Đánh giá tiếng ồn môi trƣờng

4. Quan trắc và đánh giá tiếng ồn

4.2.1. Đánh giá tiếng ồn môi trƣờng

QCVN 26:2010/BTNMT quy định tiếng ồn hạn tối đa các mức tiếng ồn tại các khu vực có con ngƣời sinh sống, hoạt động và làm việc.

Khu vực Từ 6 giờ đến 21 giờ Từ 21 giờ đến 6 giờ

Khu vực đặc biệt 55 45

Khu vực thông thƣờng 70 55

Theo TCXDVN 175:2005 Mức ồn tối đa cho phép trong công trình công cộng: - Tiêu chuẩn thiết kế quy định:

- Đánh giá tiếng ồn nơi công cộng theo 02 cách: Leq (dBA) đối với phòng thông thƣờng; Theo đƣờng NR (noise rating)

- Phòng đƣợc xem là đạt yêu cầu khi: Leq nhỏ hơn tiêu chuẩn và đƣờng NR thực tế không có điểm nào nằm cao hơn đƣờng NR tiêu chuẩn.

Hình 2.1: Họ đƣờng cong NR (I.S.O. R 1996, 1971) 4.2.2. Đánh giá tiếng ồn giao thông

Tiếng ồn dòng xe là không ổn định và cần phải đƣợc đánh giá theo mức ồn tƣơng đƣơng (LAtd). Năm 1968, nghiên cứu của J. Foxon và F. Pearson cho thấy có thể nhận đƣợc phân bố chuẩn của mức ồn cả khi cƣờng độ dòng xe lớn và nhỏ. Hiện nay trên thế giới sử dụng phƣơng pháp phân tích thống kê để nghiên cứu tiếng ồn dòng xe và đã lập đƣợc biểu đồ xác suất phân bố mức ồn (biểu đồ 2.2). Từ biểu đồ chúng ta rút

ra một số trị số có ý nghĩa của tiếng ồn dòng xe:

- L10: mức ồn 10% thời gian đo, là mức ồn trung bình cực đại của dòng xe, tƣơng đƣơng mức ồn của một xe(là mức âm vƣợt 10% trong khoảng thời gian 6h– 24h. - L90: mức ồn 90% thời gian đo, tƣơng đƣơng với mức ồn nền của đƣờng.

- L50: mức ồn 50% thời gian đo, tƣơng đƣơng mức ồn trung bình của dòng xe.

Hình 2.2: Biểu đồ xác suất phân bố mức ồn[9]

Ðể đạt đƣợc độ chính xác cần thiết khi sử dụng phƣơng pháp thống kê xác suất để đánh giá tiếng ồn giao thông, cần chú ý:

- Ðo vào giờ cao điểm.

- Thời gian đo là 10 phút khi cƣờng độ dòng xe là 1000 - 3000 xe/h, 20 phút khi cƣờng độ là 500 - 1000 xe/h, và 30 phút khi ít hơn 500 xe/h. Trƣờng hợp chƣa rõ cƣờng độ dòng xe cần phải đo 20 - 30 phút.

Ở Việt Nam chƣa có tiêu chuẩn đánh giá tiếng ồn giao thông. Theo (Phạm Ðức Nguyên, 2000) đề nghị sử dụng mức ồn tƣơng đƣơng trung bình trong thời gian từ 8 - 20h, đo cách trục đƣờng 7,5 m làm trị số mức ồn tính toán (Kí hiệu LAtd).

Mức ồn tƣơng đƣơng (LAtd) thƣờng thấp hơn mức L10 khoảng 1 - 2 dBA khi cƣờng độ dòng xe là 500 - 3000 xe/h.

Bảng 2.5: Mức ồn tƣơng đƣơng tính toán mỗi giờ của dòng xe có 20% xe tải và xe khách nặng, vận tốc 40 km/h. Cƣờng độ N (xe/h) 40 50 60 80 100 150 200 300 400 500 Mức ồn (LAtd,dB) 65 65,5 66 66,5 67 68 69 70 70,5 71 Cƣờng độ N (xe/h) 700 900 1000 1500 2000 3000 4000 5000 10000 Mức ồn (LAtd,dB) 72 72,5 73 74 74,5 75,5 76 77 78

Khi tính toán, các giá trị trong bảng 2.5 đƣợc hiệu chỉnh theo các trƣờng hợp thực tế sau:

