Modellering van het effect van wegbegeleidend luchtgroen op de luchtkwaliteit

Transcriptie

1 Verspreiding: Beperkt Eindrapport Modellering van het effect van wegbegeleidend luchtgroen op de luchtkwaliteit Peter Vos, Stijn Janssen, Luc Verhees, Joost de Wolff, Hans Erbrink Studie uitgevoerd in opdracht van: Gemeente Tilburg, Gemeente Maastricht, BELW Advies Onze Ref: 212/RMA/R/ April /RMA/R/112

2 Alle rechten, waaronder het auteursrecht, op de informatie vermeld in dit document berusten bij de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek NV ( VITO ), Boeretang 2, BE-24 Mol, RPR Turnhout BTW BE De informatie zoals verstrekt in dit document is vertrouwelijke informatie van VITO. Zonder de voorafgaande schriftelijke toestemming van VITO mag dit document niet worden gereproduceerd of verspreid worden noch geheel of gedeeltelijk gebruikt worden voor het instellen van claims, voor het voeren van gerechtelijke procedures, voor reclame of antireclame en ten behoeve van werving in meer algemene zin aangewend worden

3 Inhoud INHOUD DEEL 1: GEVOELIGHEIDSANALYSE HOOFDSTUK 1. Inleiding 2 HOOFDSTUK 2. Plan van aanpak gevoeligheidsanalyse Inleiding Te bestuderen parameters Geometrie Polluent Meteorologische condities Groenvariaties 9 HOOFDSTUK 3. Gevoeligheidsanalyse met ENVI-met Het ENVI-met model Modelconfiguratie Geometrie Rekendomein Rekengrid Randvoorwaarden 19 HOOFDSTUK 4. Resultaten gevoeligheidsanalyse Overzicht van de resultaten Effectiviteit van groenstructuren: verklaring van de achterliggende mechanismen De verdunning van de emissies Het transport van de luchtvervuiling Gecombineerd effect van beide mechanismen Invloed van de verschillende groenparameters Invloed van de aanwezigheid van groen Invloed van het type groen (haag versus groenscherm versus boom) Invloed van hoogte van scherm/haag Invloed van de positie haag/scherm (afstand tot wegkant) Invloed van positie/plantafstand van bomen Invloed van filtercapaciteit van een haag Invloed van porositeit van een haag/scherm Selectie van de randvoorwaarden voor de tweede fase van het project Selectie van de windrichting Selectie van de windsnelheid Selectie van keuze tussen zomerdag en winterdag Modelaanpassing STACKS op basis van resultaten uit de gevoeligheidsanalyse Windprofielen Concentratieprofielen Groenvariaties Model Modificaties Groenstructuren 49 I

4 Inhoud 4.6. Jaarrond berekeningen met STACKS modellering generieke profielen met STACKS 54 DEEL 2: DETAILSTUDIE VAN DE 19 WEGPROFIELEN HOOFDSTUK 5. Detailstudie van de 19 wegprofielen D modellering met ENVI-met ENVI-met configuratie en presentatie van de resultaten Overzicht van de ENVI-met resultaten Modellering met STACKS Individuele resultaten van de 19 profielen Resultaten voor het profiel Akerstraat Noord te Heerlen Resultaten voor het profiel Kortrijkstraat te Ingelmunster Resultaten voor het profiel Dirk Martenslaan te Izegem Resultaten voor het profiel Hertogsingel te Maastricht Resultaten voor het profiel Westlaan te Roeselare Resultaten voor het profiel Oosterring te Genk Resultaten voor het profiel Laan van Brabant te Roosendaal Resultaten voor het profiel Odasingel te Sittard-Geleen Resultaten voor het profiel Goirleseweg te Tilburg Resultaten voor het profiel Broekhovenseweg te Tilburg Resultaten voor het profiel Kwaadeindstraat te Tilburg Resultaten voor het profiel Bredaseweg te Tilburg Resultaten voor het profiel Renkumlaan te Tilburg Resultaten voor het profiel Hart van Brabantlaan te Tilburg Resultaten voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 1) te Venlo Resultaten voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 2) te Venlo Resultaten voor het profiel Ooigemstraat te Wielsbeke Effect groenstructuren en andere kenmerken van stadswegen: een statistische analyse 127 DEEL 3: SAMENVATTING Literatuurlijst 14 Bijlage A: Overzicht van alle scenario s 142 Bijlage B: Beschrijving ENVI-met model 15 Atmosferische model 151 Luchtkwaliteit en vegetatie module 153 Bijlage C: Beschrijving STACKS model 155 Bijlage D: Overzicht van alle resultaten ter hoogte van het fietspad 157 II

5 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse DEEL 1 GEVOELIGHEIDSANALYSE 212/RMA/R/112 1

6 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse HOOFDSTUK 1. INLEIDING Het Europese Interreg IV-A-project Toepassing Functioneel Groen, luchtgroen, klimaatgroen en sociaal groen richt zich op het toepassen van functioneel groen als middel om het leefklimaat in de bebouwde omgeving en het openbaar domein te verbeteren. Een belangrijk aspect hiervan is de impact van groen op de luchtkwaliteit. In het kader van dit project hebben twee van de projectpartners (gemeente Tilburg en gemeente Maastricht) de opdracht uitgeschreven om door middel van modelsimulaties, inzicht te verschaffen in de manier waarop groen efficiënt ingezet kan worden ter verbetering van de luchtkwaliteit. de luchtverontreiniging te modelleren langs een aantal karakteristieke gemeentelijke wegen waar groen wordt aangeplant. Dit rapport beschrijft de resultaten van dit project. In deze eerste fase is aan de hand van een gevoeligheidsanalyse onderzocht in welke mate de effectiviteit van groen afhankelijk is van parameters zoals het type groen, de grootte ervan, de porositeit, de overheersende windrichting, het type polluent, het soort wegsegment, Daartoe is er gebruik gemaakt van het computermodel ENVI-met. Dit model is specifiek ontworpen voor het simuleren van luchtvervuiling in een stedelijke omgeving. Op basis van de resultaten van de gevoeligheidsanalyse is tevens het STACKS model aangepast met een uitgebreidere vegetatiemodule. STACKS is een model dat gebruikt kan worden voor het berekenen van dag- en jaargemiddelde concentraties. De resultaten van deze gevoeligheidsanalyse zijn besproken in Deel I van dit rapport. In de tweede fase van het project zijn 19 verschillende groenontwerpen beoordeelt op hun effectiviteit met betrekking tot de luchtkwaliteit. Deze 19 groenontwerpen zijn ingediend door een aantal gemeenten die partner zijn in het eerder genoemde Interreg project. In deze fase van het project zijn zowel het model ENVI-met (voor stationaire situaties) als het model STACKS (voor jaargemiddelde concentraties) gebruikt. De resultaten van deze fase van het project zijn beschreven in Deel II van dit rapport. In Deel III van dit rapport ronden we af met een uitgebreide samenvatting van de bevindingen en de resultaten die uit dit project zijn voort gekomen. 2

7 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse HOOFDSTUK 2. PLAN VAN AANPAK GEVOELIGHEIDSANALYSE 2.1. INLEIDING Een belangrijk doel van het project is het verwerven van inzicht in de manier waarop groen optimaal ingezet kan worden voor het verbeteren van de luchtkwaliteit in een binnenstedelijke omgeving. Daartoe zal in de eerste fase van het project een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd worden. In een gevoeligheidsanalyse worden een aantal parameters stelselmatig gevarieerd en onderzoekt men het resulterend effect. Voor dit project zijn we voornamelijk geïnteresseerd in de mate waarin variaties in de configuratie van het groen een effect hebben op de luchtkwaliteit. Daarnaast zijn we ook geïnteresseerd naar de grootte van dit effect in functie van de het type straat, de polluent en de weersomstandigheden TE BESTUDEREN PARAMETERS Het effect van de onderstaande parameters op de luchtkwaliteit zullen in deze studie onderzocht worden: Tabel 1: Overzicht van de te bestuderen parameters in de gevoeligheidsanalyse. parameter aantal variaties geometrie (type straat) x2 polluent x3 meteorologische condities x3 type groen x5 De laatste kolom in bovenstaande tabel geeft aan hoeveel variaties we in beschouwing zullen nemen per parameter. Dit brengt ons ook tot een belangrijke beperking bij het uitvoeren van de gevoeligheidsanalyse: het combineren van alle mogelijke parametervariaties leidt al snel tot 9 verschillende scenario s. Binnen het beschikbare budget en tijdsbestek van dit project is dit de orde van grootte van het maximaal aantal scenario s dat onderzocht zal kunnen worden. Meer scenario s impliceert niet alleen meer werk bij het uitvoeren van de modelsimulaties maar en misschien belangrijker ook een overvloed aan data en resultaten. Dit zal de interpretatie van de resultaten en het verwerven van inzicht aanzienlijk bemoeilijken. Verderop in dit document, zie hoofdstuk 2.2.4, zullen we echter zien dat het toch mogelijk is om meer dan vijf types groen door te rekenen. Door niet alle mogelijke parametercombinaties door te 3

8 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse rekenen (bijvoorbeeld door zich soms te beperken tot één meteorologische conditie) komt er meer ruimte vrij om het aantal types groen te variëren GEOMETRIE Omdat de geometrische variatie van de 19 door te rekenen wegsegmenten in het kader van dit project erg groot is, wordt gevraagd de gevoeligheidsanalyse uit te voeren voor een beperkt aantal (2 à 3) generieke profielen. Letterlijk gezien verwijst het profiel naar de dwarsdoorsnede van het door te rekenen wegsegment, maar in principe bedoelt men eigenlijk de volledige (driedimensionale) geometrie van het wegsegment. Onderstaande figuur classificeert de 19 profielen binnen dit project op een grafische manier. Figuur 1: Classificatie van de verschillende profielen binnen het project. De horizontale as geeft een weergave van de geometrie (het type straat of het type profiel) en varieert van hoge gesloten bebouwing (street canyons uiterst links) over lagere halfopen bebouwing tot volledige open wegsegmenten (uiterst rechts). De verticale as is een maat voor de verkeersemissies in de straten. Men kan duidelijk zien dat de aangeleverde wegsegmenten het volledige spectrum van type profielen beslaat. Het idee is nu hieruit 2 à 3 generieke profielen te distilleren die het volledige spectrum zo goed mogelijk dekken. Uiteindelijk is er gekozen de volgende twee profielen te selecteren: Tabel 2: Selectie van de twee generieke profielen. generiek profiel type gebaseerd op profiel 1 street canyon Hertogsingel, Maastricht profiel 2 open bebouwing Goirleseweg, Tilburg 4

9 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Ter illustratie worden beide profielen in onderstaande figuur weergegeven. Figuur 2: Selectie van de twee generieke profielen. Hierbij zijn de volgende overwegingen gemaakt: We hebben gekozen geen generieke profielen op te stellen in de zuivere zin van het woord maar om te werken met representatieve profielen. Representatieve profielen zijn profielen die gebaseerd zijn op de werkelijke geometrie van een bestaand profiel uit de lijst. Het uitvoeren van een gevoeligheidsanalyse voor deze profielen levert een meerwaarde op voor de wegsegmenten in kwestie aangezien de resultaten dadelijk bruikbaar zijn. (Opmerking over terminologie: als we verder in dit rapport spreken over generieke profielen, bedoelen we wel degelijk de representatieve profielen zoals hier gedefinieerd) Om het aantal modelsimulaties en resultaten binnen de perken te houden is het aantal representatieve profielen beperkt tot twee. Omdat de focus binnen dit project voornamelijk op binnenstedelijke wegen ligt en ook omdat het aantal volledig open profielen een kleine minderheid beslaat, is er gekozen deze niet mee te nemen in de gevoeligheidsanalyse. Deze zullen natuurlijk wel aan bod komen in de tweede fase van dit project. In een voorgaande studie is dit type weg trouwens al uitvoerig bestudeerd (Janssen, et al. 28). De Hertogsingel in Maastricht wordt representatief geacht voor de echte street canyons binnen dit project en de Goirleseweg in Tilburg voor wegen geflankeerd met geregeld openingen tussen de bebouwing. Zoals te zien in Figuur 1 zijn veel profielen binnen dit project een tussenvorm tussen deze twee types wegen. Voor deze tussenvorm wordt echter geen generiek profiel opgesteld. Dit omdat de lessen die getrokken worden uit de twee gekozen profielen gecombineerd kunnen worden om uitspraak te doen over de tussenvorm. De specifieke keuze voor de Hertogsingel in Maastricht en de Goirleseweg in Tilburg is ook mede bepaald door het feit dat deze twee steden de opdrachtgevers zijn voor dit project. Het selecteren van een profiel op hun grondgebied kan voor hen dan ook een meerwaarde 5

10 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse bieden. Het opnemen van de Hertogsingel in de gevoeligheidsanalyse was trouwens opgelegd in het bestek. De Hertogsingel heeft een tamelijk hoge straatbreedte/gebouwhoogte (B/H) verhouding van ongeveer 3 terwijl de andere street canyons binnen dit project eerder rond de 2 schommelen. Volgens de indeling van Oke (Oke 1988), zie ook Figuur 3, vallen al deze street canyons echter binnen hetzelfde stromingsregime van de wake interference flow. Ondanks zijn iets afwijkende B/H verhouding kan de Hertogsingel dan toch representatief geacht worden. Figuur 3: Mogelijke stromingsregimes in een street canyon afhankelijk van de verhouding tussen de gebouwhoogte en de breedte van de street canyon. Om het modeldomein van de twee representatieve profielen in ENVI-met op te stellen zal gebruik gemaakt worden van de exacte geometrie zoals aangeleverd door de opdrachtgever. Voor de lengte wordt er typisch 1 à 2 meter van de straat/street canyon gemodelleerd. Ter indicatie: deze lengte komt redelijk overeen met de schetsen in de groene bollen onder Figuur POLLUENT Het effect van groen zal onderzocht worden voor drie verschillende luchtvervuilingscomponenten: NO 2 (stikstofdioxide) PM 1 (fijn stof) EC (elementair koolstof) Naast de traditionele polluenten NO 2 en PM 1 wordt ook elementair koolstof meegenomen in deze studie. Elementair koolstof is fijn stof dat voornamelijk afkomstig is van dieselroet en dat zich voornamelijk in de ultrafijne fractie bevindt (gemiddelde diameter rond de.2 µm (Cohen, et al. 2)). Elementair koolstof is om verschillende redenen erg interessant om te onderzoeken binnen deze studie: Er zijn sterke aanwijzingen dat elementair koolstof een betere indicator is dan PM 1 voor de gezondheidsschadende effecten die typisch aan fijn stof worden toegekend (Janssen, et al. 211). 6

