Długookresowe wskaźniki oceny hałasu LDWN oraz LN Z Dyrektywy 2002/49/WE oraz Art. 112a ustawy Prawo ochrony środowiska

TREŚĆ WYKŁADU I PROWADZENIE Dr inż. Radosław Kucharski Kierownik Zakładu Akustyki Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego (Warszawa) kuchar@ios.edu.pl

EUROPEJSKIE WSKAŹNIKI LDWN oraz LN Wprowadzone zostały do prawa europejskiego przez: Dyrektywę 2002/49/WE Parlamentu Europejskiego oraz Rady z dnia 25 czerwca 2002 w sprawie oceny i zarządzania poziomem hałasu w środowisku (Dz.U. WE L 189 z dnia 18 lipca 2002 r – art. 5, zał. I), Aktualnie wskaźniki te zawarte są w: Art. 112a. pkt. 1) a), b) tekstu jednolitego Ustawy z dn. 27 kwietnia 2001 r. - Prawo ochrony środowiska (Dz.U. 2008, Nr 25, poz. 150, z późniejszymi zmianami) Implementowano je w Polsce: Ustawą z dnia 18 maja 2005 r. o zmianie ustawy - Prawo ochrony środowiska oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. nr 113, poz. 954)

EUROPEJSKIE WSKAŹNIKI LDWN oraz LN Radosław Kucharski EUROPEJSKIE WSKAŹNIKI LDWN oraz LN Wskaźniki LDWN oraz LN są długookresowymi (długotrwałymi), średnimi poziomami dźwięku przy czym: poziom LN jest bezpośrednio poziomem długookresowym, nocnym. poziom LDWN stanowi kompozycję trzech poziomów długookresowych, dla pór dziennej, nocnej i wieczornej, skorygowanych z zastosowaniem pewnych „wag”.

WSPÓLNE WSKAŹNIKI EUROPEJSKIE ZAŁĄCZNIK I WSKAŹNIKI OCENY HAŁASU o których mowa w Art. 5 (Dyrektywy)  1. Określenie poziomu dzień-wieczór- noc Ldwn : Poziom dzień-wieczór- noc Ldwn w decybelach (dB) jest określony następującym wzorem:

Objaśnienia do definicji LDWN Ldzień jest długotrwałym średnim poziomem dźwięku według krzywej ważonej A, zgodnie z normą ISO 1996-2:1987 r., wyznaczonym w okresach dziennych całego roku, Lwieczór jest długotrwałym średnim poziomem dźwięku według krzywej ważonej A, zgodnie z normą ISO 1996-2:1987 r., wyznaczonym w okresach wieczornych całego roku, Lnoc jest długotrwałym średnim poziomem dźwięku według krzywej ważonej A, zgodnie z normą ISO 1996-2:1987 r., wyznaczonym w okresach nocnych całego roku,

Objaśnienia do definicji Ldwn dzień to dwanaście godzin, wieczór cztery godziny a noc osiem godzin. Państwa członkowskie mogą ustalić okres wieczoru krótszy o jedną lub dwie godziny lub odpowiednio przedłużyć okres dnia i/lub nocy, pod warunkiem, że okres ten znajdzie zastosowanie dla wszystkich źródeł oraz, że poinformują Komisję o różnicy pomiędzy opcją przyjętą a opcją, od której odstąpiły , państwa członkowskie ustalają początek dnia (i konsekwentnie początek wieczoru i początek nocy, z tym, że wybór ten musi być taki sam dla hałasu ze wszystkich źródeł); Wartość domyślna (godziny domyślne) to 07.00 do 19.00, 19.00 do 23.00 i 23.00 do 07.00 czasu lokalnego, rok to odnośny rok jeśli chodzi o emisję dźwięku i przeciętny rok jeśli chodzi o warunki meteorologiczne;

