрицательного значения по формуле (10) его принимают равным нулю.

Примечание - Для коротких расстояний d формулу (10) не применяют и используют формулу (9) как более точную.

Если затухание из-за влияния земли рассчитывают по формуле (10), то поправка на направленность в формуле (3) должна включать в себя поправку , дБА, для учета имеющего место возрастания уровня звуковой мощности источника шума из-за отражения звука от земли вблизи источника. Значение рассчитывают по формуле

 

, (11)

 

где - высота точечного источника шума над землей, м;

- высота приемника над землей, м;

- проекция расстояния от точечного источника шума до приемника на плоскость земли, м.

 

7.4 Затухание из-за экранирования

 

Объект считают барьером или экранирующим препятствием (далее - экран), если:

- поверхностная плотность его не менее 10 ;

- поверхность его сплошная (без больших разрывов или просветов (например, технологические установки на химических предприятиях не считают экраном);

- горизонтальный размер экрана в направлении, перпендикулярном к линии, соединяющей источник и приемник, более длины звуковой волны частотой, равной среднегеометрической частоте октавной полосы, т.е. (рисунок 4).

Принимают, что боковые кромки экрана вертикальны. Верхняя кромка экрана является прямой линией, которая может быть наклонной.

 

 

Примечание - Объект считают экраном, если его горизонтальный размер, перпендикулярный к линии SR, соединяющей источник шума и приемник, превышает длину звуковой волны, т.е. .

 

Затухание из-за экранирования считают вносимыми потерями (3.3). Должна быть принята во внимание дифракция на верхней и вертикальных кромках экрана (рисунок 5). При распространении звука по ветру затухание с учетом дифракции на верхней кромке рассчитывают по формуле

 

. (12)

 

Затухание с учетом дифракции на вертикальных кромках рассчитывают по формуле

 

, (13)

 

где - затухание на экране для каждой октавной полосы частот, рассчитываемое по формуле (14);

- затухание из-за влияния земли при отсутствии экрана. Значение рассчитывают по 7.3.

 

 

Примечания

1 Если , определенное по формуле (12), подставляют в формулу (4) для определения общего затухания А, то члены взаимно уничтожаются. Затухание на экране в формуле (12) включает в себя затухание из-за влияния земли при наличии экрана.

2 При больших расстояниях и высоких экранах вносимые потери, рассчитанные по формуле (12), не подтверждаются измерениями в достаточной мере.

3 При расчете вносимых потерь предприятиями с множественными источниками шума с высокими зданиями (выше 10 м), а также с источниками повышенного шума на территории предприятия формулу (13) используют при определении среднего уровня звука на долгосрочном временном интервале по формуле (6).

4 Звук от находящихся в выемках автомагистралей, кроме затухания, определяемого по формуле (12) на откосах выемки как экране, дополнительно затухает из-за влияния земли вне выемки.

 

При расчете затухания на экране предполагают, что имеется один основной путь распространения звука от источника шума к приемнику. Если данное предположение недействительно, то следует выполнить расчет для разных путей распространения звука, показанных на рисунке 5, и определить суммарный результат как среднеквадратичное значение.

Затухание на экране , дБ, для данного пути рассчитывают по формуле

 

, (14)

 

где - константа, учитывающая эффект отражения от земли (). Если в особых случаях (твердый грунт, скальные породы и т.п.) во внимание принимают отражение от земли звука мнимых источников, то ;

- константа, учитывающая дифракцию на верхних кромках. При дифракции на одной кромке (рисунок 6) . При дифракции на двух кромках (рисунок 7) константу рассчитывают по формуле

 

, (15)

 

где - длина звуковой волны с частотой, равной среднегеометрической частоте октавной полосы, м;

z - разность длин путей распространения звука через дифракционную кромку (кромки) и прямого звука, рассчитанных по формулам (16) и (17), м;

- коэффициент, учитывающий влияние метеорологических условий, определяемый по формуле (18);

е - расстояние между дифракционными кромками (рисунок 7).

 

 

 

При дифракции на одной кромке (рисунок 6) разность длин путей распространения звука z, м, рассчитывают по формуле

 

, (16)

 

где - расстояние от источника шума до дифракционной кромки (до первой дифракционной кромки в случае дифракции на двух кромках), м;

- расстояние от дифракционной кромки (от второй дифракционной кромки в случае дифракции на двух кромках) до приемника, м;

a - проекция на кромку экрана траектории распространения звука от источника к приемнику через верхнюю кромку экрана, м.