11 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Door de relatief lage achtergrondconcentraties en de hoge verkeersemissies is EC de verkeersgerelateerde polluent bij uitstek (nog meer dan PM 2.5 ) (Lefebvre, et al. 211). Door ook EC mee te nemen in deze studie laat dit ons toe om het effect van groen op de lokale verkeersuitstoot beter in te schatten. Door de relatief hoge achtergrondconcentraties is dit voor PM 1 (en ook voor PM 2.5 ) niet altijd zo eenvoudig. Bij benadering zouden we kunnen zeggen dat EC binnen deze studie model staat voor de lokale verkeersuitstoot terwijl PM 1 model staat voor de achtergrondconcentratie. Binnen ENVI-met zal elementair koolstof gemodelleerd worden als PM.2 en zullen geschikte emissiefactoren en achtergrondconcentraties gebruikt worden. Voor NO 2 zullen tevens NO en O 3 gemodelleerd worden om zo de fotochemische reactie tussen deze drie componenten mee in beschouwing te nemen. Een overzicht van alle emissies en achtergrond concentraties die gebruikt zullen worden in de gevoeligheidsanalyse is weergegeven in onderstaande tabel. Merk wel op dat we in deze gevoeligheidsanalyse hiervoor generieke waardes zullen nemen die identiek zijn voor beide profielen. Dit laat ons ook toe beide profielen later met elkaar te vergelijken. De generieke emissies zijn gebaseerd op standaard Nederlandse emissiefactoren (Ministerie I&M) en een piekintensiteit van 16 voertuigen per uur (waarvan 2% zwaar verkeer en 6% middelzwaar verkeer). Voor EC schatten we de emissies als zijnde 66% van de PM 2.5 emissies (Lefebvre, et al. 211). De generieke achtergrondconcentraties zijn gebaseerd op gemiddelde standaardwaardes in Zuid Nederland. Tabel 3: Overzicht van de generieke emissiefactoren, totale emissies en achtergrond concentraties. Emissiefactoren per voertuig [g/km] Totale emissie in straat [µg/(m*s)] Achtergrond [µg/m 3 ] Licht Middelzwaar Zwaar NO NO O 3 43 PM EC METEOROLOGISCHE CONDITIES Op het gebied van meteorologie willen we voornamelijk onderzoeken hoe het windveld de resultaten beïnvloedt. De variatie in windrichting is het meest interessant te onderzoeken omdat dit een fundamenteel ander stromingspatroon teweegbrengt. Dit is dan ook de meteorologische parameter die we primair zullen variëren in deze gevoeligheidsanalyse. We hebben er daarom voor gekozen de modelsimulaties uit te voeren voor de volgende 3 verschillende windrichtingen: 7

12 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Tabel 4: De verschillende windrichtingen die onderzocht zullen worden in de gevoeligheidsanalyse. windrichting hoek Loodrechte wind 9 Schuine wind 45 Parallelle wind Om toch nog de invloed van de windsnelheid en het verschil in winterdag/zomerdag na te gaan zullen we aan het eind van de gevoeligheidsanalyse voor één enkel scenario de invloed van deze parameters onderzoeken. Dit behoort echter niet tot de kern van de gevoeligheidsanalyse en zal meer dienen om de randvoorwaarden voor de ENVI-met simulaties in de tweede fase van het project te bepalen. De keuze van dit scenario zal later bepaald worden op basis van de resultaten. Concreet gesteld zullen we voor dit scenario de volgende variaties doorrekenen: Windsnelheid o Een hogere windsnelheid van 4 m/s (in plaats van 3 m/s, zie Tabel 5) o Een lagere windsnelheid van 2 m/s (in plaats van 3 m/s, zie Tabel 5) Winterdag/zomerdag o Een winterdag. Tijdens de gevoeligheidsanalyse zullen we standaard een zomerdag aannemen (zie ook Tabel 5). Achteraf zullen we voor het geselecteerde scenario nog een winterdag doorrekenen. Naast een verschil in meteorologie temperatuur 5 C, half bewolkt (4 octa s) zal dit verschil zich voornamelijk manifesteren als een verschil in bladdichtheid en porositeit van de vegetatie. Binnen ENVI-met kwantificeren we dit effect door de bladdichtheidsparameter LAD (zie ook hoofdstuk 2.2.4) van bomen gelijk te stellen aan.2 m²/m³. Tijdens de gevoeligheidsanalyse zullen we de onderstaande meteorologische randvoorwaarden gebruiken die representatief kunnen geacht worden voor een typisch Nederlandse zomerdag. Tabel 5: Meteorologische randvoorwaarden parameter waarde windsnelheid 3 m/s (op 1m hoogte) temperatuur 2 C bewolking 2 octa s (helder) luchtvochtigheid 8% 8

13 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse GROENVARIATIES De centrale parameter in deze gevoeligheidsstudie is het type groenstructuur. Hierbij willen we onderzoeken in welke mate het type vegetatie en de inplanting ervan (hoogte, breedte, porositeit, tussenruimte, afstand tot de bron, ) een invloed heeft op de luchtkwaliteit. Zoals al eerder aangehaald werd, is het echter onmogelijk om al deze mogelijke groenvariaties in detail te onderzoeken. Er werd eerder al vooropgesteld (zie Tabel 1) om enkel 5 verschillende groenvariaties per profiel door te rekenen om zo het totaal aantal scenario s te beperken. Per profiel kunnen deze groenvariaties natuurlijk wel verschillen. Door echter de variatie van andere parameters (met name de windrichting) te reduceren, is het mogelijk meerdere groenvariaties te onderzoeken ten koste van deze andere parameters. In overleg met de opdrachtgevers is in eerste instantie besloten 6 groenvariaties te onderzoeken voor profiel 1 (street canyon) en 7 groenvariaties voor profiel 2 (open bebouwing). Tijdens de uitvoering van de gevoeligheidsanalyse is dit echter uitgebreid tot 14 groenvariaties voor profiel 1 en 1 groenvariaties voor profiel 2 (dit om een aantal interessante resultaten verder uit te diepen). Dit heeft dan geleid tot een totaal van 156 verschillende scenario s. Een overzicht van de parametercombinaties van al deze scenario s is opgelijst in onderstaande tabel. Een meer gedetailleerd overzicht van alle scenario s is terug te vinden in bijlage A. Tabel 6: Overzicht van de verschillende scenario s. windrichting polluent aantal groenvariaties aantal scenario s profiel 1 profiel 2 NO PM EC NO2 2 6 PM1 2 6 EC totaal 156 In eerste instantie zullen we het effect van al deze groenvariaties onderzoeken voor slechts twee in plaats van drie windrichtingen. Hierbij is gekozen voor de schuine (45 ) en loodrechte (9 ) windrichting omdat uit voorgaande studies (De Maerschalck, Vos, et al. 211) blijkt dat vegetatie in deze omstandigheden een meer uitgesproken effect heeft op de luchtkwaliteit dan bij de parallelle aanstroming ( ). Voor de parallelle aanstroming beperken we ons tot het doorrekenen van twee verschillende groenvariaties per profiel. Door het reduceren van het aantal polluenten zouden we nog meer groenvariaties kunnen opnemen binnen het totale aantal van 156 scenario s. De verschillende polluenten worden binnen ENVI-met echter doorgerekend binnen éénzelfde modelrun. De variatie in polluenten opofferen ten voordele van meer groenvariaties zou bijgevolg leiden tot aanzienlijk meer ENVI-met simulaties, hetgeen binnen dit project niet realistisch geacht wordt. Daarom zullen voor elk scenario steeds de 3 polluenten doorgerekend worden. Onderstaande tabel geeft een overzicht van al de verschillende groenvariaties (geselecteerd in overleg met de opdrachtgevers) en in Tabel 8 is aangegeven welke groenvariaties precies zullen doorgerekend worden voor elk profiel. 9

14 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Tabel 7: Overzicht van de verschillende groenvariaties. (LAD staat voor bladdichtheid en v d voor depositiesnelheid) ID Profielweergave Beschrijving ID Profielweergave Beschrijving Referentiescenario geen vegetatie 1 Boom 15m hoog 8m kroon 6m opkroon 12m uit elkaar LAD =.65m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s GroenScherm 1m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s Aaneengesloten Haag 1m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten Haag 4m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten Haag 1m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten 3m van wegkant Boom 15m hoog 8m kroon 6m opkroon 12m uit elkaar LAD =.65m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s middenberm Boom 15m hoog 8m kroon 6m opkroon 8m uit elkaar LAD =.65m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s Haag onder boom 15m hoog (boom) 8m kroon (boom) 6m opkroon (boom) 12m uit elkaar (boom) LAD =.65m²/m³ (boom) v d(pm 1)=2mm/s (boom) 1m hoog (haag) 1m breed (haag) LAD=2m²/m³ (haag) v d(pm 1)=2mm/s (haag) aaneengesloten (haag) GroenScherm 2m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten GroenScherm 3m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten GroenScherm 4m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten GroenScherm 3m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s onderbroken (26m scherm, 6m interval) Haag 3m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten Haag 3m hoog 1m breed LAD=2m²/m³ v d(pm 1)=1mm/s aaneengesloten Haag 3m hoog 1m breed LAD=5m²/m³ v d(pm 1)=2mm/s aaneengesloten Haag 3m hoog 1m breed LAD=5m²/m³ v d(pm 1)=1mm/s aaneengesloten 1

15 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Tabel 8: Overzicht van de door te rekenen groenvariaties per profiel. Profiel 1 (Hertogsingel Maastricht) Profiel 2 (Goirleseweg Tilburg) Groenvariatie Voor beide profielen zullen zeven identieke groenvariaties doorgerekend worden. Ten eerste het referentiescenario zonder vegetatie (groenvariatie 1), vervolgens ook een scenario met een dubbele rij bomen (groenvariatie 2), een scenario met hagen (groenvariatie 4) en vier scenario s met groenschermen (verschillend in hoogte, groenvariatie 3,1,11,12). Groenschermen zijn schermen met een ondoorlaatbare kern en groen aan de buitenzijde. Dit verschil in doorlaatbaarheid is dan ook het grote verschil tussen hagen en groenschermen. Voor de street canyon komen hier nog 2 varianten op het gebruik van hagen bij (groenvariatie 5,6) en ook een scenario met een onderbroken groenscherm (groenvariatie 13). Ook bestuderen we voor de street canyon de invloed van de bladdichtheid en de filtercapaciteit (depositiesnelheid) van vegetatie. Dit doen we aan de hand van een 3 meter hoge haag (groenvariaties 14-17). Omdat er hoe langer hoe meer consensus is dat bomen binnen een street canyon niet bijdragen tot een verbetering van de luchtkwaliteit (Wesseling, van der Zee en van Overveld 211), hebben we er bewust voor gekozen te focussen op het effect van hagen en groenschermen. Deze keuze van groenvariaties maakt het ons mogelijk om inzicht te krijgen in het effect van: De aanwezigheid van groen (verandering t.o.v. referentiescenario) Het type groen (boom versus haag/scherm) De hoogte van de haag/groenscherm De positie van de haag (afstand tot wegkant) De porositeit van een haag De filtercapaciteit van een haag. Dit soort inzicht zal in de tweede fase van het project ook meegenomen worden in de configuratie van het KEMA STACKS model voor het berekenen van dag- en jaargemiddelde concentraties. Voor het tweede profiel zal iets meer gefocust worden op bomen. Doordat er meer ruimte is voor ventilatie tussen de gebouwen door is het interessant na te gaan wat het effect van bomen is op de luchtkwaliteit. Dit is tot op heden nog niet in hetzelfde detail onderzocht voor dit type weg als voor street canyons. Gebaseerd op de gekozen groenvariaties voor dit profiel verwachten we aan het eind van de gevoeligheidsanalyse voor dit profiel uitspraak te kunnen doen over het effect van De aanwezigheid van groen (verandering t.o.v. referentiescenario) Het type groen (boom versus haag/scherm of de combinatie ervan) De positie van de bomen (weerszijden versus middenberm) Inplanting van de bomen (plantafstand) De hoogte van het groenscherm 11

16 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Door het feit dat 7 groenvariaties identiek zijn voor beide profielen zullen we voorts ook iets kunnen zeggen over de effectiviteit van groen in functie van het type straat. Zoals eerder al vermeld zullen de bovenstaande groenvariaties doorgerekend worden voor de windrichtingen onder een hoek van 45 en 9. Voor de wind onder een hoek van (parallelle wind) zijn slechts twee groenvariaties per profiel voorzien. In ieder geval zal één van deze twee scenario s de referentie case zonder vegetatie zijn. Voor het andere scenario zullen we deze groenvariatie nemen die het beste resultaat oplevert met betrekking tot de luchtkwaliteit voor het geval van de loodrechte en schuine wind. Beschrijving van de vegetatie Binnen het ENVI-met model wordt vegetatie beschreven door middel van een aantal parameters. De meest relevante parameters in deze context zijn de bladdichtheid (Leaf Area Index, LAD) en de depositiesnelheid (v d ). De bladdichtheid of LAD, uitgedrukt in m 2 /m 3, is een maat voor de hoeveelheid bladoppervlak per volume kruin. Deze parameter heeft zowel een invloed op de aerodynamische eigenschappen van een boom (de mate waarin een boom de luchtstroming beïnvloedt) als op de filterende werking (de mate waarin de boom de lucht zuivert door het opnemen van polluenten). In deze studie zullen we in het algemeen aannemen dat een boom een LAD heeft gelijk aan.65 m 2 /m 3, en dat hagen en het groen op groenschermen een LAD hebben gelijk aan 2 m 2 /m 3, zie ook Tabel 9. Dit zijn gemiddelde waardes die gebaseerd zijn op de waardes gebruikt in eerdere studies (De Maerschalck, Vos, et al. 211) (Vankerkom, et al. 29). Om na te gaan in welke mate deze parameter een invloed heeft op de effectiviteit van vegetatie zullen we voor één type groen (3m hoge haag, profiel 1) deze parameter variëren. Naast een LAD van 2 m 2 /m 3, zullen we dit scenario ook doorrekenen met een hoge bladdichtheid van 5 m 2 /m 3 (groenvariatie 16,17). Dit laat ons toe een inschatting te maken van het maximale effect van een erg dichte haag. Uit de literatuur (Lalic en Mihailovic 24) (Stadt en Lieffers 2) blijkt namelijk dat een waarde van 5 m 2 /m 3 kan beschouwd worden als een realistische bovengrens van de bladdichtheid. Tabel 9: Leaf Area Density en depositiesnelheid voor de verschillende types vegetatie. 12 LAD [m 2 /m 3 ] Depositiesnelheid [mm/s] PM 1 EC boom haag/groen op scherm superhaag De depositiesnelheid is een maat voor de hoeveelheid pollutie die opgenomen wordt door de vegetatie. Hoe hoger de depositiesnelheid, hoe groter de filterende werking van een boom of haag. In een eerdere studie (De Maerschalck, Vos, et al. 211) hebben we aangetoond dat de standaard depositiesnelheid berekend door ENVI-met de opnamecapaciteit van een boom onderschat voor fijn stof in vergelijking met gevonden waardes in de literatuur. Ter vergelijking hebben we daarom onderzoek gedaan naar de maximale filtercapaciteit van vegetatie door de implementatie van superbomen gebaseerd op de hoogst mogelijk waardes van depositiesnelheid gerapporteerd in de

17 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse literatuur. Dit bleek echter de opnamecapaciteit dan weer te overschatten. Op basis hiervan hebben we besloten in deze studie de depositiesnelheid van vegetatie handmatig in te geven voor fijn stof (en niet te laten berekenen door ENVI-met). De precieze waardes staan samengevat in bovenstaande tabel en zijn gebaseerd op onze eerdere ervaring en de data uit Figuur 4. Om tegemoet te komen aan de vraag in welke mate een hogere depositiesnelheid een invloed heeft op de effectiviteit van vegetatie zullen we in deze gevoeligheidsanalyse ook enkele scenario s doorrekenen met een superhaag (groenvariatie 15,17). Hiervoor bestuderen we opnieuw het effect van een 3m hoge haag in een street canyon. De depositiesnelheid voor deze superhaag wordt gelijkgesteld aan 1mm/s voor PM 1 en aan 2.5mm/s voor EC. Zoals eerder al aangehaald zijn deze waardes gebaseerd op de hoogst mogelijk waardes van depositiesnelheid gerapporteerd in de literatuur. Bijgevolg zullen deze resultaten een inschatting geven van de maximale filtercapaciteit van een haag. Voor NO 2 zullen we steeds de depositiesnelheid gebruiken zoals berekend door ENVI-met. Figuur 4: Overzicht van verschillende gerapporteerde waardes van de depositiesnelheid in functie van de deeltjesgrootte. (bron: (Petroff en Zhang 21)) 13

