حاجز الضوضاء

حاجز الضوضاء (ويُسمى أيضاً جدار عازل للصوت ، أو حاجز صوتي ، أو حاجز صوتي ، أو حاجز صوتي ) هو هيكل خارجي مصمم لحماية سكان المناطق الحساسة من التلوث الضوضائي . تُعد حواجز الضوضاء الطريقة الأكثر فعالية للحد من مصادر الضوضاء الناتجة عن الطرق والسكك الحديدية والمنشآت الصناعية، باستثناء إيقاف النشاط المصدر أو استخدام وسائل التحكم في المصدر.

فيما يخص ضوضاء النقل البري، تشمل الطرق الأخرى لتقليل شدة الضوضاء تشجيع استخدام المركبات الهجينة والكهربائية ، وتحسين ديناميكيات الهواء في السيارات وتصميم الإطارات ، واختيار مواد رصف منخفضة الضوضاء . وقد بدأ الاستخدام المكثف لحواجز الضوضاء في الولايات المتحدة بعد تطبيق قوانين الحد من الضوضاء في أوائل سبعينيات القرن الماضي.

بدأ بناء حواجز الصوت في الولايات المتحدة منذ منتصف القرن العشرين، مع ازدياد حركة المرور بشكل ملحوظ. أُقيم أول حاجز عام 1968 على امتداد جزء من الطريق السريع I-680 في ميلبيتاس، كاليفورنيا . ^{[ 1 ]} وفي أواخر الستينيات، ظهرت تقنية التحليل الصوتي لتقييم فعالية تصميم حاجز الصوت المجاور لطريق معين رياضياً . وبحلول التسعينيات، كان يجري تصميم حواجز صوتية تستخدم مواد شفافة في الدنمارك ودول أخرى في غرب أوروبا. ^{[ 2 ]}

أخذت أفضل نماذج الحاسوب المبكرة في الاعتبار تأثيرات هندسة الطريق ، والتضاريس ، وحجم المركبات ، وسرعاتها، وأنواع الشاحنات، ونوع سطح الطريق ، والأحوال الجوية الدقيقة . وقد طورت عدة مجموعات بحثية أمريكية تقنيات نمذجة حاسوبية متنوعة، منها: مقر إدارة النقل في كاليفورنيا (Caltrans) في ساكرامنتو، كاليفورنيا ؛ ومجموعة ESL Inc. في ساني فيل، كاليفورنيا ؛ ومجموعة بولت، بيرانيك، ونيومان ^{[ 3 ]} في كامبريدج، ماساتشوستس ؛ وفريق بحثي في ​​جامعة فلوريدا . ولعلّ أول عمل منشور صمم علميًا حاجزًا صوتيًا محددًا هو دراسة طريق فوتهيل السريع في لوس ألتوس، كاليفورنيا . ^{[ 4 ]}

سرعان ما تناولت العديد من الدراسات في مختلف أنحاء الولايات المتحدة عشرات الطرق السريعة القائمة والمخطط لها. وقد كُلفت معظم هذه الدراسات من قبل إدارات الطرق السريعة في الولايات، وأجرتها إحدى مجموعات البحث الأربع المذكورة آنفًا. وقد فرض قانون السياسة البيئية الوطنية الأمريكي ، الذي سُنّ عام ١٩٧٠، إجراء تحليل كمي لتلوث الضوضاء الناتج عن كل مشروع من مشاريع قانون الطرق السريعة الفيدرالية في البلاد، مما دفع بتطوير نماذج حواجز الضوضاء وتطبيقها. ومع إقرار قانون مكافحة الضوضاء لعام ١٩٧٢ ، ^{[ ٥ ]} ارتفع الطلب على تصميم حواجز الضوضاء بشكل كبير نتيجةً للعديد من التداعيات التنظيمية المتعلقة بالضوضاء .

بحلول أواخر سبعينيات القرن العشرين، كان أكثر من اثنتي عشرة مجموعة بحثية في الولايات المتحدة تطبق تقنية نمذجة حاسوبية مماثلة ، وتتناول ما لا يقل عن 200 موقع مختلف لحواجز الضوضاء كل عام. اعتبارًا من عام 2006تُعتبر هذه التقنية معياراً في تقييم التلوث الضوضائي الناتج عن الطرق السريعة. وتتشابه طبيعة ودقة نماذج الحاسوب المستخدمة فيها بشكل كبير مع النسخ الأصلية للتقنية التي طُورت في سبعينيات القرن الماضي.

توجد فجوات صغيرة وهادفة في معظم حواجز الضوضاء للسماح لرجال الإطفاء بالوصول إلى صنابير إطفاء الحريق القريبة وسحب خراطيم الإطفاء ، والتي عادة ما يتم الإشارة إليها بعلامة تشير إلى أقرب شارع متقاطع، ورسم توضيحي لصنبور إطفاء الحريق، على الرغم من أن بعض فجوات صنابير الإطفاء توجه الخراطيم عبر قنوات تصريف صغيرة أسفل الجدار.

