تجزیه و تحلیل سه بعدی و بررسی تاثیر صدای ترافیک از بزرگراه همت واقع در تهران بر ساختمان ها و نواحی اطراف

این مطالعه به تحلیل و بررسی تاثیر صدای ترافیک بر ساختمان‌های مرتفع و مناطق اطراف در کنار بزرگراه همت می‌پردازد که غرب تهران را به شرق متصل می‌کند. در این مطالعه، یک مدل شبیه‌سازی صدای ترافیک سه بعدی بر روی یک سیستم GIS اعمال شده است. سطوح نویز تجسمی شده توسط مدل پیشنهادی برای نقشه برداری نویز بر روی تمام سطوح ساختمان ها و زمین اطراف در یک پلت فرم سه بعدی فرموله شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که تأثیر نویز ترافیکی بالایی در پیش‌زمینه و نمای جلوی ساختمان‌ها وجود دارد که این مناطق را برای مقاصد مسکونی نامناسب می‌کند. سطح زمین در کناره‌های ساختمان‌ها و پانل‌های کناری ساختمان تأثیر نویز کمتری دارند. اکثر این مناطق هنوز برای استفاده مسکونی و حتی تجاری قابل قبول نیستند، تنها حیاط پشتی و پانل های پشتی، کمترین میزان صدای ترافیک را دارند. همچنین نشان می دهد که ارتفاع ساختمان عامل موثری برای کاهش صدای بزرگراه در قسمت بالایی ساختمان نیست. در نهایت، موانع کنسولی ساخت و ساز با ارتفاع هفت متر، نزدیک به لبه بیرونی بزرگراه به عنوان روشی موثر برای کاهش صدا در محدوده مجاز آلودگی صوتی برای مقاصد تجاری و مسکونی ارائه شد.

1. مقدمه

پس از جنگ جهانی دوم و انقلاب صنعتی در اروپا، فناوری با سرعت زیادی پیشرفت و پیشرفت کرده است. پیشرفت های تکنولوژیکی زندگی انسان را به طور کلی آسان تر و راحت تر کرده است. با این حال، آنها معایب خاص خود را نیز داشته اند. یکی از معایب چنین فرآیندهایی افزایش مشکلات زیست محیطی است. این مشکلات شامل آلودگی ناشی از پیشرفت های صنعتی [ 1 ] است. به طور کلی در پنج دسته آلودگی هوا، آلودگی آب، آلودگی خاک، آلودگی حرارتی و آلودگی صوتی قرار می گیرند. آلودگی صوتی در مناطق شهری و شهرهای بزرگ مضرات نامطلوبی بر سلامت و تندرستی انسان وارد می کند، از مزاحمت های ناچیز مانند اختلال در خواب، خواندن، ارتباط گفتاری، تمرکز کار ذهنی و غیره در خدمت آسیب های فیزیولوژیکی و روانی.2 ]. در بین همه منابع مسئول آلودگی صوتی، مانند صدای ترافیک، سر و صدای صنعتی و صدای فعالیت، منابع مرتبط با ترافیک از نگرانی های زیست محیطی بزرگ و افزایش سطح ناراحتی در مناطق شهری با تمرکز ترافیک بالا هستند [ 3 ].

سر و صدای ترافیک یکی از زمینه های مورد مطالعه گسترده آلودگی صوتی است و بنابراین، مطالعات متعددی در مورد جنبه های مختلف صدای ترافیک انجام شده است [ 4 ].]. تحقیقاتی برای تعیین و پیش‌بینی سطح انتشار نویز در کشورهای مختلف در سراسر جهان انجام شده است. اینها منجر به توسعه مدلهای مختلف برای پیشنهادهای اخیر شده است. کومار و کوفر (2008) یک مدل نویز سه بعدی از دلف ارائه کردند که ضعف اصلی مدل آنها نادیده گرفتن نویز پس زمینه، موانع صوتی، وضعیت آب و هوا، انعکاس نویز از ساختمان ها و سایر موانع در میدان بود [5،6] . Pamanikabud و Tansatcha (2010) با توسعه دو برنامه FHWA و CoRTN از سیستم اطلاعات جغرافیایی برای تجزیه و تحلیل صدای ترافیک بزرگراه استفاده کردند. حجت و رجبی (2008) از NMPB (مدل صوتی اتحادیه اروپا) برای مدل سازی آلودگی صوتی با استفاده از مدل های سه بعدی شهر استفاده کردند [ 7 ].]، رحمانی و همکارانش (1391) با استفاده از الگوریتم ژنتیک در مشهد، مدلی بهینه برای پیش بینی نویز ناشی از ترافیک ارائه کردند [ 8 ]. بسیاری از اینها به صورت محاسبه دیجیتالی سطوح نویز در مکان‌های خاص بوده است، فرآیندی که نمی‌تواند دید کاملی از منطقه مورد مطالعه ارائه دهد [ 9 ]. برای یافتن راه حل بهتری برای حل این مشکل، داشتن یک نقشه نویز که بتواند اطلاعات کاملی در مورد اثرات آلودگی صوتی در همه جهات ارائه دهد، ضروری به نظر می رسد [ 10 ]. این را می توان از طریق ساخت مدل های نویز سه بعدی انجام داد.