18 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse HOOFDSTUK 3. GEVOELIGHEIDSANALYSE MET ENVI-MET 3.1. HET ENVI-MET MODEL Voor het uitvoeren van de gevoeligheidsanalyse maken we gebruik van het ENVI-met model. ENVImet is een CFD (Computational Fluid Dynamics) gebaseerd microklimaat- en lokaal luchtkwaliteitmodel. Dit 3D model is in staat om op een gedetailleerde wijze de luchtkwaliteit te voorspellen in een complexe omgeving, rekeninghoudend met lokale meteorologie (windrichting, windkracht, turbulentie, temperatuur en straling), de aanwezige vegetatie, de depositie van polluenten en de fotochemische ozonafbraak en NO 2 -productie onder invloed van achtergrondconcentraties. Figuur 5 geeft een voorbeeld van een typisch ENVI-met resultaat voor de Plantin en Moretuslei en de Wolfstraat in Antwerpen, België. Figuur 5: Voorbeeldresultaat van een ENVI-met simulatie. UFP concentratie in de Wolfstraat, Antwerpen ENVI-met is in staat om de dispersie van NO, NO 2 en O 3 en verschillende grootte klassen van fijn stof (PM 1, PM 2.5, EC) en totale aantallen concentratie voor ultra fijn stof (UFP) te modelleren. Om de interactie van deze polluenten met het aanwezige groen zo goed mogelijk in rekening te brengen, is ENVI-met uitgerust met een uitgebreide vegetatie module. Deze module modelleert zowel de absorptie van gassen door de stomata (huidmondjes) op het blad als de afvangst van fijne stofdeeltjes op het ruwe bladoppervlak. In bijlage B is een meer gedetailleerde beschrijving van het ENVI-met model opgenomen. 14

19 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse ENVI-met is in eerste instantie ontwikkeld aan de Universiteit van Mainz als een microklimaatmodel (Brüse en Fleer 1998). Later werd het uitgebreid met een luchtkwaliteitmodule die de dispersie van quasi inerte gassen en fijn stof kan berekenen (Brüse 27). Sinds enkele jaren participeert VITO in de verdere ontwikkeling van het model (De Maerschalck, Janssen en Mensink 21). ENVI-met V3 is vrij beschikbaar online via De versie die in deze studie gebruikt wordt, is echter een niet publieke en uitgebreidere versie die VITO en de Universiteit van Mainz samen ontwikkeld hebben. Deze versie beschikt als één van de weinig CFD modellen over een chemische module die de fotochemische reacties van stikstofoxiden met ozon instantaan kan berekenen. Deze versie laat ook toe bomen en struiken met een willekeurige vorm te implementeren. Daarnaast kunnen ook grotere domeinen doorgerekend worden en is het mogelijk het grid lokaal te verfijnen hetgeen toelaat nauwkeurig te rekenen binnen aanvaardbare rekentijden en CPU geheugen. Bij het gebruik van modellen is het belangrijk steeds in het achterhoofd te houden dat een model zoals het woord het zegt slechts model staat voor de werkelijkheid. Bij de constructie van het model worden er een aantal aannames gemaakt, die onvermijdelijk leiden tot een zekere mate van onzekerheid in de modelresultaten. Deze onzekerheid kan ingeperkt worden door: Validatie van het model. Door de modelresultaten te vergelijken met meetresultaten kunnen de prestaties van het model ingeschat worden. Zowel VITO als andere onderzoeksgroepen in het buitenland hebben het ENVI-met model in het verleden succesvol gevalideerd voor bepaalde scenario s. Focussen op algemene trends. Het spreekt voor zich dat er een grotere onzekerheid zit op de concentratie berekend op 1 welbepaald punt voor een specifiek scenario dan op algemene trends die steeds terug komen bij verschillende scenario s. In deze studie wordt dan ook vooral gekeken naar het relatieve verschil tussen de verschillende ENVImet scenario s in plaats van te focussen op de absolute concentraties van de luchtvervuiling. Desalniettemin is de onzekerheid in de resultaten een inherent nadeel van het gebruik van modellen, zeker in vergelijking met real-life luchtkwaliteitsmetingen. Modellen hebben echter ook voordelen. Drie grote troeven van computermodellen zijn: De mogelijkheid toekomstscenario s te simuleren. Het is onmogelijk om de luchtkwaliteit in een nog aan te leggen wijk ter plaatse te meten. De ruimtelijke dekking. Het ENVI-met model berekent concentraties op elke plek in het domein. Luchtkwaliteitsmetingen daarentegen zijn enkel mogelijk in een beperkt aantal punten. Processen inzichtelijk maken. In het model worden de verschillende fysische en chemische processen gemodelleerd die zich in de werkelijkheid voordoen. Door de modelresultaten grondig te analyseren, kan de invloed van de verschillende processen en hun onderlinge interactie inzichtelijk worden gemaakt MODELCONFIGURATIE Alvorens al de scenario s doorgerekend kunnen worden moet het ENVI-met model eerst correct geconfigureerd worden. De belangrijkste stappen hierin zijn het definiëren van de geometrie, het bepalen van het rekendomein, het opzetten van het rekengrid en het vastleggen van de randvoorwaarden. Al deze stappen worden hieronder kort toegelicht. 15

20 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse GEOMETRIE Zoals reeds vermeld in hoofdstuk is er getracht beide generieke profielen te baseren op de werkelijke geometrie van respectievelijk de Hertogsingel te Maastricht en de Goirleseweg in Tilburg. Het spreekt voor zich dat dit niet wegneemt dat er allerhande vereenvoudigende aannames worden gemaakt. Zo zijn bijvoorbeeld alle gebouwen gemodelleerd met een plat dak. Dit komt omdat ENVI-met geen zadeldaken ondersteunt doordat het de ruimte indeelt in kubusvormige rekencellen (zie ook Bijlage A). Uiteindelijk zijn we gekomen tot de geometrieën zoals weergegeven in Figuur 6. a) Profiel 1 b) Profiel 2 Figuur 6: Geometrie van beide generieke profielen. Boven: Bovenaanzicht met dimensies. De rode lijnen komen overeen met de emissiebronnen/rijwegen. Onder: 3D impressie van de geometrie. De hoogte van de gebouwen voor beide profielen is respectievelijk 12m en 9m. In bovenstaande figuren kan men ook duidelijk zien dat naast het generieke profiel ook een deel van de naaste omgeving gemodelleerd is. In deze studie is dit gedaan door het toevoegen van een extra rij gebouwen parallel aan de te modelleren weg. Deze aanpassingen is nodig om het aanstromende windveld te verstoren, net zoals in de praktijk het geval is. Merk ook op dat de profielbreedte in beide gevallen gelijk is (34m), evenals de verdeling van de emissiebronnen. Dit is zo gekozen om achteraf beide profielen beter te kunnen vergelijken, ook al stemt dit niet helemaal overeen met de reële situatie van de Goirleseweg in Tilburg. 16

21 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Figuur 7 geeft een schematisch overzicht van een dwarsdoorsnede van de geometrie. Deze is geldig voor beide generieke profielen aangezien de profielbreedte identiek is. Deze figuur geeft ook reeds een impressie van het rekengrid in de dwarsdoorsnede. Aan de hand van deze gridcellen kan men het profiel opdelen in vier verschillende zones: De rijwegen: in deze zones zijn de emissiebronnen gedefinieerd. De vegetatiestroken: in deze zones zullen, afhankelijk van de groenvariatie, de vegetatieelementen (bomen/hagen/schermen) gedefinieerd worden. De fietspaden: Deze zone is vooral van belang voor de bespreking van de resultaten. We zullen voornamelijk focussen op de luchtkwaliteit in deze en onderstaande zone. De voetpaden: Deze zone is vooral van belang voor de bespreking van de resultaten. We zullen voornamelijk focussen op de luchtkwaliteit in deze en bovenstaande zone. Figuur 7: Schematisch overzicht van de gemodelleerde dwarsdoorsnede geldig voor beide generieke profielen. De gekleurde blokken komen overeen met de grootte van de gridcellen. Merk ook de verschillende zones op (rijweg-vegetatiestrook-fietspaden-voetpaden) REKENDOMEIN Het is evident dat de aanwezige gebouwen de aanstromende lucht danig zullen verstoren. Bij de toepassingen van CFD is het belangrijk dat het windveld aan de randen van het rekendomein terug min of meer een ongestoorde toestand heeft aangenomen. Zoniet kan dit leiden tot verkeerde resultaten. Daarom is het nodig zowel stroomopwaarts, stroomafwaarts als boven de gebouwen voldoende ruimte te voorzien tussen de gebouwen en de rand van het rekendomein. Gebaseerd op de richtlijnen geformuleerd in COST Action 732 (Franke, et al. 27) hebben wij er daarom voor gekozen stroomopwaarts een afstand van 8H te vrijwaren, stroomafwaarts een afstand 15H en boven de gebouwen een afstand van 1H (waarbij H overeenkomt met de gebouwhoogte). Dit resulteert in de rekendomeinen zoals weergegeven in Figuur 8. 17

22 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse 45 9 a) Profiel 1 b) Profiel 2 Figuur 8: Bovenaanzicht van het rekendomein voor beide generieke profielen. In rood eveneens de aanduiding van de 3 verschillende windrichtingen. Om resultaatverschillen ten gevolge van een verschillend domein uit te sluiten, zal hetzelfde domein (en rekengrid) gebruikt worden voor de 3 verschillende windrichtingen. Vandaar dat de stroomopwaartse buffer van 8H in Figuur 8 aangehouden wordt zowel ten Zuiden als ten Westen van de gebouwen (ervan uitgaande dat de bovenkant van de figuur naar het Noorden georiënteerd is). Hetzelfde geldt voor de stroomafwaartse uitstroomafstand van 15H ten Noorden en ten Oosten van de gebouwen. Ook voor de verschillende groenvariaties zal steeds hetzelfde domein en rekengrid gebruikt worden REKENGRID Voor het berekenen van de resultaten is het nodig het rekendomein op te delen in kubusvormige rekencellen. In de door ons gebruikte versie van ENVI-met is het niet nodig dat alle cellen even groot zijn. Dit laat ons toe om een fijn rekengrid te gebruiken tussen de gebouwen om op die manier de complexe stromingsfenomen goed te kunnen beschrijven. Verder van de gebouwen is de stroming minder complex zodat een lagere resolutie (= grotere rekencellen) daar volstaat. Dit maakt het ook mogelijk het totaal aantal cellen in het rekengrid te beperken. De minimale celgrootte in deze studie is.5m in y en z-richting (zie ook Figuur 7) en 1m in x-richting. De maximale lengte aan de domeinranden ligt om en bij de 3m. Zoals voorgeschreven in (Franke, et al. 27) is ervoor gezorgd dat het verschil in grootte tussen twee aaneensluitende cellen de factor 1.3 niet overschrijdt. Dit resulteert in een rekengrid (ook wel mesh genoemd) van ongeveer 1.75 miljoen cellen voor beide profielen. Een grafisch overzicht van een aantal gebruikte rekengrids is weergegeven in Figuur 9. 18

23 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse a) Profiel 1: groenvariatie 1 (dubbele rij bomen) b) Profiel 2: groenvariatie 1 (dubbele rij bomen) c) Profiel 1, groenvariatie 5 (hoge haag) d) Profiel 2, groenvariatie 7 (enkele rij bomen middenberm) Figuur 9: 3D impressie van de een aantal gebruikte rekengrids voor de gevoeligheidsanalyse. Gebouwen in het zwart, lijnbronnen emissies in het rood, vegetatie in het groen RANDVOORWAARDEN Voor een correcte configuratie van ENVI-met moeten naast de geometrie ook een aantal randvoorwaarden en parameters vastgelegd worden. De belangrijkste hiervan zijn reeds opgelijst in hoofdstuk 2, meerbepaald in Tabel 5 en Tabel 9. 19

24 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse HOOFDSTUK 4. RESULTATEN GEVOELIGHEIDSANALYSE Alvorens te starten met het bespreken van de resultaten willen we nog even herhalen dat algemeen gesteld kan worden dat groen een tweeledige invloed heeft op de stedelijke luchtkwaliteit. Het aerodynamische effect van groen: De aanwezigheid van bomen, struiken, hagen en/of schermen veranderen lokaal de luchtstroming. Als gevolg hiervan zal ook de verspreiding van polluenten anders zijn dan in de situatie zonder vegetatie. De filterende werking van groen: Door opname van gassen en depositie van fijne stofdeeltjes op het bladoppervlak is groen in staat de omgevingslucht te zuiveren. Uit voorgaande studies (Wesseling, van der Zee en van Overveld 211)(De Maerschalck, Vos, et al. 211) blijkt dat het aerodynamisch effect van groen van veel grotere invloed is dan de filterende werking ervan. Dit zal ook blijken uit deze studie. Op het gebied van luchtkwaliteit kan men bijgevolg stellen dat een effectieve groenstructuur, een structuur is die de luchtstroom op deze manier wijzigt zodat de concentraties aan luchtvervuiling op de relevante locaties (voetpad/fietspad) dalen. Daarom zullen we bij het zoeken naar verklaringen van de effectiviteit van groen in dit rapport vooral focussen op dit eerste aspect OVERZICHT VAN DE RESULTATEN Om een globaal beeld te krijgen van de uitkomst van de gevoeligheidsanalyse zijn de resultaten van alle scenario s samengevat in Figuur 1 en Figuur 11. In deze figuren is het relatieve verschil in concentratie ten gevolge van de aanwezigheid van de groenstructuren weergegeven. Een positief verschil komt overeen met een stijging van de concentratie/luchtvervuiling ten opzichte van het referentiescenario (groenvariatie 1, geen vegetatie), terwijl een negatief verschil duidt op een verbetering van de luchtkwaliteit. Alle resultaten onder de nullijn in Figuur 1 en Figuur 11 duiden bijgevolg op een gunstige werking van het stedelijk groen, terwijl de resultaten boven deze lijn wijzen op een nadelig effect van vegetatie. De resultaten in deze figuren zijn gebaseerd op de concentraties ter hoogte van het voetpad op ademhoogte (1.5m hoogte). Voor de precieze locatie van het voetpad, zie Figuur 7. De weergegeven concentraties zijn gemiddelde concentraties over de volledige breedte van het voetpad en over een lengte van 12m. De figuren bevatten de concentratieverschillen op beide voetpaden aan weerszijden van de weg. We maken onderscheid tussen het voetpad aan loefzijde en aan lijzijde van de gebouwen. De loefzijde is deze kant van het gebouw die blootgesteld is aan de inkomende wind terwijl de lijzijde de kant in de luwte is. Refererend naar Figuur 8 kunnen we stellen de voetpaden aan lijzijde en loefzijde overeenkomen met de voetpaden aan respectievelijk de zuidkant en de noordkant. Figuur 1 geeft een overzicht van de resultaten van profiel 1 (Hertogsingel) en Figuur 11 een overzicht van profiel 2 (Goirleseweg). De resultaten zijn gegroepeerd per groenvariatie. Daarenboven tonen we voor elke groenvariatie ook nog eens het resultaat afhankelijk van de polluent, de windrichting en de zijde van de weg. 2

25 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse In het vervolg van dit hoofdstuk worden deze resultaten verder in detail besproken. Dezelfde figuren kunnen gemaakt worden voor de resultaten ter hoogte van het fietspad. Deze zijn bijgevoegd in bijlage D. Omdat deze resultaten niet fundamenteel verschillen van de resultaten ter hoogte van het voetpad, kiezen we ervoor enkel te focussen op het voetpad. 21

26 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde groenvariatie 2 bomen groenvariatie 3 groenscherm 1m hoog groenvariatie 4 haag 1m hoog groenvariatie 5 haag 4m hoog groenvariatie 6 haag 3m van wegkant groenvariatie 1 groenscherm 2m hoog groenvariatie 11 groenscherm 3m hoog groenvariatie 12 groenscherm 4m hoog groenvariatie 13 groenscherm 3m hoog onderbroken groenvariatie 14 haag 3m hoog groenvariatie groenvariatie groenvariatie haag haag haag 3m hoog 3m hoog 3m hoog v d = 1 m/s LAD = 5m²/m³ v d = 1 m/s LAD = 5m²/m³ Figuur 1: Overzicht van alle resultaten voor Profiel 1 (Street canyon-hertogsingel): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) voor alle scenario s. 22