- Theo số lƣợng xe tải và xe khách nặng: tăng, giảm 13% Hiệu chỉnh ±1dBA

- Theo số lƣợng xe tải và xe khách động cơ diesel: 1) Giảm không quá 10%, hiệu chỉnh 0 dBA 2) Tăng 10%, hiệu chỉnh ±1dBA

- Theo vận tốc dòng xe:

1) Tốc độ: 7 - 80 km/h, nếu tăng giảm 7%, hiệu chỉnh ± 1dBA 2) Tốc độ 80 - 120 km/h: tăng 20%, hiệu chỉnh + 1dBA

- Theo độ dốc chiều dọc đƣờng: 1) Độ dốc 0%, hiệu chỉnh 0 2) Tăng 2%, hiệu chỉnh ± 1dBA

- Theo chiều rộng đƣờng phố có nhà hai bên đƣờng: 1) Rộng trên 50 m, hiệu chỉnh 0

CHƢƠNG 3: SỰ LAN TRUYỀN TIẾNG ỒN

1. Truyền âm ngoài trời

Sự truyền âm ở ngoài trời có những đặc điểm sau đây: - Chỉ lan truyền đi mà không có sóng trở lại;

- Sự truyền âm chịu ảnh hƣởng của các yếu tố thời tiết nhƣ gió, nhiệt độ…; - Năng lƣợng âm bị mất do hút âm của vật liệu bề mặt;

- Trên đƣờng truyền âm có thể gặp vật cản nhƣ nhà cửa, cây cối...

Khi âm thanh lan truyền trong không khí, năng lƣợng âm sẽ giảm dần theo khoảng cách xa dần nguồn âm. Ðó là hiện tƣợng tắt dần của nguồn âm, gây ra do hai nguyên nhân sau:

- Sự giảm năng lƣợng âm theo khoảng cách: năng lƣợng âm giảm vì phải chia sẻ cho nhiều phần tử môi trƣờng;

- Sự hút âm của không khí: giảm năng lƣợng do ma sát của các phần tử khí.

1.1. Sự giảm âm theo khoảng cách

* Trƣờng hợp nguồn âm điểm:

Nếu một nguồn âm điểm có công suất P(W) bức xạ sóng cầu, thì ở khoảng cách nguồn r(m) cƣờng độ âm có thể tính theo công thức:

Ir = 2

4 r P

 (*)

Công thức trên cho thấy, mỗi khi khoảng cách r tăng lên gấp đôi, cƣờng độ âm lại giảm đi bốn lần. Sự giảm năng lƣợng của sóng cầu theo khoảng cách này gọi là luật giảm âm tỷ lệ nghịch với bình phƣơng khoảng cách.

Logarit hóa hai vế công thức (*) ta xác định mức âm (dB) tại r theo công thức: Lr = Lp+ 10lg 2 4 1 r  Hay Lr = Lp – 20lgr– 11, dB

Trong đó: Lp– mức công suất âm của nguồn, dB.

Bài toán thƣờng gặp là xác định độ chênh lệch mức âm tại các khoảng cách r1 (có mức ồn L1) và r2(với mức ồn L2), với r2 > r1. ta có: ∆L = L1– L2= 20lg 1 2 r r , dB. ( 3.1)

Theo công thức này, khi khoảng cách tăng lên hai lần, mức âm giảm đi 6 dB.  Đối với trƣờng hợp nguồn âm đƣờng

Hình 3.2: Sự giảm âm của âm đường[1]

Với nguồn âm đƣờng (bức xạ sóng trụ), độ giảm cƣờng độ âm từ khoảng cách r1 (I1) đến khoảng cách r2 (I2) theo quan hệ:

1 2 2 1 r r I I  ( 3.2)

Độ chênh lệch mức âm giữa các khoảng cách r1 và r2 lúc này sẽ là: ∆L = 10lg 1 2 r r (dB) ( 3.3)

Với công thức này cho thấy, đối với nguồn âm đƣờng mỗi khi khoảng cách tăng lên gấp đôi mức âm sẽ giảm đi 3dB.

Lƣu ý: Khi tính toán sự giảm âm của tiếng ồn giao thông có thể: - Sử dụng công thức ∆L = 10lg

1 2

r r

(dBA) với r1= 1m, r2 là khoảng cách từ nguồn đến địa điểm tính toán.