در این مطالعه ابتدا یک مدل صدای ترافیک بزرگراه بر اساس شرایط ترافیکی محلی شهر تهران برای تحلیل و تخمین سطوح صدای ترافیکی که در هر نقطه از سایت مورد مطالعه رخ می‌دهد، پیشنهاد شد. سپس نقشه‌برداری نویز تجسم‌شده سه‌بعدی برای ایجاد یک نقشه کانتور نویز ترافیکی واضح و واضح از همه طرف‌های پانل‌های ساختمان همراه با سطح زمین اطراف اعمال می‌شود. در نهایت، تاثیر نویز بر روی ساختمان و سطوح زمین، همانطور که در فرمت سه بعدی نشان داده شده است، سپس به تفصیل برای همه طرف‌های منطقه مورد مطالعه بررسی می‌شود.

2. مواد و روشها

2.1. محدوده و حوزه مطالعاتی

همت بزرگراه اصلی اتصال شرق به غرب تهران است به طوری که در اکثر مواقع ترافیک در این بزرگراه بسیار زیاد است. با توجه به اینکه بیشترین منبع آلودگی صوتی در شهرهای بزرگی مانند تهران ترافیک است، بزرگراه همت به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. دلیل دیگر انتخاب این بزرگراه، امکان طراحی دیوارهای صوتی به دلیل فاصله مناسب منازل تا بزرگراه است. طراحی دیوارهای صوتی در لبه بزرگراه موثرترین استراتژی برای کنترل آلودگی صوتی در این منطقه است ( شکل 1 ).

2.2. مدل صدای ترافیک

منبع اصلی سر و صدا در مناطق شهری حمل و نقل از جمله حمل و نقل جاده ای، هواپیما و قطار است. سطح صدای وسایل نقلیه جاده ای (شامل موتور سیکلت، خودروهای سبک، کامیون های متوسط ​​و سنگین) سهم عمده ای در تولید آلودگی صوتی در مناطق شهری دارد. سایر منابع صدا در مناطق شهری شامل فعالیت‌های صنعتی، فعالیت‌های ساختمانی و تجهیزات است که هر یک سهم مشخصی در تولید آلودگی صوتی محیطی دارند [ 11 ].

در بسیاری از کشورها، ترافیک جاده‌ای شایع‌ترین منبع صدا و شایع‌ترین علت آن است

مزاحمت و دخالت [ 12 ]. صدای ترافیک از موتور و از تماس اصطکاکی بین وسیله نقلیه و زمین و هوا ایجاد می شود [ 13 ]. صدای تولید شده از ترافیک به حجم ترافیک، سرعت وسایل نقلیه، قسمت وسایل نقلیه سنگین و ماهیت سطح جاده بستگی دارد. سطح سر و صدای ترافیک جاده، تجمع صدای خودروهای فردی است که واحد اصلی منبع صدای ترافیک است. هر وسیله نقلیه صداهای مختلفی را از منابع خود مانند موتور، لاستیک تماسی و جاده، اگزوز، فن، ورودی هوا تولید می کند.

معضل آلودگی صوتی در چند سال اخیر موضوع مورد توجه زیادی بوده است. حجم قابل توجهی از کار با هدف توسعه مدل هایی برای پیش بینی سطوح سر و صدای تولید شده توسط ترافیک جاده انجام شده است. پیش‌بینی نویز در مواردی ضروری است که وضعیت آینده قابل اندازه‌گیری نباشد. همچنین به این دلیل است که اندازه‌گیری نویز در میدان عملاً دشوار است، زیرا برای به دست آوردن تصویر کاملی از وضعیت نویز به نقاط مشاهده‌ای متعددی نیاز است و روش مقرون به صرفه‌ای نیست [ 14 ].]. پیش‌بینی نویز بر اساس معادلات و اصول نسبتاً ساده است. پیش بینی سطوح نویز در مواردی است که امکان اندازه گیری در گیرنده وجود نداشته باشد. سطوح نویز را می توان بر اساس نرخ جریان ترافیک، سرعت وسایل نقلیه، نسبت وسایل نقلیه سنگین و ماهیت سطح جاده پیش بینی کرد. در برخی شرایط، پیش‌بینی نویز می‌تواند دقیق‌تر از اندازه‌گیری باشد، زیرا فقط سهم فرآیند پیش‌بینی می‌شود [ 15 ].

مدل صدای ترافیک پیشنهادی

مدل‌های صدای ترافیک در بسیاری از کشورها برای استفاده در تجزیه و تحلیل و پیش‌بینی صدای تولید شده توسط ترافیک در بزرگراه‌ها توسعه یافته‌اند [ 16 ]. انواع مختلفی از وسایل نقلیه که در بزرگراه های هر کشور مورد استفاده و بهره برداری قرار می گیرند، باعث تفاوت در سطح صدای ترافیک تولید شده توسط آن وسایل نقلیه می شوند [ 17 ]. بنابراین، بسیاری از کشورها مجبور شده‌اند مدل‌های شبیه‌سازی صدای ترافیک خود را برای تحلیل و پیش‌بینی مؤثر نویز تولید شده توسط شرایط خاص خودرو و ترافیک کشورشان بسازند.