27 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde groenvariatie 2 groenvariatie 3 groenvariatie 4 groenvariatie 7 groenvariatie 8 groenvariatie 9 groenvariatie 1 groenvariatie 11 groenvariatie 12 bomen groenscherm 1m hoog haag 1m hoog bomen middenberm bomen 8m uit elkaar haag onder boom groenscherm 2m hoog groenscherm 3m hoog groenscherm 4m hoog Figuur 11: Overzicht van alle resultaten voor Profiel 2 (Open bebouwing-goirleseweg): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) voor alle scenario s. 23

28 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse 4.2. EFFECTIVITEIT VAN GROENSTRUCTUREN: VERKLARING VAN DE ACHTERLIGGENDE MECHANISMEN Gedetailleerd onderzoek van de resultaten uit deze studie tonen aan dat het eerder genoemd aerodynamisch effect van groen verder opgedeeld kan worden in 2 aspecten die de effectiviteit van groenstructuren bepalen. De verdunning van de emissies: Hoe meer verse lucht er aangevoerd wordt in de richting van het verkeer, hoe meer de emissies verdund zullen worden. Het spreekt voor zich dat dit lokaal tot lagere concentraties leidt. De hoeveelheid verse lucht houdt rechtstreeks verband met de windsnelheid in de buurt van de emissies. Zorgt de aanwezige vegetatie echter voor een lagere windsnelheid, dan zullen de emissies minder verdund worden. Dit effect dat leidt tot hogere concentraties en staat ook bekend als snelheidsdemping of verminderde ventilatie. Het transport van de luchtvervuiling: De implanting van groen kan ervoor zorgen dat uitgestoten verkeersemissies ofwel afgeleid worden van kwetsbare locaties (voetpaden bijvoorbeelden), of in het ergste geval hiernaartoe geleid worden. Het transport van polluenten is een complex samenspel van ondermeer advectie met de wind en diffusie als gevolg van de aanwezige turbulentie. De sleutel bij het toepassen van vegetatie is deze zo in te planten dat de groenstructuur als het ware een barrière vormt tussen de bron en de receptoren op de kwetsbare locaties. Hieronder zullen we aan de hand van 2 voorbeelden deze effecten verder illustreren DE VERDUNNING VAN DE EMISSIES Een typisch voorbeeld waarbij hogere concentraties optreden als gevolg van verminderde verdunning is het geval van bomen in een street canyon. In deze studie komt dit overeen met het boomscenario in de Hertogsingel onder loodrechte instroming van de wind (profiel 1, groenvariatie 2, 9 ). Figuur 12 toont het relatieve verschil in windsnelheid als gevolg van de aanwezigheid van de bomen in vergelijking met het referentiescenario. Hieruit blijkt duidelijk een vermindering in windsnelheid. 24

29 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Figuur 12: Relatief verschil in windsnelheid ten opzichte van het referentiescenario voor de Hertogsingel met bomen (groenvariatie 2). De windrichting is 9. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Men kan stellen dat de verminderde verversing/ventilatie in feite zorgt voor een sterkere bron. En doordat in deze street canyon de emissies naar beide straatkanten worden getransporteerd zal dit leiden tot een verhoogde concentraties aan beide zijden zoals aangegeven in Figuur NO 2 PM 1 EC Referentie Voetpad Lijzijde Fietspad Lijzijde Rijweg Fietspad Loefzijde Voetpad Loefzijde Hertogsingel, groenvariatie 2 (bomen), 9 wind Figuur 13: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met het referentiescenario. 25

30 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse HET TRANSPORT VAN DE LUCHTVERVUILING Dit effect illustreren we aan de hand van het 3m hoge groenschermscenario (groenvariatie 11, 9 windrichting) voor de Hertogsingel. In Figuur 14 is het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van het referentiescenario weergegeven (zie hoofdstuk voor meer uitleg waarom we hier op elementair koolstof focussen). De verhoogde concentraties ter hoogte van de rijweg zijn een rechtstreeks gevolg van het onder paragraaf 4.2 besproken effect van verminderde ventilatie. Toch leidt dit niet tot verhoogde concentraties op de fiets- en voetpaden. Dit omdat de vervuiling voornamelijk in de hoogte wordt afgevoerd. De wervel aan de lijzijde van de canyon blijkt achter het groenscherm te blijven zodat er slechts weinig transport van vervuiling is in die richting is. Ook de hoeveelheid vervuilde lucht die naar de loefzijde van de canyon wordt getransporteerd is beperkt in vergelijking met het referentiescenario zodat al de kwetsbare locaties in dit scenario blootgesteld worden aan verminderde concentraties, zie ook Figuur 15. Figuur 14: Relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van het referentiescenario voor de Hertogsingel met 3m hoge groenschermen(groenvariatie 11). De windrichting is 9. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. 26

31 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC Referentie Voetpad Lijzijde Fietspad Lijzijde Rijweg Fietspad Loefzijde Voetpad Loefzijde Hertogsingel, groenvariatie 11 (groen scherm 3m), 9 wind Figuur 15: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met het referentiescenario GECOMBINEERD EFFECT VAN BEIDE MECHANISMEN In bovenstaande 2 scenario s is de werking van beide mechanismen duidelijk te onderscheiden. Voor de andere scenario s gaat het echter vaak om complexe interactie tussen deze 2 effecten en andere factoren. Het is onmogelijk om elk scenario apart te bespreken in dit rapport en daarom beperken we ons tot 1 complexer voorbeeld. Hiertoe onderzoeken we het 3m hoge groenschermscenario opnieuw, maar nu voor de Goirleseweg en ook voor een instromingshoek van 45. Uit Figuur 16 blijkt dat ook hier sprake is van een significante snelheidsdemping. 27

32 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Figuur 16: Relatief verschil in windsnelheid ten opzichte van het referentiescenario voor de Goirleseweg met 3m hoge groenschermen(groenvariatie 11). De windrichting is 45. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Figuur 17: Relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van het referentiescenario voor de Goirleseweg met 3m hoge groenschermen(groenvariatie 11). De windrichting is 45. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. In Figuur 17 zien we duidelijk dat dit effectief leidt tot een sterkere bron. In tegenstelling tot de situatie in Figuur 14 leidt dit nu ook tot een verhoogde concentratie aan lijzijde. Dit kan verklaard worden aan de hand van de resultaten in Figuur 18. Door het ontbreken van een terugstromende wervel treden er voor het referentiescenario van de Goirleseweg op zichzelf al lage concentraties op aan de lijzijde (ongeveer gelijk aan de achtergrondconcentraties). De versterking van de bron als gevolg van het groenscherm zorgt er nu wel voor dat door turbulente diffusieprocessen de concentraties aan lijzijde daadwerkelijk stijgen. Hierbij dient wel de bemerking gemaakt te worden 28

33 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse dat de resulterende concentraties nog steeds relatief laag zijn in vergelijking met deze aan de overkant van de weg (ondanks het feit dat ze daar gedaald zijn). 4 NO 2 PM 1 EC Referentie Voetpad Lijzijde Fietspad Lijzijde Rijweg Fietspad Loefzijde Voetpad Loefzijde Goirleseweg, groenvariatie 11 (groen scherm 3m), 45 wind Figuur 18: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met het referentiescenario. Dit voorbeeld toont aan dat de resultaten van de verschillende scenario s afhankelijk zijn van verschillende factoren en effecten die moeilijk op voorhand te voorspellen zijn. Voor elk scenario zou in principe een grondige analyse nodig zijn. In het vervolg van dit hoofdstuk zullen we echter proberen een aantal vuistregels te distilleren uit de verzameling van resultaten INVLOED VAN DE VERSCHILLENDE GROENPARAMETERS INVLOED VAN DE AANWEZIGHEID VAN GROEN Met betrekking tot de 3 verschillende polluenten kunnen we uit bovenstaande resultaten globaal gezien de volgende conclusies trekken in verband met het gebruik van groen in een street canyon: Vegetatie heeft slechts een beperkte invloed (maximaal enkele procenten) op de PM 1 concentratie. Dit komt voornamelijk door de relatief hoge achtergrondconcentraties in vergelijking met de PM 1 verkeersemissies. De invloed op de meer verkeersgerelateerde polluenten NO 2 en EC is merkbaar groter en het effect kan gaan tot verbetering/verslechtering van 15%. 29

34 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Samengevat 1 : AANWEZIGHEID VAN GROEN PM 1 EC NO 2 tot tot INVLOED VAN HET TYPE GROEN (HAAG VERSUS GROENSCHERM VERSUS BOOM) Boom Uit Figuur 1 blijkt dat bomen in een street canyon geen goede optie is met betrekking tot de luchtkwaliteit. We zien een verhoging van de EC en NO 2 concentraties van om en bij de 15 à 2% aan beide zijden van de weg. Voor het meer open profiel van de Goirleseweg (Figuur 11) zien we dat bomen enkel stroomafwaarts (loefzijde) van de wind een negatief effect hebben. Stroomopwaarts blijft de luchtkwaliteit nagenoeg onveranderd. Dit komt doordat er geen terugstroming is van polluenten naar de lijzijde van het profiel. De verhoging van de luchtvervuiling aan de loefzijde blijkt afhankelijk te zijn van het aantal bomen. Zo is een enkele rij bomen op de middenberm (groenvariatie 7) beter dan een dubbele rij bomen aan weerszijden. Ook een vermindering van de plantafstand (groenvariatie 8) verhoogt de concentraties. Dit wordt ook verder besproken in paragraaf Haag Het effect van de aanwezigheid van hagen in een street canyon varieert van weinig tot licht negatief (zie groenvariaties 4,5 en 6 in Figuur 1). Voor lage hagen is het effect verwaarloosbaar en voor hoge hagen kan dit, afhankelijk van de windrichting en de positie binnen de canyon, oplopen tot een verslechtering van 5%. Deze verslechtering kan voornamelijk verklaard worden door de verminderde windsnelheid ter hoogte van de bron. Voor profiel 2 hebben we slechts 1 puur haagscenario onderzocht (1m hoog, groenvariatie 4). Deze haag blijkt niet hoog genoeg om de condities uit het referentiescenario merkbaar te veranderen. De luchtkwaliteit verandert dus nauwelijks. Ook het scenario waarbij een 1m hoge haag gecombineerd wordt met een dubbele rij bomen (groenvariatie 9), leidt tot gelijkaardige resultaten als het overeenkomstige boomscenario zonder haag (groenvariatie 2). Op basis van deze 2 scenario s is het dan ook moeilijk algemeen geldende uitspraken te doen over de bredere toepassing van hagen voor dit profiel. 1 Verklaring symbolen: Weinig tot geen invloed; Gunstig effect; Nadelig effect; Geen uitspraak (verder onderzoek nodig) 3

35 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Groenscherm Uit Figuur 1 blijkt dat groenschermen (groenvariaties 3,5,1,11,12,13) duidelijk de potentie hebben om de luchtkwaliteit in een street canyon te verbeteren. Het effect van de hoogte zal verder besproken worden in volgende paragraaf maar we zien uit de resultaten dat de implanting van hoge groenschermen (groenvariaties 11,12,13) de luchtkwaliteit in zijn totaliteit kunnen verbeteren. Hiermee bedoelen we een verlaging van de concentraties (maximaal ongeveer 15%) van alle polluenten, op alle kwetsbare locaties en onafhankelijk van de overheersende windrichting. Hierbij wel nog volgende opmerkingen. Het is niet zozeer het groen als wel het scherm dat essentieel is voor de effectiviteit van het groenscherm. Het is net de ondoorlaatbaarheid van het scherm dat voor de nodige barrière zorgt tussen de rijweg en het voetpad/fietspad. Uit de resultaten voor groenvariatie 13 (een onderbroken scherm) blijkt dat een periodieke onderbreking van het groenscherm de effectiviteit ervan niet fundamenteel verandert, zie ook Figuur 19. De resultaten zijn iets minder gunstig dan voor het ononderbroken scherm (groenvariatie 11), maar het positieve effect blijft aanwezig. Figuur 19: Relatief verschil in EC concentratie (bovenaanzicht, concentraties op 1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario voor de Hertogsingel met 3m hoge en periodiek onderbroken groenschermen(groenvariatie 13). De windrichting is 9. Voor het meer open profiel 2 kunnen we eveneens de conclusie trekken dat groenschermen de potentie hebben luchtkwaliteit aanzienlijk te verbeteren. Uit Figuur 11 blijkt dat dit effect zelfs kan gaan tot een concentratieverlaging van ruim 15% (voor EC). Net als voor de street canyon zal het effect sterk afhangen van de hoogte van het scherm. Dit wordt verder besproken in volgende paragraaf. 31

36 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Samengevat: TYPE GROEN (HAAG VERSUS GROENSCHERM VERSUS BOOM) Hertogsingel (street canyon, profiel 1) Goirleseweg (open bebouwing, profiel 2) Boom tot Haag Groenscherm tot tot tot INVLOED VAN HOOGTE VAN SCHERM/HAAG In Figuur 2 is het relatief verschil in concentratie geplot in functie van de hoogte van het scherm voor profiel 1 (groenvariaties 3,1,11,12). Uit deze figuur kunnen we afleiden dat de verbetering van de luchtkwaliteit toeneemt met de hoogte van het scherm. Voor EC zien we dat de verbetering in luchtkwaliteit stijgt met een verschil van 3% per extra meter schermhoogte. We zien ook dat er voor lage schermen (1 meter hoog) niet altijd een merkbaar effect is. Hoge schermen daarentegen kunnen de luchtkwaliteit significant verbeteren. Hoe hoger het scherm, hoe beter de voetpad wordt afgeschermd van de verkeersemissies. 1 NO 2 PM 1 EC 1 9 Wind 45 Wind 1 Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde hoogte groenscherm [m] hoogte groenscherm [m] hoogte groenscherm [m] Figuur 2: Invloed van hoogte van groenschermen voor Profiel 1 (Street canyon-hertogsingel): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) in functie van de hoogte van het scherm. 32

37 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Voor hagen zien we in Figuur 21 een andere invloed van de hoogte. Hier zien we dat ook hoge hagen van 3m en 4m de concentraties grotendeels doen toenemen (zij het wel beperkt tot maximaal 5 procent). Dit is voornamelijk omdat hagen een minder effectieve barrière vormen in vergelijking met groenschermen. Er is nog steeds transport van polluenten doorheen de haag. 1 NO 2 PM 1 EC 1 9 Wind 45 Wind 1 Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde hoogte haag [m] hoogte haag [m] hoogte haag [m] Figuur 21: Invloed van hoogte van hagen voor Profiel 1 (Street canyon-hertogsingel): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) in functie van de hoogte van de haag. Voor profiel 2 is enkel de invloed van hoogte van schermen onderzocht. Globaal gesteld kunnen we stellen dat de conclusies gelijkaardig zijn als deze voor profiel 1. Een verschil is wel dat aan lijzijde de hoogte van schermen weinig tot geen invloed heeft op de luchtkwaliteit zoals blijkt uit Figuur 22. Hier is er sprake van een lichte maar constante verhoging van concentraties in vergelijking met het referentiescenario. Op zich is deze verhoging niet erg relevant aangezien er aan deze zijde ook in het referentiescenario lage concentraties optreden, zoals reeds uitgelegd bij Figuur

38 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde hoogte groenscherm [m] hoogte groenscherm [m] hoogte groenscherm [m] Figuur 22: Invloed van hoogte van groenschermen voor Profiel 2 (Open bebouwing-goirleseweg): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) in functie van de hoogte van het scherm. Samengevat: Hertogsingel (street canyon, profiel 1) HOOGTE VAN SCHERM/HAAG Goirleseweg (open bebouwing, profiel 2) Scherm Laag Hoog tot tot Haag Laag Hoog INVLOED VAN DE POSITIE HAAG/SCHERM (AFSTAND TOT WEGKANT) Dit effect is enkel onderzocht voor hagen op de Hertogsingel (groenvariatie 4 ten opzichte van groenvariatie 6). De gebruikte hagen waren echter te laag (slechts 1 meter) om in beide scenario s merkbare verschillen in luchtkwaliteit te genereren ten opzichte van het referentiescenario (zie Figuur 1). Het is dus moeilijk om hieruit relevante conclusies te trekken met betrekking tot de afstand tussen haag en rijweg. 34