+ S = 1000Vtb/N, trong đó S: là khoảng cách giữa các xe; Vtb: là vận tốc trung bình (km/h); N là cƣờng độ dòng xe (xe/h)

+ Độ giảm mức ồn thực tế đƣợc tính dựa vào biểu đồ sau:

Hình 3.3: Mức giảm âm theo khoảng cách

(Nguồn:Âm họckiếntrúc - Cơsởlý thuyếtvà cácgiảiphápứngdụng,PhạmĐức

Nguyên)

 Giảm âm theo khoảng cách có tính hệ số bề mặt - Đối với âm điểm:

Lk/c = kđ.20lg 1 2

r r

-Đối với âm đƣờng: Lk/c = kđ.10lg

1 2

r r

1.2. Sự hút âm của không khí

Sự hút âm của không khí phụ thuộc rất lớn vào tần số âm, đồng thời phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của không khí, thƣờng xác định theo độ giảm mức âm trên mỗi mét chiều dài truyền âm (dB/m).

Hệ số hấp thụ âm bề mặt, kd Loại địa hình

1,0 Đất bằng phẳng

1,1 Đất trồng cỏ

Hình 3.4: Sự hút âm của không khí ở 200

C theo tần số âm và độ ẩm tƣơng đối

(Nguồn:Âm họckiếntrúc - Cơsởlý thuyếtvà cácgiảiphápứngdụng,PhạmĐức

Nguyên)

2. Truyền âm qua dãy cây xanh

Cây xanh có tác dụng giảm tiếng ồn. Sóng âm truyền qua các dãy cây xanh sẽ bị suy giảm năng lƣợng và phản xạ âm.

Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy[1,3]:

- Tác dụng phản xạ nhƣ tƣờng chắn có thể làm giảm mức âm 1,5 dB mỗi khi gặp một dãy cây xanh.

- Khả năng hút và khuếch tán âm thanh của cây xanh phụ thuộc vào loại cây với mức độ rậm rạp của lá, có trị số vào khoảng 0,12 ÷ 0,17 dB/m.

Độ giảm mức ồn sau các dải cây xanh đƣợc xác định bằng công thức của Meister F. và Ruhrberg W:

∆ Lcx= 1,5Z + b ∑ Bi

∆ Lcx= ∆ Lkc+ 1,5Z + b ∑ Bi Trong đó :

∆ Lkc - Độ giảm mức ồn do khoảng cách chƣa kể tác dụng giảm tiếng ồn do các dãy cây xanh.

∑ Bi - Tổng bề rộng của các dãy cây xanh (m). b – Hệ số hấp thụ âm thanh của cây xanh.

b ∑ Bi - Độ giảm mức ồn do âm thanh bị hút và khuếch tán trong các dãy cây. r1 - Khoảng cách tới nguồn ồn (m) (lấy r = 1m).

r2 - Khoảng cách tính toán độ giảm mức ồn theo khoảng cách (m).

Bảng 3.1: Khả năng hút âm của cây xanh

Tần số âm (Hz) 200400 400800 8001600 16003200 32006400 Khả năng hút âm

của cây(dB/m) 0,05 0,050,07 0,080,1 0,110,15 0,170,2

(Nguồn âm học kiến trúc- cơ sở lý thuyết và các giải pháp ứng dụng, Phạm Đức Nguyên)

3. Truyền âm qua màn chắn và định luật khối lƣợng 3.1. Các giai đoạn tổn thất âm qua màn chắn 3.1. Các giai đoạn tổn thất âm qua màn chắn

Tổn thất âm (Tranmission loss – TL) qua tấm chắn thông qua 4 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1, hạn chế âm khi chạm vào bề mặt rắn, tổn thất chủ yếu là tần số thấp (< 20 Hz), giai đoạn này không đáng kể.

+ Giai đoạn 2, thay đổi cộng hƣởng (dội tiếng), xảy ra với tần số thấp và trung bình, gây ra sự thăng trầm (tăng – giảm) trong tổn thất truyền tải.

+ Giai đoạn 3, thay đổi khối lƣợng, ảnh hƣởng đến tất cả các tần số âm thanh.

+ Giai đoạn 4, khu vực trùng hợp ngẫu nhiên (Coincidence Region), xảy ra với tần số cao, đặc biệt tấm gỗ và kính, làm suy giảm sự tổn thất đƣờng truyền.