بر این اساس، به دلیل اینکه مدل استانداردی برای پیش‌بینی نویز در ایران وجود نداشت، مدل‌های موجود در دنیا مورد مطالعه قرار گرفتند. این مدل ها شامل روش های هماهنگ پیشنهاد شده توسط اتحادیه اروپا، روش های محاسبه نویز هلندی، TNM توسط FHWA در ایالات متحده، CoRTN و PRTN توسط وزارت محیط زیست در انگلستان، RLS-90 توسط آلمان، MITHRA توسط یک شرکت فرانسوی، StL- 86 توسط اداره فدرال سوئیس برای حفاظت از محیط زیست [18-20]. روش های هماهنگ برای پیش بینی سطوح نویز محیطی ناشی از ترافیک جاده ها و راه آهن استفاده می شود. این روش ها فقط برای آب و هوای منطقه ای در اروپا معتبر هستند [ 21 ]. در هلند، محاسبه نویز در مدل‌های کامپیوتری توسعه‌یافته ویژه بر اساس اندازه‌گیری‌های گسترده انجام شده در سال‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ انجام می‌شود [ 22 ].]. روش‌های محاسبه نویز برای ارائه سطوح صدای ترافیک دقیق طراحی شده‌اند و می‌توانند برای هر منطقه برای شبیه‌سازی نویز پیاده‌سازی شوند. این روش ها در گروه های مختلف با اهداف متنوع دسته بندی می شوند. 1- روش محاسبه استاندارد 1 (SCM1) عموماً برای موقعیت های ساده و با پارامترهای محاسباتی کمی استفاده می شود. در این روش بازتاب و انسداد صوت بین ساختمان ها در نظر گرفته نمی شود. SCM1 معمولاً برای ارزیابی اولیه تأثیر نویز استفاده می شود. می تواند به راحتی برای هر شرایطی اجرا شود و می تواند نتیجه سریعی برای ارزیابی داشته باشد. 2- روش محاسبه استاندارد 2 (SCM2) تمامی عوامل موثر بر سطوح نویز از جمله بازتاب و انسداد صدا بین ساختمان ها را در نظر می گیرد. عیب آن این است که نیاز به محاسبات بالایی دارد و همچنین یک رویکرد زمان بر است. از طرفی استانداردهای نقشه برداری نویز شامل روش 1-نقشه استاندارد نویز 1 (SMM1) مبتنی بر SCM1 می باشد و علاوه بر این برای محاسبه نویز ضریب مسدودسازی نویز ناشی از ساختمان ها به نام SKM نیز در نظر گرفته شده است. 2-روش استاندارد نگاشت نویز 2 (SMM2) بر اساس روش های SCM2 است.23 ].

در نهایت با در نظر گرفتن شرایط طبیعی، فیزیکی و ترافیکی این بزرگراه، مطالعه مدل‌های موجود در دنیا و گفتگو با کارشناس نویز dBvision جناب آقای Henk de Klujijver در 15 دسامبر 2011، مدلی برای منطقه مورد مطالعه «معادله 1» پیشنهاد شد. )». مدل پیشنهادی به دلیل انعطاف پذیری بالا در پذیرش پارامترهای مختلف، قابلیت اجرا در محیط های مختلف را دارد.

(1)

سطح نویز در نقطه محاسبه است (Aeq به معنای سطح نویز متوسط ​​یا معادل است).

سطح انتشار نویز محاسبه شده برای روز (7:00 – 19:00)، عصر (19:00 – 23:00) و شب (23:00 – 7:00) است. سپس تصحیح 5+ دسی بل برای عصر و +10 دسی بل برای شب استفاده شد تا سطح حفاظتی بالاتری برای شب و شب «معادله (2)» به دست آورد.

(2)

انتشار صدای خودروهای سبک برای روز، عصر و شب محاسبه شده است “معادله (3)”.

انتشار صدای کامیون های متوسط ​​سنگین (کامیون هایی با تک محور عقب به اضافه اتوبوس ها) است که برای روز، عصر و شب محاسبه می شود “معادله (4)”.

انتشار صدای کامیون های سنگین (کامیون های با بیش از یک محور عقب و کامیون های تریلر) است که برای روز، عصر و شب محاسبه می شود “معادله (5)”.

(3)

(4)

(5)

، به ترتیب سرعت وسایل نقلیه سبک، متوسط ​​و سنگین هستند.

سرعت مرجع: 80 کیلومتر در ساعت برای وسایل نقلیه سبک و 70 کیلومتر در ساعت برای کامیون های سبک (+ اتوبوس) و کامیون های سنگین.

، به ترتیب تعداد وسایل نقلیه سبک، متوسط ​​و سنگین در روز، عصر و شب هستند.

تصحیح انتشار نویز بسته به سطح جاده است (“wegdek” به معنی “سطح جاده” است) “معادله (6)”.

(6)

انواع مختلف سطوح جاده دارای مقادیر متفاوتی از و . برای سطح جاده مرجع (یک جاده آسفالت معمولی) شناسه 1 است. مقادیر برای و به صورت زیر ذکر شده است. نتیجه = 0 است.

DLP برای ترافیک سبک است.

BP برای ترافیک سبک است.