39 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse INVLOED VAN POSITIE/PLANTAFSTAND VAN BOMEN Dit effect is nader onderzocht voor profiel 2 (Goirleseweg). Daartoe hebben we naast het standaard boomscenario (groenvariatie 2) ook een scenario onderzocht met een enkele rij bomen op de middenberm (groenvariatie 7) en een scenario met een dichtere plantafstand (groenvariatie 8). Uit deze studie blijkt dat het niet zozeer de exacte positie van de bomen is, als wel het aantal bomen. Men kan deze laatste twee scenario s ook beschouwen als respectievelijk een vermindering van het aantal bomen (gemiddeld 1 boom per 12 meter weglengte) en een vermeerdering van het aantal bomen (gemiddeld 3 bomen per 12 meter weglengte) ten opzichte van het standaard boomscenario (gemiddeld 2 bomen per 12 meter weglengte). Figuur 23 geeft de relatieve luchtkwaliteitsverslechtering weer voor profiel 2 in functie van het aantal bomen. 15 NO 2 PM 1 EC 15 9 Wind 45 Wind 15 Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde aantal bomen [per 12m weglengte] aantal bomen [per 12m weglengte] aantal bomen [per 12m weglengte] Figuur 23: Invloed van het aantal bomen voor Profiel 2 (Open bebouwing-goirleseweg): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) in functie van het aantal bomen (1 boom per meter komt overeen met groenvariatie 7, 2 bomen per meter met groenvariatie 7 en 3 bomen per meter met groenvariatie 8). We zien duidelijk dat de concentraties verhogen met het aantal bomen, tenminste voor de loefzijde. We zien verschillen die oplopen tot meer dan 1 procent. Dit komt voornamelijk omdat de aanwezige bomen voorkomen dat de polluenten in verticale richting worden weggevoerd. Aan de stroomopwaarts gelegen lijzijde van dit open profiel is er wederom weinig relevante invloed van de bomen. Zoals reeds aangegeven in paragraaf is de systematische aanwezigheid van bomen in een street canyon in ieder geval best te vermijden. 35

40 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Samengevat: POSITIE/PLANTAFSTAND EN AANTAL BOMEN Hertogsingel (street canyon, profiel 1) Goirleseweg (open bebouwing, profiel 2) Weinig bomen Veel bomen INVLOED VAN FILTERCAPACITEIT VAN EEN HAAG Om na te gaan of de effectiviteit van groen significant verandert indien de filterende werking verhoogt, hebben we het street canyon scenario met 3m hoge haag doorgerekend met verhoogde depositiesnelheden voor PM 1 en EC (groenvariatie 14,15,16,17). De resultaten zijn samengevat in Figuur 24. Uit deze figuur blijkt dat een hogere depositiesnelheid de effectiviteit inderdaad verbetert, zij het slechts in zeer beperkte mate. Voor EC zien we dat een verhoging van de depositiesnelheid met een factor 5 slechts leidt tot een verbetering in luchtkwaliteit van ongeveer 1 procent. Voor PM 1 is de invloed iets groter, maar ook hier beperkt een vervijfvoudiging van de depositiesnelheid zich tot een verbetering in luchkwaliteit van 2 à 3 procent. Nog enkele opmerkingen hierbij. We benadrukken nogmaals dat dit gaat om een bovengrens van de maximale filtercapaciteit van een haag. Zoals eerder al aangegeven komen de verhoogde depositiesnelheden zoals gebruikt in deze studie (zeker in combinatie met een verhoogde bladdichtheid) slechts zelden voor in werkelijkheid. Het effect van de depositiesnelheid zal in werkelijkheid dus nog kleiner zijn dan hier gerapporteerd. Dit bevestigt dat ook voor superhagen de effectiviteit vooral bepaald wordt door het aerodynamisch effect, en niet zozeer door de filterende werking ervan. Dit is bijvoorbeeld goed zichtbaar in Figuur 1 waaruit blijkt dat de betrokken groenvariaties (14,15,16,17) niet fundamenteel verschillen in resultaat. 36

41 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC LAD = 2 m²/m³ LAD = 5 m²/m³ Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Depositiesnelheid [mm/s] Depositiesnelheid [mm/s] Figuur 24: Invloed van de filtercapaciteit van een 3m hoge haag voor Profiel 1 (Street canyon-hertogsingel): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) in functie van de depositiesnelheid. Samengevat: FILTERCAPACITEIT VAN EEN HAAG Lage depositiesnelheid Hoge depositiesnelheid tot INVLOED VAN POROSITEIT VAN EEN HAAG/SCHERM Voor de in deze studie onderzochte scenario s komt de invloed van porositeit tot uiting enerzijds in het verschil tussen een groenscherm (ondoorlaatbaar: extreem lage porositeit) en een haag (poreus). Uit bovenstaande discussies blijkt echter dat, met betrekking tot de luchtkwaliteit op stad-straat niveau, groenschermen systematisch beter zijn dan hagen aangezien zij door hun ondoorlaatbaarheid een effectievere barrière vormen voor de polluenten. Daarenboven hebben we voor een 3m hoge haag in een street canyon ook onderzocht in welke mate de bladdichtheid (LAD, Leaf Area Density) de effectiviteit beïnvloedt (groenvariatie 14,15,16,17). Figuur 25 geeft de resultaten hiervan weer. Voor EC en NO 2 zien we de algemene trend dat de concentraties verhogen met stijgende bladdichtheid (behalve voor de loefzijde bij 45 wind). Dit kan verklaart worden door het principe van snelheidsdemping: een dichtere haag zal de snelheid in de canyon verlagen wat tot hogere concentraties leidt. Blijkbaar is de verdichting van de haag niet sterk genoeg om de voetgangers achter de haag af te schermen van emissies (behalve voor de loefzijde bij 45 wind). Er zal nog steeds een grote hoeveelheid polluenten doorheen de haag getransporteerd worden. Voor PM 1 is de situatie iets beter. Hier heeft een hogere bladdichtheid een neutraal tot licht positief effect. Vooral wanneer we een hoge waarde keizen voor zowel de bladdichtheid als de depositiesnelheid, dan blijkt de superhaag de PM 1 37

42 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse concentraties ter hoogte van het voetpad te verlagen. Dit kan toegeschreven aan de filterende werking van deze superhaag. Maar zoals ook aangegeven in vorige paragraaf, dient deze superhaag gezien te worden als een bovengrens voor de maximale filtercapaciteit van een haag. In realiteit zal deze filterende werking niet zo sterk zijn. NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde 1 1 v d = 2 mm/s 1 v d = 1 mm/s v d = 2 mm/s v d = 1 mm/s LAD [m²/m³] LAD [m²/m³] LAD [m²/m³] Figuur 25: Invloed van de bladdichtheid van een 3m hoge haag voor Profiel 1 (Street canyon-hertogsingel): Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) in functie van de LAD (Leaf Area Density). Samengevat: Doorlaatbaar: lage bladdichtheid Doorlaatbaar: hoge bladdichtheid Ondoorlaatbaar: scherm POROSITEIT VAN EEN HAAG/SCHERM tot We willen hierbij nog de volgende opmerking maken. Intuïtief zou men verwachten dat een erg dichte haag een gelijkaardig effect zou hebben als een ondoorlaatbaar scherm. Dit wordt niet bevestigd door de ENVI-met resultaten. Integendeel, we zien in Figuur 25 dat een verhoging van de bladdichtheid leidt tot een verdere verslechtering van de luchtkwaliteit terwijl schermen van eenzelfde hoogte de luchtkwaliteit net verbeteren. Op basis van deze beperkte set simulaties blijkt een haag in ENVI-met dus niet naar een scherm te convergeren bij een verhoging van de bladdichtheid. Enerzijds kan dit te wijten zijn aan het feit dat bij dichte hagen de porositeit erg laag is in een dunne laag (enkele centimeters dik) aan de buitenkant van de haag. In de kern is de haag veel poreuzer. De dichte rand aan de buitenkant van de haag heeft dan ook een hogere LAD waarde dan hier gebruikt in de ENVI-met simulaties. ENVI-met is echter gebonden aan zijn maximale resolutie van.5m zodat deze variaties in LAD op centimeterschaal zullen gemiddeld worden over minimaal.5m. Het zou kunnen dat ENVI-met hierdoor de windobstructie van erg dichte hagen niet volledig correct simuleert. Anderzijds kan men ook de vraag stellen in hoeverre 38

43 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse de parametrisatie van een haag binnen ENVI-met geldig blijft bij LAD waarden (gemiddeld over de volledige haag) die hoger zijn dan deze gerapporteerd in de literatuur. De mogelijkheid bestaat dus dat het effect van erg dichte hagen eerder zal aanleunen bij het effect van ondoorlaatbare schermen dan bij het effect van poreuze hagen, alhoewel dit ook niet met zekerheid afgeleid kan worden op basis van de resultaten uit deze studie. Hiervoor is meer onderzoek nodig. 39

44 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse 4.4. SELECTIE VAN DE RANDVOORWAARDEN VOOR DE TWEEDE FASE VAN HET PROJECT Een bijkomstig doel van deze gevoeligheidsanalyse was het bepalen van randvoorwaarden voor het doorrekenen van de 19 profielen in de tweede fase van het project. Uiteindelijk hebben we ervoor gekozen de volgende randvoorwaarden te zullen gebruiken. Tabel 1: Overzicht van de geselecteerde randvoorwaarden te gebruiken in de tweede fase van het project Geselecteerde randvoorwaarde Windrichting 9 Windsnelheid Zomerdag/winterdag 3 m/s Zomerdag Hieronder zal deze keuze verder beargumenteerd worden. Hierbij dient nog opgemerkt te worden dat met behulp van het STACKS model voor alle 19 profielen ook de jaargemiddelde concentraties zullen worden doorgerekend. Dit gebruik makend van 1 jaar aan meteorologische gegevens ( ). De bevindingen uit deze gevoeligheidsanalyse, eventueel aangevuld met enkele extra berekeningen, zullen daartoe vertaald worden naar functies voor groenstructuren in street canyons SELECTIE VAN DE WINDRICHTING Zoals uitgestippeld in het plan van aanpak, zie paragraaf 2.2.4, was er vooropgesteld om naast de windrichtingen van 45 en 9 ook twee scenario s door te rekenen voor het geval van instromende wind parallel aan de rijrichting ( ). Voor profiel 1 (Hertogsingel) hebben we hiervoor het scenario met de 3m hoge groenschermen gekozen (groenvariatie 11). Dit omdat hierbij het effect van groen het meest gunstig is. Voor profiel 2 hebben we ter variatie het profiel zonder groenschermen genomen dat het beste (minst nadelig) uit de bus kwam, zijnde het scenario met bomen op de middenberm (groenvariatie 7). Figuur 26 bundelt al de resultaten voor deze 2 scenario s. We zien duidelijk dat groenschermen in een street canyon bij parallelle wind een veel minder uitgesproken effect hebben op de luchtkwaliteit dan bij wind uit andere richtingen. Voor profiel 2 zien we dat de onderzochte groenstructuur ook hier geen sterker effect teweegbrengt bij dan bij 45 of 9. Bijgevolg valt de optie van wind onder een hoek van al af voor gebruik in de tweede fase van het project. 4

45 Relatief verschil [%] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Profiel 1 (Hertogsingel) Profiel 2 (Goirleseweg) groenvariatie 11 groenvariatie 7 groenscherm 3m hoog bomen middenberm Figuur 26: Overzicht van alle resultaten voor 2 verschillende scenario s voor de 3 verschillende windrichtingen: Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie). We verkiezen daarenboven loodrechte wind (9 ) te gebruiken in plaats van schuine wind (45 ). Deze keuze is grotendeels geïnspireerd op basis van Figuur 1 en Figuur 11 waaruit blijkt dat het meest relevante nadelige effect van vegetatie optreedt bij een windrichting van 9. Om deze resultaten zeker niet te missen kiezen we dus enkel voor loodrechte aanstroming van de wind in fase 2 van dit project SELECTIE VAN DE WINDSNELHEID Figuur 27 geeft een overzicht van de invloed van de windsnelheid op de concentraties voor de twee hierboven vermelde scenario s (wel slechts voor één enkele windrichting). Hiervoor hebben we naast de standaardwindsnelheid van 3m/s twee extra windsnelheden (2m/s en 4m/s) doorgerekend. Voor de street canyon zien we duidelijk dat het gunstige effect van groenschermen afneemt met toenemende windsnelheid in termen van relatief concentratieverschil ten opzichte van het referentiescenario (zonder groen) (Voor profiel 2 blijkt het effect van de windsnelheid op het relatieve concentratieverschil iets complexer te zijn). Hierdoor zijn we geneigd een hogere windsnelheid dan 3m/s te selecteren voor de tweede fase van het project. Kijken we echter naar absolute concentraties, dan zien we dat deze stevig afnemen met toenemende windsnelheid. Dit kan ook hier verklaard worden door het feit dat een hogere windsnelheid de emissies sterker verdunt. Deze situaties van lagere concentraties zijn minder interessant dan situaties met een hoge luchtvervuiling, zodat we geneigd zijn een lagere windsnelheid te nemen. Als balans tussen deze twee tegengestelde effect stellen we daarom voor een windsnelheid van 3m/s te gebruiken. 41

46 Relatief verschil [%] Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] Concentratie [µg/m 3 ] Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde windsnelheid [m/s] windsnelheid [m/s] a) Hertogsingel, groenvariatie 11 (3m hoog groenscherm), 9 wind windsnelheid [m/s] windsnelheid [m/s] b) Goirleseweg, groenvariatie 7 (bomen middenberm), 45 wind Figuur 27: Invloed van de windsnelheid op de concentraties voor 2 verschillende: Concentraties op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van het referentiescenario (zonder vegetatie) in functie van de windsnelheid SELECTIE VAN KEUZE TUSSEN ZOMERDAG EN WINTERDAG Voor de selectie van het seizoen hebben we profiel 2 met bomen op de middenberm (groenvariatie 7, 45 wind) ook doorgerekend voor een winterdag. Uit onderstaande figuur blijkt het effect van bomen minder uitgesproken te zijn dan voor een typische zomerdag. Dit was te verwachten aangezien de bladdichtheid van bomen in de winder veel lager is. Daarom zullen we in fase 2 altijd de randvoorwaarden van een typische zomerdag (Tabel 5) aannemen. NO 2 PM 1 EC Referentie NO 2 PM 1 EC Referentie Voetpad Lijzijde Fietspad Lijzijde Rijweg Fietspad Loefzijde Voetpad Loefzijde -5 Voetpad Lijzijde Fietspad Lijzijde Rijweg Fietspad Loefzijde Voetpad Loefzijde a) Zomerdag b) Winterdag Figuur 28: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met het referentiescenario voor profiel 2 met bomen op de middenberm (groenvariatie 7) en 45 wind. 42