Hình 3.5: Các giai đoạn truyền âm qua màn chắn[8]

Gọi k là hệ số tổn thất âm thanh: k = Wr/Ws, mức tổn thất âm thanh hoặc chỉ số suy giảm âm thanh (Sound Reduce Index (SRI) đƣợc xác định nhƣ sau[8]:

SRI = 10lg(1/k) = 10lg(Ws/Wr) Ws: Công suất âm nguồn; Wr: Công suất âm nhận.

3.2. Định luật khối lƣợng

Định luật khối lƣợng (Acoustic mass law): Tăng gấp đôi khối lƣợng của màn chắn trên một đơn vị diện tích sẽ làm tăng 6dB tổn thất (cách âm) âm.

Thực tế có tăng gấp đôi khối lƣợng bằng cách: tăng gấp đôi chiều dày hoặc mật độ. Định luật này còn cho rằng: nếu tần số âm tăng gấp đôi thì tổn thất truyền tải cũng tăng 6dB. Có nghĩa với âm có tần số thấp, tƣờng cách âm phải dày hơn. Âm có tần số cao thì tƣờng cách âm mỏng hơn.

Những vật liệu cách âm có khối lƣợng lớn nhƣ đá, sỏi, bê tông… đạt hiệu quả cách âm theo quy luật khối lƣợng cao. Còn vật liệu nhẹ, vì bị không khí xâm nhập và khối lƣợng thấp nên hiệu quả không cao.

Công thức xác định mức tổn thất âm qua màn chắn (1 màn đồng nhất): ∆ Lmc= 20log10(ms.f) – 48

∆Lmc = 20log10(ms.f) – 47

Trong đó: ms là mật độ khối lƣợng (kg/m3); f là tần số âm (Hz).

Bảng 3.2: Mật độ khối lƣợng của một số vật liệu cách âm[8]

Vật liệu ms(kg/m3)

Nhôm (1mm) 2,7

Bê tông, dày đặc (100mm) 235

Đá (30mm) 80

Thép (1mm) 7,7

Thủy tinh (1mm) 2,5

Nhựa Polycarbonate và nhựa acrylic (5mm) 6,5

Gỗ (15mm) 10 Tấm thạch cao (15mm) 12 Ván ép (15mm) 9 Ván nhựa (15mm) 10 MDF (15mm) 11 HDF (15mm) 12 Phiến gỗ ép (15mm) 15 Một số quy luật khác:

- Hiệu ứng trùng hợp ngẫu nhiên (The coincidence effect): Vật liệu cứng tạo ra một sự sụt giảm tổn thất truyền tải ở tần số cao, bình thƣờng hơn 1 kHz. Giảm đáng kể tổn thất truyền tải âm thông qua một phân vùng xảy ra ở tần số quan trọng (Critical frequency).

Các tần số quan trọng là tần số mà các bƣớc sóng của âm thanh trong không khí bằng các bƣớc sóng uốn cong trong các vách ngăn.

Công thức tính tần số quan trọng (Critical frequency): Fc= c²/(1,8. t.vl) (Hz)

trong đó: c: là vận tốc âm thanh (340 m/s ở 20°C), t: là độ dày của bảng điều khiển (m) và vl: là vận tốc theo chiều dọc của âm thanh trong vách ngăn (m/s).

Vd: một tấm bê tông dày 10cm, vl = 3.500 m/s; Fc = 183 Hz.

Tấm cách âm càng cứng, hiệu ứng trùng hợp càng cao, đặc biệt là gỗ. Tuy nhiên, với tấm thép, hiệu ứng trùng hợp thấp vì nó diễn ra ở tần số cao vƣợt quá ngƣỡng nghe của tai ngƣời.

Hình 3.7: Mô phỏng sự sụt giảm cách âm ở tần số quan trọng[8]

(Nguồn: http://www.phaseto.com/acoustical_windows.htm)

Chiều rộng và sâu của mức giảm trùng hợp (coincidence dip) phụ thuộc vào sự tổn thất năng lƣợng âm thanh trong vật liệu. Sự tổn thất này lớn thì mức giảm trùng hợp nông và rộng hơn, ít ảnh hƣởng đến tổn thất truyền tải.

- Quy luật về sự cộng hƣởng trong cách âm: Các tấm cách âm cộng hƣởng âm ở tần số thấp và gây ra sự giảm tổn thất âm thanh.