DLV برای کامیون های سبک (+اتوبوس) و کامیون های سنگین است.

BV برای کامیون‌های سبک (+اتوبوس) و کامیون‌های سنگین برای جاده‌های آجری شناسه 10 است. نتیجه = 4 است، یعنی انتشار 4 دسی بل بیشتر از جاده آسفالت است.

سایر سطوح جاده (سایر شناسه ها) عمدتاً انواع خاصی هستند که برای کاهش انتشار نویز ایجاد شده اند.

انتشار اضافی برای وسایل نقلیه در حال شتاب و شکستن در گذرگاه ها است.

عبارت است از انتشار صدای اضافی ناشی از بازتاب ساختمان ها و موانع صوتی در سمت دیگر جاده “معادله (7)”.

(7)

بخشی در طرف دیگر جاده است که صدا را منعکس می کند (مقدار بین 0 و 1). فقط اشیاء در فاصله معقول در نظر گرفته می شوند.

کاهش (D برای میرایی) نویز بسته به فاصله “معادله (8)” است.

(8)

کوتاه ترین فاصله بین جاده و نقطه محاسبه (بر حسب متر) است.

معادله (9) کاهش نویز ناشی از جذب در هوا است.

(9)

کاهش نویز ناشی از جذب زمین “معادله (10)” است.

(10)

قسمتی است بین وسط جاده و نقطه محاسبه که جذب صدا در نظر گرفته می شود (مقدار بین 0 تا 1 است). سطوح جاده ها و آب صدا را منعکس می کنند، سطوح دیگر مانند زمین چمن نویز را جذب می کنند.

ارتفاع نقطه محاسبه نسبت به سطح زمین در نقطه محاسبه (به متر) است.

ارتفاع جاده نسبت به سطح زمین در کنار جاده (بر حسب متر) است.

کاهش نویز ناشی از شرایط آب و هوایی است که بیشتر به دلیل جهت باد “معادله (11)” است.

(11)

کاهش صدا به دلیل موانع صوتی یا ساختمان های بین جاده و نقطه محاسبه است.

پارامترهای مدل نویز ترافیک پیشنهادی ارائه شده در ( شکل 2 ).

2.3. داده های مورد استفاده و اعتبارسنجی مدل نویز ترافیک

داده های مورد نیاز برای مدل پیشنهادی شامل اطلاعات آماری ترافیک (تعداد و سرعت خودروهای سبک، متوسط ​​و سنگین) به دست آمده از نمودارهای ترافیک آنلاین مرکز کنترل ترافیک تهران (شکل های 3 و 4) و همچنین اطلاعاتی در مورد وضعیت فیزیکی بزرگراه است. (جدول 1-4). از یک سو، صحت داده های ورودی به دلیل تأثیر مستقیم بر نتایج، باید از نظر کیفی و کمی تأیید شود. از سوی دیگر، از آنجایی که این مطالعه تاثیر نویز را در قالب سه بعدی که شامل سطوح افقی و عمودی است بررسی می‌کند، اعتبارسنجی مدل نویز ترافیکی این بزرگراه باید با استفاده از دو مجموعه داده جدید جمع‌آوری‌شده انجام شود: یکی برای صفحه افقی سطح زمین و دیگری برای سطوح عمودی پانل های ساختمان.

اعتبار سنجی مدل پیشنهادی صدای ترافیک

در این تحقیق از مدل پیشنهادی نویز ترافیکی برای مدلسازی اثرات نویز ناشی از ترافیک استفاده شد. همانطور که در قسمت قبل ذکر شد، ابتدا باید صحت داده های جمع آوری شده به صورت کیفی و کمی تایید شود و سپس اعتبارسنجی مدل در دو سطح عمودی و افقی انجام شود. برای انجام این کار، از یک صدا سنج کالیبره شده (BrüeKjer2230) برای اندازه گیری مستقیم در میدان استفاده شد ( شکل 5).). اعتبارسنجی مدل اول، بررسی دقت پیش‌بینی صدای ترافیک در سطح زمین اطراف (صفحه افقی)، با استفاده از کل داده‌های 71 نقطه به طور تصادفی از مکان‌های مختلف در سطح زمین اطراف در مجاورت بزرگراه جمع‌آوری شده است. صدا سنج در ارتفاع 1.20 متری از سطح زمین تنظیم می شود. مکان های اندازه گیری در این صفحه افقی تصادفی در امتداد این خط بزرگراه با فاصله بین 2 متر تا 27 متر از لبه کناری نزدیک است.

جاده جلویی تمام داده های مربوط به مشخصات ترافیک و وضعیت فیزیکی بزرگراه به همراه فاصله مسیر واقعی بین گیرنده و منبع نویز، داده های ورودی مدل به منظور محاسبه مقادیر پیش بینی شده نویز ترافیک در آن نقطه گیرنده خاص هستند. یک روش آزمون t زوجی با سطح معناداری α = 0.05 برای این آزمون اعتبار سنجی اعمال می شود تا سطوح نویز پیش بینی شده با سطوح اندازه گیری شده مقایسه شود. این آزمون آماری نشان داد که مدل می‌تواند نتیجه معناداری در پیش‌بینی نویز بزرگراه در سطح زمین اطراف با Sig ارائه دهد. 2 دم = 0.516. نتایج آماری این آزمون در جدول 5 نشان داده شده است.