47 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse 4.5. MODELAANPASSING STACKS OP BASIS VAN RESULTATEN UIT DE GEVOELIGHEIDSANALYSE Het verspreidingsmodel STACKS is een fysisch/chemisch uur-voor-uur model waarmee de hele statistiek van weerssituaties doorgerekend wordt. Meer informatie over het STACKS model is te vinden in bijlage C. Deze paragraaf beschrijft de modelaanpassingen die ten behoeve van dit project in STACKS zijn doorgevoerd op basis van de resultaten van de ENVI-met gevoeligheidsanalyse. De twee mogelijke effecten van functioneel groen structuren langs verkeerswegen zijn (zoals aan het begin van Hoofdstuk 4 reeds aangegeven): een aerodynamisch effect. De groenstructuur beïnvloedt de luchtstroming van bron langs receptor, een filterend effect. Het functioneel groen reduceert de hoeveelheid verontreiniging door deze op te nemen (NO 2 ) of af te vangen (PM1 en EC). Gebaseerd op eerder werk en literatuur, is het de verwachting dat vooral het eerste effect tot waarneembare concentratieverschillen kan leiden. Zie ook hoofdstuk 2 en de referenties naar voorgaande studies (Wesseling, van der Zee en van Overveld 211)(De Maerschalck, Vos, et al. 211). De resultaten uit de doorgerekende profielen in de gevoeligheidsanalyse bevestigen deze verwachting. De in deze analyse waargenomen effecten van functioneel groen zijn dus vooral terug te voeren op de beïnvloeding van de luchtstroming. Om die reden is alleen dit aspect is in de STACKS modellering opgenomen. Beïnvloeding van de luchtstroming door groenstructuren kan plaatsvinden op twee uiteenlopende manieren (zoals ook beschreven in paragraaf 4.2): Verdunning van de emissie. De hoeveelheid lucht waarin de verontreiniging wordt opgenomen is direct bepaald door de lokale windsnelheid. De windsnelheid op straatniveau kan belangrijk beïnvloed worden door de aanwezigheid van groenstructuren. Afscherming van receptoren voor directe aanstroming van vervuiling door stromingsobstakels. De resultaten van de ENVI-met gevoeligheidsanalyse vormden het uitgangspunt om tot modelbeschrijvingen in STACKS te komen voor de effecten van groenstructuren op de luchtkwaliteit. Hiertoe zijn de door ENVI-met gegenereerde getalswaarden uitgewerkt en geanalyseerd. De meeste aandacht ging hierbij naar het windprofiel in de canyon en de concentratieprofielen over de vijf onderscheiden receptorpunten (voetpad lij- en loefzijde, fietspad lij- en loefzijde en de rijweg). Het windprofiel is een kernparameter, die de sleutel vormt voor de verdunningsprocessen in de canyon; daarom is eerst gezocht naar een aanpassing van dit profiel en daarna (als aanvulling of als alternatief) een formulering voor de concentratieverandering in de canyon. Eventuele absorptie van stof wordt in deze formulering dan automatisch meegenomen WINDPROFIELEN ENVI-met berekent als CFD-model voor iedere gridcel afzonderlijk de windsnelheid en de (3-dimensionale) windrichting. Het vaststellen van een enkel representatief windprofiel voor de complete canyon is daarmee niet eenduidig. Het canyon model zoals geïmplementeerd in STACKS is gebaseerd op het bekende Deense OSPM-model (Berkowicz, Hertel, et al. 1997) (Berkowicz 2). Dit relatief eenvoudige model is in opzet een 2-dimensionaal model. Het model simuleert 43

48 Hoogte in de canyon [m] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse een dwarsdoorsnede van de canyon met een bepaalde breedte en gevelhoogtes aan weerszijden. De lengte in de wegrichting wordt als lang genoeg aangenomen om stabiele wervels (recirculatiezones) te laten ontstaan. In STACKS is het canyon model uitgebreid met de optie om ook niet-aaneengesloten gevels ('canyons met openingen') te kunnen doorrekenen. In het OSPM canyonmodel wordt, uitgaande van onder meer de windsnelheid op geveltophoogte, een windsnelheid op een laag niveau in de canyon bepaald. Dit is het niveau waar de verkeersemissies plaatsvinden en de receptoren zijn verondersteld. OSPM berekent dus geen compleet windprofiel maar slechts de afname ten opzichte van de windsnelheid op geveltophoogte. Met de canyonhoogte van 12 meter van de Hertogsingel bijvoorbeeld wordt in het model de windsnelheid onderin de canyon berekend als,32 maal de windsnelheid op geveltophoogte. De windsnelheid en -richting bepalen verder sterk de afmetingen van de recirculatiezones in het model. In eerste instantie is de aandacht uitgegaan naar situaties met de wind loodrecht op de wegrichting: hier zijn de effecten het duidelijkst. Bij een lang genoeg aaneengesloten canyon vallen de optredende effecten dan vooral in het vlak dwars op de weg, hetgeen de vergelijking met OSPM eenvoudiger maakt. Windprofielen zijn berekend uit de ENVI-met gegevens door per hoogte de windsnelheden in de richting dwars op de weg te middelen over de lengterichting van de weg. Eerst is zowel over de weglengte als over de wegbreedte gemiddeld, later alleen over de weglengte centraal in de canyon. Deze centrale positie is gekozen in de verwachting dat hier de minste storende invloed van de canyonzijwanden is. Bij middeling over ook de canyonbreedte werden namelijk bijzonder lage (en soms zelfs negatieve) windsnelheden verkregen. In Figuur 29 zijn enkele windprofielen afgebeeld zoals verkregen door middeling van ENVI-met data van de windsnelheid dwars op de rijweg. 16 Windprofiel centraal in de ENVI-met canyon H_1_9 referentie H_3_9 1m scherm H_1_9 2m scher H_11_9 3m scher H_12_9 4m scher Windsnelheid dwars op de rijweg [ m/s ] Figuur 29: Windprofiel centraal in de canyon zoals berekend met ENVI-met voor een vijftal scenario's. Langs de verticale as staat de hoogte in meters. De geveltop-hoogte voor deze scenario's bedraagt 12 meter. Langs de horizontale as is de windsnelheid weergegeven [in m/s]. De afname van de windsnelheid op lagere hoogtes in de canyon is duidelijk waarneembaar. Na bestudering van de vijf windprofielen vallen drie dingen direct op: 1. Het profiel is 'bol' en daarmee in tegenstelling met de gangbare 'holle' profielen zoals die voor ongestoorde situaties worden gevonden. 2. De windsnelheden onderin de canyon zijn laag, erg laag. 44

49 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse 3. De windsnelheid op geveltophoogte is aanzienlijk lager dan de windsnelheid die als invoer aan het ENVI-met programma is opgegeven (3 m/s op 1 meter hoogte). Startend met de laatste waarneming, dit blijkt een bekende eigenschap van het ENVI-met model te zijn. De opgegeven windsnelheid wordt beschouwd als de windsnelheid in de ongestoorde situatie, de situatie zonder enige bebouwing dus. Als gevolg van de aanwezigheid van de nodige bebouwing met een aanzienlijke hoogte in het ENVI-met modeldomein reduceert het model deze windsnelheid aanzienlijk. Over de mate van reductie valt wellicht te discussiëren maar deze wordt hier als gegeven beschouwd. Waar de snelheid bovenin de gesloten canyon nog ca. 1,3 m/s bedraagt, is deze onderin de canyon voor de verschillende scenario's, inclusief het referentiescenario zonder enige groenstructuur, afgenomen tot ruim onder de,1 m/s (zie Figuur 3 voor het ENVI-met windveld in een gesloten canyon). Deze afname is veel sterker dan de OSPMafnamefactor van,32. Dit verschil kan verklaard worden door de mogelijk matige vergelijkbaarheid van de beide snelheden. De OSPM snelheid is een 'model'-snelheid waarmee in het model voor gangbare meteocondities redelijke concentratieprofielen worden berekend. De ENVI-met snelheid is een snelheid die geacht wordt redelijk overeen te komen met de werkelijke snelheid die op die specifieke locatie kan optreden. Het is goed mogelijk dat juist op de centrale positie in de canyon de windsnelheid zo laag is omdat daar de van (links) boven inkomende wind splitst in een stroming terug de recirculatiezone in tegen de linker gevel en een stroming naar de rechter zijgevel (vergelijk situatie b in afbeelding 3 in paragraaf 2.2.1). Het bolle profiel tenslotte, wijkt sterk af van de meer gangbare ongestoorde profielen maar is in meer studies gevonden als representatief voor situaties met dominante bebouwing, oftewel een stadse omgeving (Erbrink en Kokmeijer 28). Dit verschil kan verklaard worden door te realiseren dat hier de windsnelheid tussen de obstakels beschouwd is, terwijl het ongestoorde windprofiel eigenlijk pas een flink eind boven de gemiddelde obstakelhoogte geldt. In de pluimverspreidingsmodellen wordt hier doorgaans weinig of geen rekening meegehouden, maar in deze detailstudie valt dit direct op. Figuur 3: Visualisatie van het ENVI-met windveld bij een gesloten canyon met de wind loodrecht op de canyon 45

50 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse CONCENTRATIEPROFIELEN De verkregen inzichten in de optredende windsnelheden in het ENVI-met domein en de daarmee verkregen concentratieprofielen vormden het uitgangspunt voor modelberekeningen met het OSPM STACKS model. De vergelijkingen van ENVI-met met STACKS OPSM resultaten zijn uitgevoerd aan de bronbijdragen in de EC-concentraties. Deze keuze sluit uit dat eventuele verschillen veroorzaakt worden door uiteenlopende modellering in de NO-conversie (NO 2 ) of in fijn stof depositie (PM 1 ). Om zuiver te kunnen vergelijken is de situatie in de canyon berekend voor dezelfde gemiddelde meteosituatie als in ENVI-met is gebruikt. De uitdaging was om eerst de referentiesituatie goed te reproduceren en vervolgens de variaties met groenstructuren. Wanneer deze verschillende stationaire ENVI-met simulaties reproduceerbaar zijn voor zowel de 9 als de 45 graden varianten, kan het STACKS model worden ingezet om jaargemiddelde concentraties te berekenen. Het OSPM model kent de volgende parameters die de verspreiding in de canyon direct beïnvloeden: De meteocondities windsnelheid en windrichting die als invoer worden meegegeven, De besproken reductiefactor waarmee de windsnelheid onderin de canyon wordt bepaald, De dispersiecoefficient sigma-z waarmee de verontreiniging wordt verdund in de modelberekening. De laatste twee parameters worden in het model uitgerekend op basis van een reeks uitgebreide relaties, maar zijn natuurlijk eenvoudig nadien alsnog te manipuleren. Daarnaast zijn de hoogte- en breedtematen van de canyon in combinatie met de breedte van de rijweg in de canyon bepalend voor de gemodelleerde processen. Zo maakt het een groot verschil of een deel van de rijweg en dus voertuigemissies in de recirculatiezone aan de lijzijde zit of juist niet. De exacte afmetingen van de recirculatiezone laten zich manipuleren in het model en vormen daarmee eveneens een van de vrijheidsgraden. De eerste STACKS berekening voor de referentie situatie zonder groenstructuren in profiel 1 uit de gevoeligheidsanalyse, op basis van de vooraf overeengekomen windsnelheid van 3 m/s, liet een compleet ander concentratieprofiel zien dan het ENVI-met resultaat. De STACKS-concentraties in de circulatiezone aan de lijzijde waren te hoog en de concentraties aan de loefzijde te laag. Dit beeld komt goed overeen met hetgeen verwacht wordt bij hogere windsnelheden. Om een betere overeenkomst met de ENVI-met simulatie te verkrijgen werd daarom in STACKS de windsnelheid gereduceerd in het meteo invoerbestand. Deze inputparameter heeft een sterke invloed op de verhouding tussen de concentraties aan lij- en loef zijde. Met een invoer van 1.4 m/s voor de windsnelheid op 1 meter hoogte werd een goede match gevonden voor de concentratieverhoudingen van de vier receptorpunten naast de rijweg in de canyon. In Figuur 31 zijn de berekende concentratie verhoudingen voor profiel 1 met ENVI-met en STACKS weergegeven. Zowel de ENVI-met als de STACKS concentraties zijn gedeeld door de bijbehorende concentratie op het voetpad aan de lijzijde. De zo verkregen 'genormaliseerde' concentraties of concentratieverhoudingen laten zich goed vergelijken omdat ze onafhankelijk zijn gemaakt van de gebruikte bronsterkte. 46

51 concentratie verhouding DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Vergelijking ENVI-met / STACKS voet lij fiets lij rijweg fiets loef voet loef ENVI-met OSPM STACKS Figuur 31: De berekende concentratie verhoudingen van de bronbijdrage van het wegverkeer voor de referentiesituatie van profiel 1 uit de gevoeligheidsanalyse, zoals berekend met ENVI-met en STACKS OSPM Op basis van het ENVI-met windprofiel met de lage snelheden onderin de canyon werd vervolgens de OSPM-reductiefactor gereduceerd. Aanvullende variaties van deze snelheid onderin de canyon lieten zien dat deze factor inderdaad een forse invloed heeft. Echter, deze variaties leidden niet tot verdere verbetering. Variatie van de dispersiecoëfficiënt sigma-z liet slechts een klein effect zien in de verwachte richting, maar gaf eveneens geen verbetering in de serie concentratie verhoudingen. Concluderend kan gesteld worden dat het concentratieprofiel voor de referentiesituatie in de gesloten canyon met een realistische variatie van de invoerparameters redelijk goed te reproduceren is met het OSPM STACKS model, zoals uit figuur 31 blijkt GROENVARIATIES De logische volgende stap was om de verschillende groenvariaties door te rekenen met het daartoe aangepaste model. Voor de gesloten canyon bestond de variatie uit bomen en een reeks schermen en hagen. Kwantitatieve analyse van de ENVI-met resultaten had geleerd dat het effect van de schermen bestond uit een progressieve reductie van de windsnelheid onderin de canyon in combinatie met een afscherming van de receptorpunten achter het scherm. De gebruikelijke wijze om een scherm te modelleren in pluimmodellen zoals STACKS, is het verhogen van de bronhoogte in combinatie met een toename van de turbulentie sigma-z (de hiervoor gehanteerde aanname is dat de sigma-z achter het scherm gelijk is aan de halve schermhoogte). In het eenvoudige OSPM model is de bronhoogte geen parameter (immers uitsluitend verkeersemissies verondersteld), zodat dit element niet direct kan worden meegenomen. Een alternatieve aanpak om deze bronverhoging 'quasi' in het model te brengen is de introductie van een zgn. 'schermfactor', die met een toenemende schermhoogte meer van 1, gaat afwijken en kleiner wordt. De bronbijdrage op de receptorpunten wordt met deze factor gereduceerd. Voor deze schermfactor is voor een scherm met hoogte H hier de volgende algemene vorm gekozen: Een reductie van de lage windsnelheid ten gevolge van de schermwerking liet in het OSPM model een te sterke verhoging van de concentraties zien (net als in de eerder uitgevoerde variaties voor 47

52 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse de referentie situatie). De werking van groenschermen wordt daarom via de 'schermfactor' in het OSPM STACKS model gebracht. De ENVI-met resultaten leveren de datapunten waarop de schermfactor kan worden gefit. De geselecteerde waarden worden in paragraaf beschreven. Het effect van het plaatsen van bomen in een canyon is een verhoging van de concentratie door een verlaging van de windsnelheid op straatniveau en het als het ware 'opsluiten' van de verontreiniging in een kleiner volume onder de boomkronen. Dit effect is bekend en ook in de ENVI-met resultaten goed terug te zien. In het CAR-model wordt dit effect gemodelleerd met de introductie van de zgn. 'bomenfactor'. Bij redelijk aaneengesloten bomen in de canyon worden de bronconcentraties in CAR met een factor van 1,5 (boomkronen aaneengesloten en een derde van weg overspannen) of 1,25 (onderlinge afstand minder dan 15 meter, maar niet aangesloten ) verhoogd (zie Figuur 32). Omdat het OSPM-model een gedetailleerde uitwerking van de verticale dimensie mist, wordt voor de implementatie van het effect van bomen dezelfde methodiek aangehouden als in het CAR model. Wel kan in de STACKS OSPM bomenmodellering enige verfijning worden toegevoegd door de bomenfactor ten eerste seizoensafhankelijk te maken en ten tweede de in de ENVI-met gevonden windhoekafhankelijkheid in het model op te nemen. In het CAR model kent de bomenfactor geen seizoens- en/of windhoekafhankelijkheid. De waarde van deze bomenfactor voor de bladdragende situatie in een redelijk brede canyon kan uit de ENVImet resultaten worden afgeleid. Figuur 32: Uitleg over de bomenfactor in de CAR handleiding Tijdens het uitvoeren van de vergelijkingen van OSPM resultaten met de ENVI-met groenvariaties werden twee aspecten duidelijk: De ENVI-met resultaten zijn verkregen voor een situatie met echt lage windsnelheden (de opgegeven snelheid van 3 m/s die voor bebouwd gebied wordt verlaagd naar 1 m/s en leidt tot snelheden van minder dan,1 m/s onderin de canyon), terwijl de pluimverspreidingsmodellen als STACKS inclusief de OSPM module zijn opgesteld en 48