- Bức tƣờng đôi: Các bức tƣờng đôi là cách tốt để tăng tổn thất truyền tải mà không cần tăng khối lƣợng. Xây hai bức tƣờng để cách âm là phƣơng pháp rẻ tiền và đƣợc sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, nó cũng có nhƣợc điểm là tốn không gian và khó xây dựng.

4. Tổn thất tiếng ồn thực tế

Tổn thất của tiếng ồn (Sound Transmission Loss) từ các thiết bị thi công hoặc giao thông tới khu vực xung quanh đƣợc tính gần đúng bằng công thức sau:

L = Lp- ∆Lk/c- ∆Lmc - ∆Lkk (dBA) (3.4) Trong đó:

L : Mức ồn truyền tới điểm tính toán, dBA Lp: Mức ồn của nguồn gây ồn, dBA

∆Lk/c: Mức ồn giảm đi theo khoảng cách, dBA ∆Lmc : Mức ồn giảm đi khi truyền qua vật cản.

∆Lkk: Mức ồn giảm đi do không khí và các bề mặt xung quanh hấp thụ. Tùy theo điều kiện mà có thể tính toán (dựa vào bảng trên) hoặc bỏ qua mức giảm này.

5. Tổng mức âm của nhiều nguồn điểm 5.1. Trƣờng hợp có hai âm thành phần 5.1. Trƣờng hợp có hai âm thành phần

L1 =10lg 0 1 I I ; L2=10lg 0 2 I I Mức âm tổng cộng: L =10lg 0 2 1 I I I  Nếu L1= L2 thì I1= I2 ta có:

Nhƣ vậy, nếu hai mức âm truyền đến bằng nhau, mức âm tổng cộng sẽ bằng trị số của một mức cộng thêm 3 dB.

Hình 3.8: Độ tăng mức âm theo độ tăng của nguồn âm[1]

Nếu L1> L2, nghĩa là I1> I2. Chọn a (a < 1) là hệ số biểu thị độ chênh lệch giữa I1và I2 khi đó I2= aI1. Công thức trở thành: Mức âm tổng cộng: 10lg 1 10lg(1 ) 0 1 1 a L I aI I L      ( 3.5)

Gọi ∆L = 10lg(1+a) là mức âm gia tăng, nhƣ vậy: Trị số ∆L phụ thuộc vào độ chênh lệnh ( L1 - L2 ) L1– L2= 0 1 lg 10 I I - 0 1 lg 10 I aI = -10lga

Bảng 3.3: Mức âm gia tăng phụ thuộc vào hiệu số ( L1 - L2 )

a L1 - L2 = -10lga (dB) ∆L = 10lg(1+a) (dB) 1 0,8 0,7 0 1,0 1,6 3,0 2,6 2,3 0,6 0,5 0,4 2,2 3,0 4,0 2,0 1,8 1,5 0,3 0,2 0,1 5,2 7,0 10,0 1,1 0,8 0,4

(Nguồn: Âm học kiến trúc – Cơ sở lý thuyết và các giải pháp ứng dụng, Phạm Đức Nguyên)

5.2. Trƣờng hợp có n âm bằng nhau

Khi đó ta có: L1 = L2 = L3 = ... = Ln = L

Mức âm tổng cộng đƣợc xác định theo công thức: L∑= L + 10.lgn

5.3. Trƣờng hợp có nhiều mức âm khác nhau

Mức âm tổng cộng có thể xác định bằng cách cộng dồn theo sơ đồ sau[1]:

(ví dụ trƣờng hợp bốn mức thành phần) L1 L3 L L4 L2

CHƢƠNG 4: CẤU TRÚC VÀ VẬT LIỆU HÚT ÂM

1. Tính chất hút âm của vật liệu và kết cấu 1.1. Giải thích sự hút âm 1.1. Giải thích sự hút âm

Hút âm và phản xạ âm là hai tính chất quan trọng của các vật liệu và kết cấu xây dựng. Nó có ảnh hƣởng trực tiếp đến sự hình thành trƣờng âm trong các phòng, có liên quan đến sự phân bố mức âm trong phòng, đến thời gian âm vang, độ khuếch tán của trƣờng âm, nền ồn trong phòng. Do đó ảnh hƣởng đến chất lƣợng thu nhận âm thanh. Năng lƣợng âm bị hút là phần năng lƣợng âm không phản xạ trở lại vào phòng sau khi