اعتبار دوم آزمایش دقت مدل در پیش‌بینی سطوح سر و صدای ترافیک بزرگراه است

سطوح پانل ساختمان های بلند (صفحه عمودی) در امتداد راهرو بزرگراه. این کار با استفاده از 121 نقطه دیگر به صورت تصادفی از ساختمان ها و بیلبوردهای تبلیغاتی در مکان ها و ارتفاعات مختلف اطراف بزرگراه جمع آوری می شود. فاصله افقی این مکان ها از لبه کناری نزدیک جاده جلویی جانبی نزدیک بین 5 متر تا 25 متر و ارتفاع عمودی این مکان ها از سطح زمین بین 3 تا 39 متر است. تمام داده های مربوط به مشخصات ترافیک و وضعیت فیزیکی بزرگراه به همراه فاصله مسیر واقعی بین گیرنده و منبع نویز، داده های ورودی مدل به منظور محاسبه مقادیر پیش بینی شده نویز ترافیک در آن نقطه گیرنده خاص هستند. آزمون اعتبارسنجی برای آزمایش دقت این مقادیر نویز اندازه‌گیری شده و پیش‌بینی‌شده در صفحه عمودی با تکنیک تست t زوجی داده می‌شود. نتایج حاصل از این آزمون با سطح معناداری 0.05 = α، اهمیت مدل را در پیش‌بینی نویز ترافیکی در سطوح عمودی پانل‌های ساختمانی مرتفع نزدیک با علامت نشان می‌دهد. 2-tailed = 0.896. نتایج آزمون t زوجی داده های صفحه عمودی در نشان داده شده استجدول 6 .

2.4. مدلسازی سه بعدی نویز با استفاده از مدل سه بعدی شهر

نقشه های نویز دوبعدی با اطلاعات سطوح نویز یک ارتفاع خاص توسعه یافته اند. اما در واقع نویز در همه جهات منتقل می شود و تاثیر نویز در همه جهات است. اطلاعات مربوط به نویز یک ارتفاع خاص برای کاهش یا کنترل آلودگی صوتی کافی نخواهد بود. بنابراین، این نقشه ها برای فرآیند ارزیابی نویز مناسب نیستند [ 24]. برای اینکه بتوانیم راه حل بهتری برای این مشکلات داشته باشیم، نیاز به نقشه نویز است که بتواند اطلاعات کاملی از اثر نویز در همه جهات ارائه دهد. این امر با مدل نویز سه بعدی ارائه شده امکان پذیر خواهد بود. تجزیه و تحلیل سه بعدی و بررسی تاثیر صدای ترافیک از بزرگراه بر روی ساختمان ها و مناطق اطراف با انجام مراحل زیر امکان پذیر است: ساخت مدل سه بعدی از منطقه مورد مطالعه، ایجاد نقاط رصد سه بعدی اطراف ساختمان ها، محاسبه سطح نویز در هر یک از این نقاط، درون یابی. سطوح نویز با انواع روش ها (خطی، مکعبی، نزدیکترین همسایه، بیهارمونیک) با اسکریپت نویسی در محیط برنامه نویسی متلب و در نهایت ترکیب مدل سه بعدی شهر و مدل سه بعدی آلودگی صوتی در محیط GIS ( شکل 6 ).

ساخت مدل شهر سه بعدی می تواند با استفاده از الگوریتم های نیمه اتوماتیک یا تمام اتوماتیک، اسکن لیزری زمینی یا هوایی و GPS مطابق با مدل مورد نیاز صورت گیرد [ 25 ]. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار ArcGIS مدل سه بعدی منطقه مورد مطالعه ایجاد شد و داده های مربوط به ارتفاع ساختمان و سطح طبیعی زمین جمع آوری شد. مهم ترین داده های این مدل سه بعدی که باید به تفصیل به آن پرداخته شود شامل نقاط مشاهده، ساختمان ها، بزرگراه ها، موانع صوتی و زمین های خالی است که بسته به نوع خاک، ضریب جذب صدا در مدل برای آنها در نظر گرفته شده است ( شکل 7). ).

مهمترین مرحله در مدلسازی سه بعدی نویز ایجاد و توزیع نقاط در اطراف ساختمان است که میزان نویز در آنها محاسبه می شود. در این تحقیق تعداد 231918 نقطه مشاهده با فاصله یکنواخت در دو جهت افقی و عمودی توزیع شد. نقاط در صفحه افقی 3 متر بالاتر از سطح زمین طبیعی، در فواصل 2 متر عمود بر لبه جانبی بزرگراه و 5 متر در جهت موازی با بزرگراه و در صفحه عمودی در فواصل 5 متر با فاصله 10 انتخاب شدند. افست عمودی سانتی متر عمود بر نمای جلوی ساختمان ها.