53 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse gevalideerd voor meer windrijke situaties. Luchtverplaatsing door wind is immers (tezamen met turbulentie) de drijvende kracht voor de verspreiding. Finetuning van STACKSmodelmodificaties aan redelijk windluwe situaties levert daarmee een resultaat op waarvan de waarde voor meer windrijke situaties toch twijfelachtig is. Er kan een fit verkregen worden omdat het model voldoende vrijheidgraden (of 'knoppen') kent, maar de link met fysische realiteit is dan mogelijk zoekgeraakt, De 19 wegprofielen die voor de deelnemende steden met het STACKS-model voor jaargemiddelde concentraties moeten worden doorgerekend, bevatten als groenstructuur in hoofdzaak langs de rijweg geplante bomen. De vele variaties aan groenschermen die in de gevoeligheidsanalyse zijn geanalyseerd komen in deze 19 profielen zo goed als niet terug, slechts twee wegprofielen passen groenschermen toe. Hagen worden wel veelvuldig toegepast in deze verzameling wegprofielen, maar dan altijd in combinatie met bomen langs de weg. Bovendien betreft het hier lage hagen van 1 meter hoogte. De gevoeligheidsanalyse met ENVI-met heeft uitgewezen dat lage hagen niet of nauwelijks van invloed zijn op de concentraties, in ieder geval een marginaal effect ten opzichte van het plaatsen van bomen MODEL MODIFICATIES GROENSTRUCTUREN Concreet zijn de volgende modificaties in de OSPM canyon module van het STACKS verspreidingsmodel ingezet voor het doorrekenen van het effect van de groenvoorzieningen in de 19 wegprofielen in het project: 1. Het inbouwen van een meer gedifferentieerde 'bomenfactor' 2. Het inbouwen van een 'groenschermfactor ' Met STACKS kunnen vervolgens jaargemiddelde concentraties, PM1 overschrijdingsdagen en NO 2 overschrijdingsuren worden berekend. Bepaling gedifferentieerde bomenfactor Het inbouwen van een meer gedifferentieerde 'bomenfactor' in STACKS heeft een concentratie verhogend effect op de bronbijdragen (maar uiteraard niet op de achtergrond concentratie). De verfijning van de bomenfactor in het model schuilt in het afhankelijk maken ervan aan een tweetal parameters, de maand van het jaar en de hoek waarmee de wind de canyon in blaast. Uitwerking per parameters zijn: Maand van het jaar. In de maanden van het jaar dat de bomen vol blad dragen (maand 5, 6, 7, 8, 9 en 1) is de bomenfactor gelijk aan de opgeven waarde die uit de serie ENVI-met runs is af te leiden. De bomenfactor is altijd een getal groter dan één; in de vorm van bijvoorbeeld 1,x. De parameter waarde wordt als invoer opgegeven. In de maanden 4 en 11 bedraagt de bomenfactor dan [ 1 + (1,x -1)/2 = (1+1,x)/2 ], oftewel een halvering van het verhogende effect. Voor maanden 1, 2, 3 en 12 tenslotte, is de bomenfactor gelijk aan 1,, oftewel de kale bomen geven geen concentratie verhogend effect meer. De stilzwijgende aanname hierin is dat de geplaatste bomen allen loofbomen zijn, 49

54 aangepaste bomenfactor DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse de hoek tussen de canyon oriëntatie en de windrichting. Uit interpretatie van de ENVI-met resultaten blijkt dat bij aanstroming onder een scherpe hoek de recirculatiestroming helix in stand blijft en de bomenfactor daardoor aanzienlijk gereduceerd is. Dezelfde conclusies werden getrokken in een eerdere ENVI-met studie (De Maerschalck et al., 211). De ENVImet resultaten voor de Hertogsingel met een boomvariant laten voor 9 graden aanstroming een boomfactor van 1,33 zien (dit is het gemiddelde van het fiets- en voetpad aan de loefzijde), maar bij 45 graden is deze afgenomen tot 1,8. Dit is nog maar een kwart van de oorspronkelijke waarde. Deze waarneming is vertaald naar de volgende relatie: Bij een hoek van 9 graden is de boomfactor dus gelijk aan de als invoer opgegeven boomfactor. Gaat de hoek afnemen dan wordt ook de bomenfactor kleiner tot de bij 45 graden gevonden 25%. Verdere aanname hierin is dus dat de boomfactor gelijk aan de 45 graden waarde blijft bij nog kleinere hoeken op weg naar parallelle stroming. In Figuur 33 wordt dit inzichtelijk gemaakt opgegeven bomenfactor 1.5 opgegeven bomenfactor hoek tussen de canyon oriëntatie en de windrichting ( ) Figuur 33: Relatie tussen de initieel opgegeven bomenfactor in STACKS en de op basis van de windrichting uurlijks aangepaste bomenfactor Voor berekeningen in gedeeltelijk open canyons worden de concentraties berekend als het gewogen gemiddelde van de gesloten canyon en de open weg situatie. De gesloten canyon situatie wordt berekend met de beschreven uitgebreide bomenfactor. Voor de open weg situatie worden bomen niet meegenomen. De concentratie in een 'half open' street canyon, waarbij 5% van het geveloppervlak van de canyon bestaat uit openingen tussen de gebouwen, is dus het gemiddelde van een 'gesloten' street canyon en een open weg. Argumenten om het effect van bomen langs een open weg op nul te stellen zijn: 5

55 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse In het STACKS model wordt geen rekening gehouden met bomen langs open wegen. De aanname is dat het effect gering zal zijn aangezien de wind tussen de stammen kan doorstromen. Hoogstens is er een geringe reductie van de ongestoorde windsnelheid. In de ENVI-met gevoeligheidsanalyse zijn geen runs uitgevoerd met open wegen en bomen. Het STACKS model kon dus op basis van resultaten uit de gevoeligheidsanalyse niet aangepast worden voor bomeninvloed langs open wegen. De resultaten van de gevoeligheidanalyse met ENVI-met laten zien dat in street canyons met openingen tussen de gevels, de toename van de bronbijdrage van het wegverkeer ten gevolge van bomen minder is dan in een gesloten street canyon, zie Tabel 11. Door in STACKS voor gedeeltelijk open canyons een gewogen gemiddelde te nemen van de berekende concentratie in een street canyon inclusief bomenfactor, en een open weg zonder invloed van bomen, wordt hetzelfde effect bereikt als in ENVI-met. Tabel 11 De bomenfactor afgeleid uit ENVI-met resultaten van de gevoeligheidsanalyse Gesloten Canyon / profiel 1 'Half-open' Canyon / profiel 2 EC PM1 NO2 EC PM1 NO2 9 graden 1,33 1,29 1,5 1,11 1,1 1,22 45 graden 1,8 1,7 1,17 1,3 1, 1,11 Aandachtspunt: De hier gevonden bomenfactor van 1,33 is van toepassing op het specifieke wegprofiel van de Hertogsingel, een redelijk brede canyon. Als we de handreiking CAR beschouwen, zou voor deze weg een waarde van 1,5 gelden. Voor CAR geldt deze bomenfactor voor het complete jaar en voor alle aanstromingsrichtingen. Wanneer we de hier gevonden bomenfactor van 1,33 toepassen op een geheel jaar en rekenen met het aangepaste STACKS model met uitgebreide bomenfactor, waarbij rekening wordt gehouden met de seizoenen en de aanstromingsrichting, dan is de overall bomenfactor in de orde van 1,6! Een aanzienlijke reductie van het negatieve effect van het plaatsen van bomen in een canyon. De in ENVI-met gevonden 'bomenfactor' is verschillend voor EC, PM 1 en NO 2. Voor PM 1 wordt een licht lagere bomenfactor gevonden dan voor EC, hetgeen verklaard kan worden door de opname van een grotere hoeveelheid PM 1 door de bomen. De in ENVI-met gehanteerde depositie snelheden zijn namelijk hoger voor PM 1 dan voor EC. Voor NO 2 worden weer licht verhoogde bomenfactoren gevonden hetgeen verklaard wordt door het ontbreken van fotodissociatie door schaduwwerking. Zie Tabel 11 voor de verschillende waarden voor de bomenfactor, zoals afgeleid uit de ENVI-met resultaten van de gevoeligheidsanalyse, voor zowel de gesloten als de 'half open' canyon. Met het STACKS model is een serie berekeningen uitgevoerd waarbij de ventilatiegraad (V) geleidelijk is gevarieerd van een gesloten canyon (V=) naar een vrijwel open weg (V=,95). Uitgaande van de in ENVI-met gevonden bomenfactor van 1,33 zijn voor een zomerse dag met loodrechte aanstroming de concentraties berekend in de situatie met en zonder bomen. De hieruit berekende bomenfactoren (= concentratie met bomen / concentratie zonder) zijn voor een zestal verschillende ventilatiegraden weergegeven in Figuur 34. Het bij deze berekeningen horende jaargemiddelde concentratieverloop is gegeven in Figuur

56 jaargemiddelde concentraties op het voetpad loefzijde bomenfactor loefzijde DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse y = x x R² = ventilatiegraad (-1) Figuur 34: De uit STACKS berekende bomenfactor bij verschillende ventilatiegraden; loodrechte aanstroming, meteo situatie: windsnelheid op dakniveau: 1,4 m/s. zonder bomen met bomen ventilatiegraad (-1) Figuur 35: De met STACKS berekende concentraties als functie van de ventilatiegraad, behorende bij de situatie zoals bij Figuur

57 Schermfactor [-] DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Bepaling Schermfactor Voor de wegprofielen die worden doorgerekend met groenschermen was het nodig om de waarde van de 'groenschermfactor' te bepalen. Dit is gedaan door de afname in de bronbijdrage zoals berekend voor de receptorpunten achter de schermen te bepalen. Dit is gedaan voor de reeks schermhoogtes in de gevoeligheidberekeningen zowel de half open (ventilatiegraad=.33) als de gesloten canyons voor zowel de loodrechte aanstroming als die onder een hoek van 45 graden. Het resultaat is grafisch weergegeven in de Figuur 36. In de figuur is tevens het gemiddelde van de vier waarden per hoogte bepaald. Het is duidelijk dat met toenemende schermhoogte het schermeffect toe neemt. De eerder voorgestelde relatievorm (zie paragraaf 4.5.3) kan gefit worden op deze gegevens maar gezien de beperkte toepassing op een gelimiteerde aantal profielen in deze studie werden de gevonden factoren direct overgenomen in het STACKS model graden 45 graden Open 9 Open 45 average Schermhoogte [in m] Figuur 36: Schermfactor: concentratie afnamefactor als functie van de schermhoogte [in m] voor vier verschillende situaties: 1) gesloten canyon '9 graden', 2) gesloten canyon '45 graden', 3) 'half open' canyon 9 graden 'Open 9' en 4) 'half open' canyon 45 graden 'Open 45'. Ook de over de vier situaties gemiddelde schermfactor is weergegeven 'average'. De in deze paragraaf beschreven aanpassingen zijn in het STACKS model aangebracht ten behoeve van de berekeningen van de in dit project ingebrachte groepontwerpen, en worden niet geïmplementeerd in het commercieel verkrijgbare software pakket Geomilieu-STACKS JAARROND BEREKENINGEN MET STACKS Met ENVI-met zijn enkel stationaire situaties doorgerekend. Het verspreidingsmodel STACKS is een implementatie van SRM 3 (StandaardRekenMethode 3) en daarmee een uur-voor-uur model waarmee de hele statistiek van weerssituaties doorgerekend wordt (voor prognostische berekeningen over een periode van 1 jaar: , dus 876 uren). STACKS is het enige SRM 3 verspreidingsmodel in Nederland voor punt- en oppervlaktebronnen dat geschikt is gemaakt voor het doorrekenen van wegverkeer. De rekenmethodiek tussen SRM 3 enerzijds en SRM 1 en SRM 2 (voor wegen in de bebouwde kom en (snel)wegen in het open veld) anderzijds is zeer 53

58 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse verschillend. Daar waar SRM1 en SRM 2 modellen op basis van inputgegevens rechtstreeks een jaargemiddelde concentratie berekenen, wordt in een SRM 3 model de verspreiding uur-voor-uur doorgerekend. In STACKS heeft het daarom een toegevoegde waarde om, in tegenstelling tot SRM 1 en SRM 2 modellen, verkeersintensiteiten per uur op te geven. Door de fundamenteel andere en in principe nauwkeurigere rekenmethodiek van STACKS (SRM 3) ten opzichte van SRM 1 en SRM 2 modellen, kunnen de uitkomsten tussen STACKS en SRM 1 en SRM 2 modellen verschillen. STACKS is door het ministerie van I&M goedgekeurd voor het gebruik binnen het SRM 1, SRM 2 en SRM 3 toepassingbereik. Voor luchtkwaliteitsberekeningen in streetcanyons wordt in STACKS gebruik gemaakt van het Deense OSPM model (Berkowicz, Hertel, et al. 1997) (Berkowicz 2). Ten opzichte van het oorspronkelijke OSPM model is er in STACKS een aantal verbeteringen in het model aangebracht: 1. OSPM is uitgebreid met de optie om ook niet-aaneengesloten gevels ('canyons met openingen') te kunnen doorrekenen. Deze optie is al vele jaren geleden in het model aangebracht. 2. OSPM is door KEMA eind 211 / begin 212 verder verbeterd. Deze verbeteringen betreffen: a. De modellering is zodanig uitgebreid dat de wegbreedte niet langer gelijk verondersteld wordt aan de canyonbreedte. Zowel canyonbreedte als wegbreedte worden als inputgegevens aan STACKS meegeven. b. Een verhoging van de gebouwhoogte kan in de huidige OSPM module leiden tot lagere concentraties terwijl hogere concentraties verwacht worden. Dit is nu gecorrigeerd. c. De modellering van de situatie waarin de windrichting vrijwel parallel is aan de weg-as is verbeterd. 3. Specifiek voor dit project zijn in OSPM wijzigingen aangebracht die betrekking hebben op het effect van bomen en groenschermen op de concentraties van polluenten van wegverkeer, en die gebaseerd zijn op de resultaten van de gevoeligheidsanalyse met ENVImet, zie paragraaf 4.5. Deze wijzigingen stellen ons in staat met STACKS in meer detail het effect van groenstructuren te berekenen op de jaargemiddelde concentraties, PM 1 overschrijdingsdagen en NO 2 overschrijdingsuren in streetcanyons en straten met een meer open bebouwing. Het STACKS model waarmee de berekeningen in dit project zijn uitgevoerd bevatten alle drie hierboven opgesomde aanpassingen in OSPM model. Meer informatie over STACKS is te vinden in bijlage C MODELLERING GENERIEKE PROFIELEN MET STACKS De street canyon (profiel 1) en de weg met meer open bebouwing (profiel 2), zoals deze gedefinieerd zijn voor de gevoeligheidsanalyse met ENVI-met, zijn tevens doorgerekend met het verspreidingsmodel STACKS. Voor de locatie van profiel 1 is genomen de Hertogsingel in Maastricht. Voor de locatie van profiel 2 is genomen de Goirleseweg in Tilburg. Deze locaties bepalen de achtergrondconcentraties en de meteorologie. De STACKS berekeningen zijn uitgevoerd voor het zichtjaar 212. Dit betekent dat er prognostisch gerekend wordt met als rekenperiode (conform de Regeling Beoordeling 54