Примечание - Расстояния и измеряют, соответственно, по перпендикулярам, опущенным из источника шума и приемника на верхнюю кромку экрана. Значение а равно расстоянию между основаниями этих перпендикуляров вдоль верхней кромки. На чертежах рисунков 6 и 7 показаны фронтальные проекции этих расстояний и расстояния d. Расстояние а не видно, так как фронтальная проекция его представляет собой точку.

 

Если линия, соединяющая источник шума S и приемник R, проходит над верхней кромкой экрана, то значению z приписывают знак минус.

При дифракции на двух кромках (рисунок 7) разность длин путей z рассчитывают по формуле

 

. (17)

 

Коэффициент в формуле (14) рассчитывают по формулам:

 

для z > 0; (18)

 

для .

 

При дифракции на боковых кромках экрана (рисунок 5) принимают (рисунок 5).

Примечания

1. Для расстояний от источника шума до приемника менее 100 м в формуле (14) может быть принят равным 1, что не вносит в расчет ошибку более 1 дБ.

2. Формула (15) справедлива для дифракции на одной кромке (е = 0), когда , и для дифракции на двух кромках для значений , когда .

3. Экран может быть менее эффективным, чем по расчетам по формулам (12) - (18), из-за отражения звука от других акустически твердых поверхностей вблизи траектории распространения звука от источника шума к приемнику или из-за многократных отражений звука между акустически твердым экраном и источником шума.

 

Затухание на экране в любой октавной полосе частот не следует принимать более 20 дБ в случае дифракции на одной кромке (тонкие экраны) и 25 дБ в случае дифракции на двух кромках (толстые экраны).

Затухание при наличии двух экранов рассчитывают по формуле (14) как для дифракции на двух кромках в соответствии с нижним чертежом рисунка 7. Затухание при наличии более чем двух экранов может быть приблизительно рассчитано также по формуле (14), если выбрать два наиболее эффективных экрана и пренебречь влиянием остальных.

7.5 Звукоотражение

 

Звукоотражение моделируют введением зеркального изображения источника шума, рассматриваемого как мнимый источник. Оно имеет место при отражении звука от установленных под открытым небом навесов и от более или менее вертикальных поверхностей (например, отражение звука от фасадов зданий), что может быть причиной повышения уровней звукового давления на приемнике. Эффект отражения звука от земли в данном случае не рассматривают, так как он учтен при расчете .

Отражение звука от экрана рассчитывают для всех октавных полос частот, для которых выполнены следующие условия:

- зеркальное изображение источника построено как показано на рисунке 8;

- коэффициент звукоотражения от экрана более 0,2;

- звукоотражающая поверхность достаточно велика, чтобы для длины звуковой волны, соответствующей среднегеометрической частоте октавной полосы, было соблюдено соотношение

 

, (19)

 

где - длина звуковой волны с частотой, соответствующей среднегеометрической частоте f, Гц, октавной полосы , м;

- расстояние между точечным источником шума и точкой отражения на экране, м;

- расстояние между точкой отражения на экране и приемником, м;

- угол падения звуковой волны (рисунок 8), рад;

- минимальный размер (длина или высота) звукоотражающей плоскости (рисунок 8), м.

Если хотя бы одно из данных условий не соблюдается для определенной октавной полосы частот, то звукоотражением в ней пренебрегают.

 

 

Примечание - Траектория распространения звука от источника шума S к приемнику длиной имеет угол падения звуковой волны на экран , равный углу отражения. Отраженный звук может быть представлен исходящим из мнимого источника шума .

 

Реальный и мнимый источники рассматривают раздельно. Уровень звуковой мощности мнимого источника , дБ, рассчитывают по формуле

 

, (20)

 

где - коэффициент звукоотражения от поверхности экрана при угле падения звуковой волны ();

- показатель направленности мнимого точечного источника шума в направлении на приемник.

Если значения коэффициента звукоотражения неизвестны, то они могут быть оценены по таблице 4.

Для мнимого источника составляющие затухания в формуле (4) и величины и в формуле (20) должны быть определены для пути распространения отраженного звука.

 

Таблица 4 - Оценки коэффициента звукоотражения

 

Объект	ро
Плоские твердые стены	1
Стены зданий с окнами и небольшими пролетами (нишами, выступами)	0,8
Заводские стены, на 50 % поверхности которых установлено оборудование или трубопроводы, или площадь проемов в стенах составляет 50 %	0,4
Цилиндры (баки, бункеры) с твердыми поверхностями	Dsin(фи/2)* ------------ 2d sc где D - диаметр цилиндра; d - расстояние от источника S до sc центра цилиндра С; фи - дополнительный угол к углу между линиями SC и CR.
Оборудование под открытым небом (трубопроводы, опоры и т. д.)	0

 

______________________________

* Эта формула применима, только если расстояние от источника S до цилиндра С намного меньше расстояния от цилиндра до приемника (рисунок 9).