دلیل در نظر گرفتن افست در نقاط عمودی، جلوگیری از خطاهای احتمالی در معادلات درون یابی مستقر شده، به دلیل داشتن نقاطی با X، Y در ارتفاع های مختلف است. به منظور دستیابی به وضعیت صوتی کاملتر منطقه مورد مطالعه، نقاط رصدی نیز در قسمتهای پشتی و بالایی ساختمانها انتخاب شده است. دلیل این موضوع، لزوم شناخت رفتار نویز در محیط های آرام (پشت ساختمان ها و زمین های باز) برای طراحی کاربردهای مناسب در این محیط ها می باشد. نقاط مشاهده به طور خودکار با برنامه نویسی VBA ایجاد شدند ( شکل 7 ).

پس از محاسبه نویز در هر یک از نقاط توسط مدل نویز پیشنهادی. مدل نویز سه بعدی با نصب سطوح بر روی ابر نقاط مشاهده ایجاد شد. به

برای رسیدن به این هدف، از تکنیک‌های درون‌یابی مختلف مانند خطی، مکعبی، نزدیک‌ترین همسایه، بیهارمونیک در محیط متلب استفاده شد. با محاسبه ME و RMSE برای هر یک از این روش‌های درون‌یابی و مقایسه آن‌ها با یکدیگر، روش‌های بی هارمونیک و خطی با کمترین RMSE به عنوان روش‌های مناسب برای درونیابی داده‌های نویز در این مطالعه انتخاب شدند، بنابراین، تنها از درون یابی خطی در درون یابی استفاده شد. دوره روز ( شکل 7 ).

به طور خلاصه، در این مطالعه، ابتدا یک ارزیابی برای اعتبارسنجی مدل صدای ترافیکی که برای این بزرگراه پیشنهاد شده بود، ارائه می‌شود تا ببینیم آیا می‌توان از آن به طور موثر در شبیه‌سازی صدای ترافیک از این بزرگراه استفاده کرد. این مدل نویز بزرگراه معتبر سپس از طریق برنامه‌نویسی اسکریپت برای تخمین سطوح نویز در تمام سطوح ساختمان و زمین در نقاط شبکه یکنواخت که در این منطقه مطالعه در قالب سه‌بعدی تخصیص داده شده‌اند، وارد پلتفرم GIS برنامه ArcGIS می‌شود. سپس نقشه برداری نویز تجسمی شده برای ایجاد خطوط نویز با رنگ تقویت شده در تمام سطوح مطالعه سه بعدی اعمال می شود. سپس تاثیر صدای ترافیک از این بزرگراه در همه طرف پانل های ساختمان و سطح زمین اطراف ساختمان به طور دقیق قابل بررسی است.

3. نتایج و بحث

به منظور ارزیابی موثر اثر نویز ناشی از ترافیک، مدل صدای شبیه سازی شده با مدل شهر سه بعدی ترکیب شد. نگاشت نویز ترافیکی تجسمی شده بر روی پایه 3 بعدی GIS به منظور تبدیل این ضربه نامرئی به یک ضربه قابل مشاهده به شکل خطوط نویز تقویت شده با رنگ بر روی زمین و سطوح ساختمان توسعه یافته است. سیستم نقطه شبکه برای تخمین نویز ترافیک همانطور که در این تحقیق ارائه شده است می تواند تصاویر واضح و واضحی از تصاویر تقویت شده با رنگ در سطح مورد مطالعه ارائه دهد، حتی در صورت بزرگ شدن برای بررسی دقیق. بررسی تاثیر نویز در هر طرف سطح ساختمان بر اساس نقشه نویز این سطح ساختمان به شرح زیر انجام می شود:

در پانل جلویی یا نمای جلوی ساختمان، صدای ترافیک با افزایش ارتفاع ساختمان کاهش می یابد. این به دلیل افزایش طول مسیر نویز از بزرگراه تا آن مکان در سطح ساختمان است. از شکل 7، بالاترین سطح صدای ترافیکی 76 دسی بل در سطح زمین این سطح جلویی و کمترین سطح صدای 72 دسی بل در لبه بالایی این سطح جلویی ظاهر می شود. بر اساس نتایج این مطالعه، این ساختمان مرتفع، به ویژه نمای جلویی آن، برای استفاده در مقاصد مسکونی مناسب نیست، زیرا سر و صدای بزرگراه مجاور، تأثیر صدای ترافیکی بالایی را بر روی پانل جلویی ایجاد می کند، از 72 تا 76 dBA این بیشتر از استاندارد نویز مجاز 55 dBA برای مناطق مسکونی است. به منظور قابل قبول ساختن ساختمان برای استفاده تجاری و حتی مسکونی، انواع خاصی از محافظت در برابر صدا مورد نیاز است.

در پانل های جانبی، با دورتر شدن مکان های مشاهده شده از بزرگراه، سطح صدای ترافیک کاهش می یابد. سطوح نویز نیز با افزایش ارتفاع این مکان ها کاهش می یابد. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است ، بالاترین سطح صدای ترافیک f 72 dBA در پایین ترین گوشه جلویی دو پانل جانبی که نزدیکترین به بزرگراه هستند رخ می دهد. و کمترین میزان نویز 66 dBA در گوشه پشتی لبه بالایی این دو پانل جانبی ظاهر می شود. در پشت بام، صدای ترافیک به دلیل افزایش طول مسیر نویز از بزرگراه کاهش می یابد. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است ، کمترین سطح نویز 52 dBA در لبه پشتی سقف رخ می دهد.