Wysokość punktu oceny Ldwn w przypadku obliczeń w celu opracowywania strategicznych map akustycznych dotyczących narażenia na hałas w budynkach oraz w ich pobliżu, punkt oceny powinien znajdować się na wysokości 4,0 +/- 0,2 m (3,8 do 4,2 m) nad poziomem ziemi oraz przy najbardziej narażonej elewacji; w tym przypadku najbardziej narażoną elewacją jest zewnętrzna ściana skierowana w stronę najbliższego, określonego źródła hałasu; w innych przypadkach można dokonać innego wyboru. w przypadku pomiarów dla celów sporządzania strategicznych map akustycznych dotyczących narażenia na hałas w budynkach oraz w ich pobliżu, inne wysokości mogą być wybrane, lecz nigdy nie mogą być mniejsze niż 1,5 m nad poziomem ziemi, a wyniki powinny być skorygowane zgodnie z równoważną wysokością 4 m, dla innych celów takich jak planowanie akustyczne oraz określania stref występowania hałasu , mogą być wybrane inne wysokości, jednak nigdy nie mogą być mniejsze niż 1,5 m nad poziomem ziemi, na przykład dla:

Wysokość punktu oceny Ldwn obszarów wiejskich z budynkami jednokondygnacjowymi, - celów projektowania miejscowych środków zaradczych powodujących zmniejszenie wpływu hałasu na określone budynki, szczegółowych map akustycznych dla ograniczonego obszaru, pokazujących narażenie na hałas poszczególnych lokali mieszkalnych. w przypadku obliczeń w celu opracowywania strategicznych map akustycznych dotyczących narażenia na hałas w budynkach oraz w ich pobliżu, punkt oceny powinien znajdować się na wysokości 4,0 +/- 0,2 m (3,8 do 4,2 m) nad poziomem ziemi oraz przy najbardziej narażonej elewacji; w tym przypadku najbardziej narażoną elewacją jest zewnętrzna ściana skierowana w stronę najbliższego, określonego źródła hałasu; w innych przypadkach można dokonać innego wyboru. w przypadku pomiarów dla celów sporządzania strategicznych map akustycznych dotyczących narażenia na hałas w budynkach oraz w ich pobliżu, inne wysokości mogą być wybrane, lecz nigdy nie mogą być mniejsze niż 1,5 m nad poziomem ziemi, a wyniki powinny być skorygowane zgodnie z równoważną wysokością 4 m, dla innych celów takich jak planowanie akustyczne oraz określania stref występowania hałasu , mogą być wybrane inne wysokości, jednak nigdy nie mogą być mniejsze niż 1,5 m nad poziomem ziemi, na przykład dla:

Komentarz do definicji LDWN Definicja długotrwałego, średniego poziomu dźwięku LAeq,LT, zawarta w normie PN-ISO 1996-2:1999, dana jest wzorem: w którym: N - liczba próbek dla przedziału czasu odniesienia, (LAeq,T)i - równoważny poziom dźwięku A dla i-tej próbki, [dB] Problem wyznaczenia żądanych wskaźników oceny hałasu sprowadza się do określenia długookresowych poziomów składowych.

Poszczególne fazy określania wartości poziomu dzienno – wieczorno - nocnego

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (1) Tabela. Matryca obliczania wartości poziomów długookresowych Okresy aktywności źródła Pora ID okresu Charakterystyka opisowa aktywności źródła, parametry Dzień Index kol. 1 Wieczór Index kol. 2 Noc Index kol. 3 Okres 1 Dane wejściowe charak-terystyk źródeł w okresie 1 LAeq,1,1,T1,1, T1,1 LAeq,1,2,T1,2, T1,2 LAeq,1,3,T1,3, T1,3 Okres 2 Baza danych charakte-rystyk źródeł w okresie 2 LAeq,2,1,T2,1, T2,1 LAeq,2,2,T2,2, T2,2 LAeq,2,3,T2,3, T2,3 ............... ............................................ .................... Okres n Baza danych charakte-rystyk źródeł w okresie n LAeq,n,1,Tn,1, Tn,1 LAeq,n,2,Tn,2, Tn,2 LAeq,n,3,Tn,3, Tn,3  LD,T LW,T LN,T

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (2) Korekta wartości poziomów dźwięku dla danego okresu aktywności w odniesieniu do warunków atmosferycznych. Opierając się na wytycznych UE w sprawie wprowadzania wspólnych metod początkowo poziom długookresowy, uśredniony zgodnie z warunkami atmosferycznymi można określić ze wzoru:   gdzie: LLT – poziom długookresowy, dB, LF – poziom dźwięku wyznaczony dla warunków sprzyjających propagacji fali akustycznej, dB LH – poziom dźwięku wyznaczony dla jednorodnych warunków atmosferycznych w odniesieniu do propagacji fali akustycznej, dB p – procent czasu uśredniania (tutaj 1 rok), w którym występują warunki sprzyjające propagacji fali akustycznej (podstawiając do wzoru p należy podzielić przez 100