 

8. Поправка на метеорологические условия

По формуле (5) определяют эквивалентный уровень звука (DW), дБА, на приемнике при метеорологических условиях, указанных в разделе 5. По уровню звука контролируют шум на селитебной территории, когда шум только изредка превышает норму. Однако часто требуется знать уровень звука (LT), усредненный на долгосрочном временном интервале Т, составляющем несколько месяцев или год. Этот интервал обычно включает в себя метеорологические условия как способствующие, так и препятствующие распространению звука. В таком случае уровень звука (LT) может быть рассчитан по формуле (6), учитывающей поправку на метеорологические условия .

Поправку , дБA для точечного источника постоянного шума рассчитывают по формулам:

, (21)

если ;

, (22)

если ,

где - высота точечного источника шума над землей, м;

- высота приемника над землей, м;

- проекция расстояния между источником шума и приемником на горизонтальную плоскость земли, м;

- поправка на местные метеорологические условия по скорости и направлению ветра и по температурному градиенту.

Влияние метеорологических условий на распространение звука невелико для коротких расстояний , а также для больших расстояний при большой высоте источника шума и приемника над землей. Формулы (21) и (22), приближенно учитывающие данные факторы, представлены графиками на рисунке 10.

Примечания

1 Значение в формуле (22) может быть оценено путем анализа местных метеорологических статистических данных. Например, если выяснено, что метеорологические условия, способствующие распространению звука (раздел 5), имеют место в течение половины рассматриваемого временного интервала, а затухание в течение другой половины интервала более 10 дБА, то влиянием шума при неблагоприятных условиях распространения звука можно пренебречь и приблизительно принять дБА.

2 Местные метеорологические данные для оценки могут быть предоставлены компетентными органами.

3 На практике значения варьируют от 0 до + 5 дБА. При этом значения, превышающие 2 дБА, исключительно редки. Таким образом, на основе анализа местных метеорологических статистических данных может быть обеспечено определение с точностью дБА.

Для источника, состоящего из группы точечных источников шума, высоту в формулах (21) и (22) принимают равной высоте доминирующего источника, а расстояние - равным расстоянию от центра этого источника до приемника.

9. Точность и ограничения метода

Затухание при распространении звука на местности между источником шума и приемником зависит от изменения метеорологических условий вдоль пути звука. Настоящий стандарт ограничивается учетом влияния метеорологических условий, указанных в разделе 5.

При определении согласия результатов расчета эквивалентного уровня звука с подветренной стороны (DW) с измеренным его значением используют оценки точности расчета, указанные в таблице 5.

Таблица 5 - Оценка точности расчета уровня звука (DW) широкополосного шума по формулам (1) - (10)

______________________________

* h - средняя высота источника шума и приемника.

**d - расстояние от точечного источника шума до приемника.

Примечание - Оценки точности даны при отсутствии звукоотражения или затухания на экране.

Оценки точности справедливы для условий применения расчетных формул согласно разделам 3 - 8 и не учитывают зависимость от неопределенности определения уровней звуковой мощности.

Примечание - Оценки точности в таблице 5 даны для условий распространения звука по ветру и усреднены для независимых ситуаций, указанных в разделе 5. Они не обязательно согласуются с результатами измерений, выполненных в определенном месте в определенный день, и могут быть значительно выше значений, указанных в таблице 5.

Оценки ошибок расчетов эквивалентных октавных уровней звукового давления с подветренной стороны, а также уровней звукового давления при тональном шуме (чистые тоны) при тех же условиях могут несколько превышать оценки ошибок для уровня звука широкополосного шума, указанные в таблице 5.

Оценки точности для расстояний d > 1000 м в настоящем стандарте не рассматриваются.

В настоящем стандарте метеорологические условия ограничены двумя случаями:

a) умеренные по ветровым или другим условиям согласно разделу 5;

b) метеорологические условия на протяжении нескольких месяцев или лет (года).

В случае а) применяют формулы (1)-(5) и (7)-(20) и таблицу 5. На случай b) распространяются только формулы (6), (21) и (22).

Имеется большое число ограничений (неметеорологического характера) применимости отдельных формул. Формулу (9), например, применяют для практически плоской поверхности земли. Конкретные ограничения указаны при описании каждой формулы.