يعتمد علم الصوتيات لتصميم حواجز الضوضاء على اعتبار الممرات الهوائية أو السكك الحديدية مصدراً خطياً للصوت . وتستند هذه النظرية إلى منع انتقال أشعة الصوت نحو مستقبل معين ؛ ومع ذلك، يجب مراعاة حيود الصوت.

يُعبّر عن الأداء الصوتي للحاجز عادةً بفقد الإدخال - وهو انخفاض مستوى الصوت عند جهاز الاستقبال الناتج عن إدخال الحاجز في مسار مفتوح. بالنسبة للحاجز الرقيق والصلب، فإن فقد الإدخال يخضع إلى حد كبير لرقم فرينل.${\displaystyle N=2\delta /\lambda }$حيث δ هو الفرق بين طول أقصر مسار صوتي يمر فوق الحاجز والمسافة المستقيمة من المصدر إلى المستقبل، و λ هو الطول الموجي . تؤدي الحواجز الأطول، والحواجز الأقرب إلى المصدر أو المستقبل، والترددات الأعلى إلى زيادة نسبة δ / λ وبالتالي التوهين. ولا تزال مخططات التصميم التجريبية التي نشرها مايكاوا، والتي تربط رقم فرينل بتوهين الحاجز، أساسًا شائع الاستخدام لتصميم الحواجز. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

تنحني الموجات الصوتية (إلى الأسفل) عند مرورها بحافة، مثل قمة حاجز عازل للصوت. وبالتالي، فإن الحواجز التي تحجب خط الرؤية تحجب كمية أكبر من الصوت. ^{[ 8 ]} ومما يزيد الأمر تعقيدًا ظاهرة الانكسار ، أي انحناء أشعة الصوت في وجود غلاف جوي غير متجانس . وينتج عن قص الرياح والطبقة الحرارية مثل هذه التباينات. يجب أن تشمل مصادر الصوت التي يتم نمذجتها ضوضاء المحرك ، وضوضاء الإطارات ، والضوضاء الديناميكية الهوائية ، وكلها تختلف باختلاف نوع المركبة وسرعتها.

يمكن إنشاء حاجز الضوضاء على أرض خاصة، أو على طريق عام ، أو على أرض عامة أخرى. ولأن مستويات الصوت تُقاس باستخدام مقياس لوغاريتمي ، فإن خفضها بمقدار تسعة ديسيبلات يعادل إزالة ما يقارب 86% من قوة الصوت غير المرغوب فيه.

تشمل العيوب المحتملة لحواجز الضوضاء ما يلي:

• حجب الرؤية لسائقي السيارات وركاب القطارات. يمكن للعناصر الزجاجية في حواجز الضوضاء أن تقلل من حجب الرؤية، ولكنها تتطلب تنظيفًا منتظمًا.
• التأثير الجمالي على المناظر الطبيعية والحضرية
• هدف موسع للكتابة على الجدران ، والإعلانات غير المصرح بها ، والتخريب
• إنشاء مساحات مخفية عن الأنظار والرقابة الاجتماعية (مثلاً في محطات السكك الحديدية)
• احتمالية اصطدام الطيور بالنوافذ في حالة الحواجز الكبيرة والشفافة

• 
  غالباً ما تحجب جدران الحد من الضوضاء رؤية ركاب السكك الحديدية أو مستخدمي الطرق وتجذب الكتابة على الجدران.
• 
  يحتوي هذا الجدار المانع للضوضاء في هولندا على قسم شفاف على مستوى نظر السائق لتقليل التأثير البصري لمستخدمي الطريق.
• 
  الجدران المنخفضة القريبة من المسار تتجنب التأثير البصري.

أظهرت الدراسات أن حواجز الضوضاء على جوانب الطرق تُقلل من مستويات تركيز تلوث الهواء بالقرب من الطرق . ففي نطاق يتراوح بين 15 و50 متراً من جانب الطريق، قد تنخفض مستويات تركيز تلوث الهواء في الجانب المواجه للرياح من حواجز الضوضاء بنسبة تصل إلى 50% مقارنةً بمستوياتها على الطرق المفتوحة. ^{[ 15 ]}

تُجبر حواجز الضوضاء أعمدة التلوث القادمة من الطريق على الصعود فوق الحاجز، مما يُحدث تأثير مصدر مرتفع ويعزز انتشارها الرأسي. كما يُجبر تباطؤ وانحراف التدفق الأولي بفعل حاجز الضوضاء عمود التلوث على الانتشار أفقيًا. وتتشكل منطقة قص شديدة الاضطراب ، تتميز بسرعات منخفضة وتجويف إعادة تدوير، في الجانب المواجه للحاجز، مما يزيد من انتشار التلوث؛ وهذا بدوره يمزج الهواء المحيط بالملوثات في اتجاه الريح خلف الحاجز. ^{[ 16 ]}

• الآثار الصحية للضوضاء
• التحكم في الضوضاء
• حاجز أمان
• عزل الصوت

• الوسائط المتعلقة بحواجز الضوضاء على ويكيميديا ​​كومنز