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (2) Korekta wartości poziomów dźwięku dla danego okresu aktywności w odniesieniu do warunków atmosferycznych. Opierając się na wytycznych UE w sprawie wprowadzania wspólnych metod początkowo poziom długookresowy, uśredniony zgodnie z warunkami atmosferycznymi można określić ze wzoru:   gdzie: LLT – poziom długookresowy, dB, LF – poziom dźwięku wyznaczony dla warunków sprzyjających propagacji fali akustycznej, dB LH – poziom dźwięku wyznaczony dla jednorodnych warunków atmosferycznych w odniesieniu do propagacji fali akustycznej, dB p – procent czasu uśredniania (tutaj 1 rok), w którym występują warunki sprzyjające propagacji fali akustycznej (podstawiając do wzoru p należy podzielić przez 100 5 dB 5 dB 10 dB 10 dB

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (3) Oszacowania wpływu czynników meteorologicznych na poziom dźwięku dokonuje się (na obecnym etapie rozwoju wiedzy) budując tzw. siatkę (macierz) MDW (macierz „wietrzności” i warunków termicznych). Siatka MDW ma następujący kształt: Tabela. Macierz MDW W1 W2 W3 W4 W5 T1 -- - T2 H + T3 T4 ++ T5

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (4) Tabela. Warunki wietrzności Oznaczenie W Charakterystyka warunków „wietrzności” 1 Wiatr silny przeciwny 2 Wiatr słaby przeciwny, lub silny wiatr w kierunku skośnym 3 Brak wiatru lub wiatr w kierunku poprzecznym w stosunku do kierunku „źródło  odbiorca” (prędkość wiatru dowolna do 5 m/s) 4 Wiatr słaby niosący, lub wiatr silny o kierunku skośnym ok. 45o 5 Wiatr silny niosący Oznaczenia: Wiatr silny  o prędkości 3 – 5 m/s Wiatr słaby  o prędkości 1 – 3 m/s Wiatr przeciwny  wiejący w kierunku przeciwnym do kierunku „źródło  odbiorca” Wiatr niosący  wiejący zgodnie z kierunkiem „źródło  odbiorca”

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (5) Tabela. Warunki termiczne Oznaczenie T Charakterystyka warunków termicznych 1 Dzień, Silne nasłonecznienie, Powierzchnia ziemi – sucha, Lekki wiatr 2 Tak, jak wyżej, lecz jeden z warunków nie jest spełniony 3 Wschód lub zachód słońca lub silne zachmurzenie przy pogodzie wietrznej, Powierzchnia ziemi średnio wilgotna 4 Noc pochmurna i/lub Wietrzna 5 Noc bezchmurna,

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (6) Stwierdzono, iż najistotniejszy wpływ na rozprzestrzenianie się dźwięku ma wiatr. Dlatego też można posługiwać się w obliczeniach różą wiatrów dla danego rejonu. Róża ta powinna być podzielona na sektory co 40o, w których określone są prawdopo-dobieństwa występowania wiatrów w danym kierunku (lub ich braku – tzw. „cisza”). Wiatry w sektorze 40° można przyjmować jako wiatry niosące do skośnych Wiążąc wymienione w tabeli (powyżej) warunki propagacji fal akustycznych z wielkościami zawartymi w cytowanym wzorze należy stwierdzić, iż łączna częstość występowania warunków określonych symbolami „++” oraz „+„ wyznacza wartość parametru p w tym wzorze.

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (6a) Wiatr (studium przypadku) Ogólna róża wiatrów wyrażająca prawdopodobieństwo wystąpienia wiatru w danym kierunku (sektorze), wyrażonym w stopniach Róża wiatrów wyrażająca prawdopodobieństwo wystąpienia wiatru o danej prędkości w danym kierunku (sektorze) wyrażonym w stopniach

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (6b) Wiatr (studium przypadku) Dane dotyczące warunków wietrzności (studium rzeczywistego przypadku): - warunki ciszy (brak wiatru) – p = 0,127 - prawdopodobieństwo wystąpienia wiatru w danym sektorze pokazano na diagramach róży wiatrów. W przypadku określania warunków wietrzności np. w kącie 15o – 105o (tj. 2 x 45o) odczytuje się prawdopodobieństwa występowania wiatrów niosących: -  z ogólnej róży wiatrów - p = 0,018 + 0,05 + 0,095 = 0,163, -  z róży szczegółowej (od 1 m/s do 5 m/s) - p = 0,015 + 0,045 + 0,048 + 0,003 + 0,012 + 0,024 = 0,136. Różnica między obu wynikami jest spowodowana wzięciem pod uwagę w pierwszym przypadku obliczeń bardziej ogólnych (o mniejszej dokładności) wszystkich wiatrów wiejących w danym kącie, o prędkościach przekraczających 5 m/s.