در پنل پشتی، این سمت از ساختمان، سطحی است که کمترین ضربه را از بزرگراه دریافت می کند، زیرا مکانی است که بالاترین درجه محافظت را از خود ساختمان دارد، هم برای تفاوت مسیر عمودی و هم برای زاویه محافظ افقی. . بنابراین ایمن ترین پنل این ساختمان در برابر تاثیر صدای ترافیک بزرگراه است. کمترین محل نویز در این سطح پشتی، وسط پایین ترین لبه سمت پشتی ساختمان، با سطح نویز 52 dBA نشان داده شده است. بلندترین سطح نویز 53 dBA، در لبه دو طرف این پنل ظاهر می شود که کمترین اثر محافظ را از ساختمان دارند.

نتایج بررسی تاثیر سر و صدا از بزرگراه در این منطقه مورد مطالعه نشان می‌دهد که ترافیک بزرگراه تأثیر نویز بالایی بر روی زمین اطراف و ساختمان بلند مجاور ایجاد می‌کند. در قسمت پیش‌زمینه این ساختمان، از سمت راست بزرگراه تا خط ساختمان، کمترین میزان نویز ۷۶ دسی‌بل در خط پایه نمای ساختمان نمایان می‌شود. این میزان نویز بسیار بالاتر از حد استاندارد استاندارد ایران برای نویز بزرگراه‌ها است که 55 دسی‌بل برای مناطق مسکونی و 60 دسی‌بل برای مناطق تجاری یا تجاری است. این بدان معنی است که برای سلامتی افرادی که در این منطقه پیش زمینه زندگی یا کار می کنند بدون هیچ گونه محافظ صوتی بزرگراه مانند ساخت سدهای صوتی یا نصب پنجره ها و درهای شیشه ای مهر و موم مضر است. شرایط نویز در مناطق زمینی در کناره‌های ساختمان نزدیک بزرگراه بهتر از پیش‌زمینه است. اثر محافظ از ساختمان باعث کاهش سطح صدا در این مناطق می شود. اما هنوز برای مناطق مسکونی ایمن در نظر گرفته نمی شود، زیرا کمترین سطح نویز 72 dBA در منطقه در گوشه پشتی ساختمان همچنان بالاتر از سطح استاندارد برای استفاده مسکونی است. منطقه پشت ساختمان امن ترین مکان برای استفاده مسکونی است، زیرا توسط ساختمان بلندی محافظت می شود که سر و صدای بزرگراه را مسدود می کند. از آنجایی که کمترین سطح نویز 72 dBA در ناحیه گوشه پشتی ساختمان همچنان بالاتر از سطح استاندارد برای کاربری مسکونی است. منطقه پشت ساختمان امن ترین مکان برای استفاده مسکونی است، زیرا توسط ساختمان بلندی محافظت می شود که سر و صدای بزرگراه را مسدود می کند. از آنجایی که کمترین سطح نویز 72 dBA در ناحیه گوشه پشتی ساختمان همچنان بالاتر از سطح استاندارد برای کاربری مسکونی است. منطقه پشت ساختمان امن ترین مکان برای استفاده مسکونی است، زیرا توسط ساختمان بلندی محافظت می شود که سر و صدای بزرگراه را مسدود می کند.

یکی از موثرترین روش ها برای کاهش نویز در این زمینه استفاده از سدهای صوتی است. این موانع ساختارهای مقاومتی هستند که با ایجاد انسداد در طول مسیر نویز بین گیرنده و منبع تولید صدا، سطوح نویز را کاهش می‌دهند [ 26 ].]. برای طراحی سدهای صوتی عوامل مختلفی از جمله شکل، جنس، ارتفاع، طول و محل نصب باید در نظر گرفته شود. برای داشتن بیشترین تضعیف در سطوح نویز، توجه به قدرت نویز در منبع و همچنین داشتن قابلیت تست انواع و شرایط مختلف دیوارهای نویز در یک محیط شبیه سازی شده ضروری به نظر می رسد. این یکی از قابلیت های مدل سه بعدی پیشنهادی است. در این تحقیق، تأثیر استفاده از موانع صوتی مختلف برای کاهش سطح صدا از بزرگراه همت با مدل‌سازی در یک محیط شبیه‌سازی شده مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا، اثرات ارتفاع مانع و فاصله از بزرگراه برای کاهش نویز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت ( شکل 8).). سه مانع اول (الف)، (ب)، (ج) با ارتفاع 3 متر و به ترتیب در فاصله 2 متر، 6 متر و 9 متر از لبه جاده قرار دارند. سه مانع بعدی (د)، (ه)، (ف) به ترتیب به ارتفاع 3 متر، 5 متر، 7 متر و در فاصله مساوی 2 متر از لبه جاده قرار دارند. با مقایسه سه مانع اول ( جدول 7 )، مانع (الف) در کاهش سطوح نویز هم در جهت افقی و هم در جهت عمودی مؤثرتر از سایر موانع (b)، (c) است، بنابراین می توان نتیجه گرفت که موانع در نزدیکی جاده موثرتر از موانع واقع شده دور از جاده ها هستند. مقایسه سه مانع دوم ( جدول 7، مشخص شد که مانع (f) با ارتفاع 7 متر از سایر موانع با ارتفاع 3 متر و 5 متر مؤثرتر است. به این معنی است که با افزایش ارتفاع مانع، اثر مانع در جهت عمودی نیز افزایش می‌یابد. با این حال، هزینه نقش مهمی در تصمیم گیری ارتفاع مانع ایفا می کند. بیشترین کاهش نویز در سدی به ارتفاع 7 متر واقع در فاصله 2 متری از لبه جاده مشاهده شد، میزان تضعیف این نوع مانع برای مناطق مجاور 7 دسی بل، طبقه اول 12 دسی بل، 9 دسی بل بود. برای طبقات دوم و سوم و کمتر از این مقدار برای طبقات چهارم و سایر طبقات.

از سوی دیگر انواع دیوارهای صوتی شامل دیوارهای عمودی، کنسولی، نیمه محصور، حفاظی (g,h,i,j) با ارتفاع 7 متر در فاصله 2 متری از لبه بیرونی بزرگراه. مورد مطالعه قرار گرفتند. بنابراین، موانع محصور، نیمه محصور و مانع به ترتیب در کاهش نویز موثرتر یافت شدند ( شکل 9 )، که باعث می شود مناطق اطراف، اضلاع جلویی و جانبی ساختمان ها نه تنها برای استفاده تجاری بلکه برای استفاده مسکونی نیز مناسب باشند. با توجه به اینکه هزینه نصب حفاظ و موانع نیمه محصور بسیار بیشتر از هزینه نصب می باشد.

نصب سد راهبند و با توجه به شرایط فیزیکی و طبیعی منطقه مورد مطالعه، نصب سد راهبند به ارتفاع 7 متر با فاصله 2 متر از لبه جاده بهترین انتخاب برای این منطقه خواهد بود. با نصب این نوع مانع، سطح صدا در محدوده استانداردهای قابل قبول برای مصارف مسکونی و تجاری قرار می گیرد، بنابراین مکان امنی برای زندگی و کار خواهیم داشت.

4. نتیجه گیری

روش های سنتی برای ارائه نتایج ارزیابی نویز نمی تواند به عنوان یک رویکرد مناسب برای تجزیه و تحلیل و بررسی جایگزین های عملکردی برای بررسی انواع استراتژی های کاهش نویز در نظر گرفته شود. از این رو داشتن یک مدل انعطاف پذیر که کاربران را قادر می سازد تا جایگزین ها را در یک محیط شبیه سازی شده بررسی و ارزیابی کنند، ضروری به نظر می رسد. این رویکرد درک سریعتر و بهتر تأثیر نویز در اطراف منطقه مورد مطالعه و همچنین بررسی تأثیر پارامترهای مختلف در کاهش نویز را امکان پذیر می کند. در این تحقیق ارزیابی با ترکیب مدل پیشنهادی صدای ترافیک و مدل سه بعدی منطقه مورد مطالعه در محیط GIS انجام شد. ابتدا مدل پیش‌بینی نویز با توجه به منطقه مورد مطالعه ما ارائه شد، سپس با اندازه‌گیری برخی نقاط کنترل در میدان مورد ارزیابی قرار گرفت. در مرحله بعد، با ساخت مدل سه بعدی منطقه مورد مطالعه، توزیع نقاط مشاهده، محاسبه نویز در هر نقطه مشخص در طول روز، مدلسازی سه بعدی نویز در محیط GIS اجرا شد. سپس تاثیر صدای ترافیک از این بزرگراه در همه طرف پانل های ساختمان و سطح زمین اطراف ساختمان به طور دقیق قابل بررسی است.

حمیدرضا رنجبر، علی رضا قراگوزلو، علی رضا وفایی نژاد (یعنی تنها 4 دسی بل کاهش سطح نویز در مقایسه با سطح صدای 76 دسی بل در سطح زمین)، ارتفاع ساختمان به عنوان پارامتر موثری برای کاهش نویز از بزرگراه. بر اساس نتایج این تحقیق، این ساختمان مرتفع به ویژه نمای جلویی و حتی پانل های جانبی آن برای استفاده در مقاصد مسکونی و تجاری مناسب نیست، زیرا سر و صدای ناشی از بزرگراه مجاور باعث ایجاد صدای ترافیکی بیشتر از آن می شود. استاندارد صدای مجاز در این نماها. پشت و رو ساختمان ها به دلیل داشتن صدای کمتر از حد استاندارد کاملاً برای کاربری های مسکونی مناسب است. به منظور قابل قبول ساختن ساختمان برای استفاده مسکونی و تجاری، انواع خاصی از حفاظ مورد نیاز است. برای هماهنگ‌ترین کاربری ساختمان و محوطه اطراف، موانع صوتی با ارتفاع‌های مختلف با فواصل متفاوت از لبه بزرگراه بررسی شد. بیشترین کاهش سطح صدا با نصب دیوار صوتی با ارتفاع هفت متر در دو متری لبه بیرونی بزرگراه مشاهده شد. با در نظر گرفتن شرایط طبیعی منطقه مورد مطالعه و حتی جنبه های اقتصادی، نصب موانع کنسولی می تواند رویکردی موثر برای کاهش صدا در این منطقه باشد.

منابع