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (7) Zjawisko refrakcji występuje przede wszystkim w nocy i wieczorem, a związane jest z warunkami zestawionymi w tabeli w pozycjach 3, 4 oraz 5. Łączna częstość występowania takich warunków meteorologicznych wieczorem oraz w nocy wyznacza wartość parametru p – prawdopodobieństwo występowania warunków sprzyjających propagacji fali akustycznej.

Procedury wyznaczania wskaźników długookresowych (8) Na ile uwzględnienie warunków atmosferycznych jest istotne ? Kilka przykładów

Wpływ stanu atmosfery na rozprzestrzenianie się dźwięku Wybrane aspekty

Wpływ wiatru (ocena jakościowa)

Wpływ temperatury (ocena jakościowa)

Wpływ parametrów me-teorologicznych na propagację hałasu - przykład Porównanie wyników badań ujawnia bardzo istotne zjawisko: Niepewność oceny (rozrzut wyników) związana jest przede wszystkim z warunkami atmosferycznymi.

Wpływ parametrów meteorologicznych na propagację hałasu - przykład Rozprzestrzenianie się dźwięku w atmosferze w warunkach rzeczywistych zależy przede wszystkim od kombinacji gradientów temperatury i prędkości wiatru. W stosunku do sytuacji określanej jako warunki homogeniczne (prosto-liniowy model dróg pro-mieni dźwiękowych) mogą wystąpić dwojakiego rodzaju sytuacje:

Wpływ parametrów meteorologicznych na propagację hałasu - przykład Ugięcie promieni dźwię-kowych „ku ziemi”, powoduje w większości przypadków niespodzie-wany wzrost zasięgu Ugięcie promieni dźwię-kowych „ku górze”, po-woduje w sprzyjających sytuacjach powstawanie cienia akustycznego i zmniejszenia zasięgu dźwięku

Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 1)

Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 2)

Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 3)

Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 4.1) 2 przykłady długookresowych obserwacji wpływu warunków pogodowych na rozprzestrzenianie się hałasu drogowego pochodzącego od intensywnego ruchu na trasie ekspresowej. Punkt obserwacji zlokalizowano w odległości ok. 200 m od krawędzi jezdni.

Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 4.2) Na poprzednich diagramach pokazano przebieg zmian poziomu dźwięku w funkcji czasu (w okresie dobowym). Charakterystyczne „piki” odzwierciedlają chwilowe zakłócenia z innych, bliższych źródeł. Ich oddziaływanie jest na tyle krótkie, iż praktycznie nie oddziałują na wartość średnią. Niemniej wpływ zakłóceń został zanalizowany i w miarę potrzeby – wyeliminowany. Na diagramach oznaczono także przebieg wartości średniej dla wszystkich wielomiesięcznych obserwacji. Wartości poziomów hałasu obserwowano synchronicznie z wartościami parametrów pogody. Najistotniejsze z nich – tj. kierunek wiatru oraz prędkość wiatru pokazano poniżej.

Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 4.3) W przypadku kierunku wiatru najbardziej sprzyjający oznaczono jako 0 skali. Odpowiada to wiatrowi wzdłuż linii prostopadłej do źródła (trasy), skierowanemu od źródła do punktu obserwacji (pomiaru). Na diagramie oznaczono też kąty +45o oraz –45o wyznaczające „wiązkę” kierunków wiatru najbardziej sprzyjających rozprzestrzenianiu się fal akustycznych w kierunku „do obserwatora”.

Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 4) Co zrobić, gdy brak danych meteorologicznych ? Przyjąć procent warunków sprzyjających rozprzestrzenianiu się fal akustycznych następująco (jest to pierwsze, najbardziej ogólne przybliżenie): - 50% dla pory dziennej, - 75% dla pory wieczornej, - 100% dla pory nocnej.