59 DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse Luchtkwaliteit). De meteorologische data worden betrokken uit een database met daarin de uurlijkse gegevens van Schiphol en Eindhoven. Voor zowel profiel 1 als profiel 2 zijn dit de referentiesituatie (zonder groen) en groenvariatie 2 (een dubbele bomenrij) doorgerekend, voor zowel NO 2 en PM 1. Allereerst worden in Figuur 37 en Figuur 38 de berekende jaargemiddelde concentraties gegeven voor 212 voor 45 receptorpunten op een lijn dwars op de weg. Voor beide profielen geldt dat de weg en dus de street canyon ongeveer van zuid naar noord loopt en dat de afstand tussen de gevels 34 meter bedraagt. Een aantal receptorpunten ligt achter de gevels. STACKS berekent hier dan ook veel lagere waarden (< 2 µm/m 3 voor NO 2 en <.5 µm/m 3 voor PM 1 ). Het effect van de bomen is op alle locaties in de canyon identiek: in STACKS wordt dus niet gedifferentieerd naar de precieze locatie in de canyon. In de situatie met bomen is de maximale bomenfactor van 1.5 opgegeven. Dit is in CAR de hoogste waarde voor een weg met veel bomen (zie Figuur 32) en houdt in dat de jaargemiddelde bronbijdrage van het wegverkeer met 5% verhoogd wordt. De toename van de bronbijdrage van het wegverkeer is in Figuur 37 en Figuur 38 echter een stuk lager. Dit komt omdat in de jaarrond berekeningen met STACKS deze toename van 5% alleen geldt bij een windrichting die loodrecht op de weg/canyon staat, en alleen gedurende de maanden waarin de bomen bladdragend zijn (zie paragraaf 4.5). Het jaargemiddelde effect van een bomenfactor van 1.5 is dat de bronbijdrage van het wegverkeer met ongeveer 13% verhoogd is ten opzichte van de situatie zonder bomen. Dit is dus een reductie van het maximale effect van de bomenfactor met 74%: van +5% naar +13%. Deze reductie heeft twee oorzaken: 1. Bij de jaarrond berekeningen in STACKS verschilt de windrichting per uur. De windrichting staat niet zoals in ENVI-met steeds loodrecht op de canyon, zodat het effect van de bomen minder sterk is. De wijze waarop STACKS hiermee omgaat (zie paragraaf 4.5.4) zorgt ervoor dat de maximale bomenfactor van 1.5 de jaargemiddelde bronbijdrage van het wegverkeer met ongeveer 22.4% verhoogt. De waarde van 22.4% is in beperkte mate afhankelijk van de oriëntatie van de street canyon en van de windroos. 2. In de ENVI-met berekeningen wordt uitgegaan van bladdragende bomen. In de jaarrond berekeningen in STACKS gaan we uit van loofbomen die 's winters kaal zijn waardoor het effect van bomen op de concentraties jaargemiddeld kleiner is. De wijze waarop STACKS hiermee omgaat (zie paragraaf 4.5.4) zorgt ervoor dat de maximale bomenfactor van 1.5 de jaargemiddelde bronbijdrage van het wegverkeer met ongeveer 29.2% verhoogt. Het gecombineerde effect van punt 1 en punt 2 is dat bij de maximale bomenfactor van 1.5 de jaargemiddelde bronbijdrage van het wegverkeer niet met een factor 1.5 maar met een factor 1.13 wordt verhoogd. Anders geformuleerd: het jaargemiddelde effect van de bomenfactor op de bronbijdrage van het wegverkeer bedraagt 26% van de opgegeven nominale bomenfactor. Bijvoorbeeld: een bomenfactor van 1.25 verhoogt de jaargemiddelde bronbijdrage van het wegverkeer met 6.5% en niet met 25%. Voor Figuur 38 geldt dat het jaargemiddelde effect met een bomenfactor van 1.5 op de bronbijdrage PM 1 van het wegverkeer voor profiel 1 12 à 14% bedraagt, zoals verwacht mag worden op basis van de uitleg hierboven. Voor profiel 2 is dit iets minder: 1 à 12%. Dit komt omdat dit een profiel is met niet volledig gesloten gevels en er dus sprake is van meer ventilatie (zie ook paragraaf 4.5.4). Voor NO 2 (Figuur 37) geldt dat de toename van de bronbijdrage van het wegverkeer in de situatie met bomen iets lager is dan voor PM 1. De reden hiervoor is dat NO 2 een reactieve component is. De bomen zorgen voor verminderde uitwisseling met de lucht boven de canyon (concentratieverhogend), maar ook voor minder inmenging van ozon 55

60 jaargemiddelde bronbijdrage NO2 (ug/m3) DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse (concentratieverlagend), waardoor het gecombineerde effect voor NO 2 lager is dan voor andere stoffen. Vervolgens worden in Figuur 39 t/m Figuur 44 grafieken gepresenteerd van het verloop van de maandgemiddelde concentraties, en van het verloop van de concentraties over een gemiddelde zomerdag, voor zowel profiel 1 als profiel 2 en steeds voor de situatie zonder en met bomen. We zien hier dat het effect van bomen alleen in de maanden april t/m november aanwezig is. In de maanden april en november is aangenomen dat de bomen voor 5% bladdragend zijn, waardoor het groeneffect minder is dan in de zomermaanden. Gedurende de dag is het effect van bomen steeds een vast percentage van de totale bronbijdrage. 's Nachts is de verkeersintensiteit en dus de bronbijdrage zeer gering waardoor het effect van bomen in Figuur 43 en Figuur 44 's nachts slecht zichtbaar is profiel 1 zonder bomen profiel 1 met bomen profiel 2 zonder bomen profiel 2 met bomen afstand tot wegas (m) Figuur 37: Jaargemiddelde bronbijdrage NO 2 van het wegverkeer als dwarsprofiel loodrecht op de weg, berekend met het STACKS model. 56

61 jaargemiddelde NO2 concentratie op de voetpaden (ug/m3) jaargemiddelde bronbijdrage PM1 (ug/m3) DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse profiel 1 zonder bomen profiel 1 met bomen profiel 2 zonder bomen profiel 2 met bomen afstand tot wegas (m) Figuur 38: Jaargemiddelde bronbijdrage PM1 van het wegverkeer als dwarsprofiel loodrecht op de weg, berekend met het STACKS model achtergrondconcentratie bronbijdrage zonder bomen totale concentratie zonder bomen bronbijdrage met bomen totale concentratie met bomen verschil met en zonder bomen maand Figuur 39: Maandgemiddelde NO 2 concentraties op de voetpaden van profiel 1 zonder en met bomen, berekend met het STACKS model. 57

62 jaargemiddelde NO2 concentratie op de voetpaden (ug/m3) totale- en achtergrondconcentratie PM1 op de voetpaden (ug/m3) bronbijdrage en verschil PM1 op de voetpaden (ug/m3) DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse achtergrondconcentratie totale concentratie zonder bomen totale concentratie met bomen bronbijdrage zonder bomen bronbijdrage met bomen verschil met en zonder bomen maand. Figuur 4: Maandgemiddelde PM1 concentraties op de voetpaden van profiel 1 zonder en met bomen, berekend met het STACKS model achtergrondconcentratie bronbijdrage zonder bomen totale concentratie zonder bomen bronbijdrage met bomen totale concentratie met bomen verschil met en zonder bomen maand Figuur 41: Maandgemiddelde NO 2 concentraties op de voetpaden van profiel 2 zonder en met bomen, berekend met het STACKS model. 58

63 jaargemiddelde NO2 concentratie op de voetpaden (ug/m3) totale- en achtergrondconcentratie PM1 op de voetpaden (ug/m3) bronbijdrage PM1 en verschil op de voetpaden (ug/m3) DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse achtergrondconcentratie totale concentratie zonder bomen totale concentratie met bomen bronbijdrage zonder bomen bronbijdrage met bomen verschil met en zonder bomen maand. Figuur 42: Maandgemiddelde PM1 concentraties op de voetpaden van profiel 2 zonder en met bomen, berekend met het STACKS model achtergrondconcentratie bronbijdrage zonder bomen totale concentratie zonder bomen bronbijdrage met bomen totale concentratie met bomen verschil met en zonder bomen 1 uur van de dag Figuur 43: Gemiddeld NO 2 concentratieverloop over de dag gedurende de maanden mei - oktober op de voetpaden van profiel 1 zonder en met bomen, berekend met het STACKS model. 59

64 jaargemiddelde PM1 concentratie op de voetpaden (ug/m3) DEEL 1: Gevoeligheidsanalyse achtergrondconcentratie bronbijdrage zonder bomen totale concentratie zonder bomen bronbijdrage met bomen totale concentratie met bomen verschil met en zonder bomen 5 uur van de dag Figuur 44: Gemiddeld PM1 concentratieverloop over de dag gedurende de maanden mei - oktober op de voetpaden van profiel 1 zonder en met bomen, berekend met het STACKS model. 6

65 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen DEEL 2 DETAILSTUDIE VAN DE 19 WEGPROFIELEN 61

66 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen HOOFDSTUK 5. DETAILSTUDIE VAN DE 19 WEGPROFIELEN De gemeenten die als partner aan het project Toepassing Functioneel Groen deelnemen hebben in totaal 19 wegsegmenten met een groenontwerp ingediend. Een overzicht van de ligging van de profielen in Nederlands Brabant, Limburg en in Vlaanderen wordt gegeven in Figuur 45. De effectiviteit van de 19 verschillende groenontwerpen is onderzocht met de verspreidingsmodellen ENVI-met en STACKS. Met het ENVI-met model is voor elk profiel steeds de situatie zonder en met groenontwerp doorgerekend, met een set aan randvoorwaarden die volgt uit de gevoleigheidsanalyse, en waarbij het effect van de vegetatie maximaal is (zie paragraaf 4.4). Met het STACKS model zijn vervolgens jaargemiddelde concentraties, het aantal overschrijdingsuren NO 2 en het aantal overschrijdingsdagen PM 1 doorgerekend voor de situatie zonder en met groenontwerp, voor het zichtjaar 212. Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de berekeningen van 19 profielen met de modellen ENVI-met en STACKS. Paragraaf beschrijft kort de ENVI-met configuratie en de manier waarop de resultaten geïnterpreteerd dienen te worden. Paragraaf bundelt alle ENVI-met resultaten in een globaal overzicht. Paragraaf 5.2 beschrijft de STACKS configuratie. Tot slot worden in van paragraaf 5.3 alle profielen één voor één in detail besproken. 62

67 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 45: Ligging van de profielen welke in het kader van het project Modellering van effect op luchtkwaliteit van wegbegeleidend luchtgroen zijn doorgerekend met de verspreidingsmodellen ENVI-met en STACKS. 63

68 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen D MODELLERING MET ENVI-MET De effectiviteit van de 19 verschillende groenontwerpen is onderzocht met het ENVI-met model. Zoals eerder vermeld in paragraaf 4.4 beperken we ons voor wat betreft de ENVI-met simulaties tot één enkele set randvoorwaarden per groenontwerp/profiel. Deze randvoorwaarden zijn ook terug te vinden in paragraaf 4.4. We benadrukken nogmaals dat deze randvoorwaarden gekozen zijn, die leiden tot het meest nadelige effect van vegetatie. Dit om het potentieel negatief effect van groen op de luchtkwaliteit zeker niet te missen ENVI-MET CONFIGURATIE EN PRESENTATIE VAN DE RESULTATEN In deze paragraaf leggen we uit hoe de resultaten voor ieder profiel gepresenteerd zullen worden. Men zou het dan ook kunnen beschouwen als een handleiding voor het lezen van paragraaf tot paragraaf Bovendien vertellen we iets meer over de configuratie van het ENVI-met model. Beschrijving van het profiel We starten steeds met een korte beschrijving van het profiel en het groenontwerp. Ter illustratie wordt er voor elk profiel een figuur met een close-up van het overeenkomstige ENVI-met domein toegevoegd. Een voorbeeld hiervan is weergegeven in Figuur 46. lijzijde loefzijde y x 12m wind 16m Figuur 46: Voorbeeld van een typisch ENVI-met domein zoals gebruikt in deze studie. Gebouwen in zwart, vegetatie in groen, emissies in rood) Bij deze figuur willen we aantal bemerkingen maken over de manier waarop ENVI-met is geconfigureerd: De geometrie van het gemodelleerde wegsegment is gebaseerd op de door de gemeenten aangeleverde informatie. Het spreekt voor zich dat het gemodelleerde wegsegment slechts een vereenvoudiging is van de werkelijke situatie. Ook het gemodelleerde groenontwerp is gebaseerd op de door de gemeenten aangeleverde informatie. Bij het ontbreken van bepaalde informatie zoals bijvoorbeeld de exacte hoogte van een boom, hebben de uitvoerders van de studie naar best vermogen hier zelf de nodige waardes voor gekozen. Naast het wegsegment is er aan weerszijde van de gebouwen een extra rij gebouwen gemodelleerd. Zoals verduidelijkt in paragraaf is dit om het windveld te verstoren. Per 64

69 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen profiel kan deze extra rij gebouwen verschillen. Bovendien komen deze gebouwen in het algemeen niet overeen met de werkelijke situatie. De wind staat loodrecht op het gemodelleerde wegsegment. Zoals aangegeven in bovenstaande figuur betekent dit dus dat de wind in deze figuur van links naar rechts waait. De ongestoorde windsnelheid op 1m hoogte is 3m/s. Het wegsegment voor elk profiel is gemodelleerd over een lengte van 12 meter (in x- richting). Voor de y-richting hebben we 16m gereserveerd voor het inplanten van de gebouwen en de groenstructuren. Het volledige ENVI-met rekendomein is echter groter dan de rechthoek zoals weergegeven in bovenstaande figuur. Aan iedere zijde is er nog extra ruimte voorzien zoals vereist voor een correcte CFD simulatie. Voor ieder profiel beslaat het volledige ENVI-met domein een oppervlakte van 36m x 55m. De hoogte van het domein is 25m. Het rekengrid ter hoogte van het wegsegment bestaat uit elementen van 1m in x-richting en.5m in y en z-richting. Hoe verder van het wegsegment, hoe groter de elementen. Net als het domein is ook het rekengrid identiek voor alle profielen. De emissies voor ieder profiel zijn gebaseerd op de verkeersgegevens zoals aangeleverd door de verschillende gemeenten De gebruikte achtergrondconcentraties voor de verschillende polluenten is voor ieder profiel identiek en gelijk aan de waardes zoals terug te vinden in Tabel 3. ENVI-met resultaten De resultaten worden gepresenteerd aan de hand van 2 figuren. De eerste figuur geeft een overzicht van de concentraties op beide voetpaden op ademhoogte (1.5m hoogte). Een voorbeeld hiervan is weergegeven in Figuur 47. Daartoe zijn de concentraties gemiddeld over de volledige breedte van het voetpad en over een lengte van 6m. De exacte locatie van het voetpad en de breedte hiervan verschilt van profiel tot profiel. Voor de drie verschillende polluenten zijn de absolute concentraties weergegeven zowel voor de situatie met als zonder groen. Voor een beter vergelijk is ook de achtergrond concentratie weergegeven. Naast absolute concentraties toont deze figuur ook het relatieve verschil in concentratie als gevolg van de aanplanting van het groen ten opzichte van het referentie scenario. Bovendien is naast een diagram ook een tabel toegevoegd met de exacte waarde van al deze concentraties en concentratieverschillen. 65

70 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +3.% +.3% +2.2% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +7.2% +1.4% +7.1% Figuur 47: Voorbeeld van overzichtsfiguur met de resulterende concentraties. Voor een beter begrip waarom de concentraties stijgen/dalen ten gevolgde van het groen wordt er voor elk profiel een tweede figuur toegevoegd met een dwarsprofiel van het relatief verschil in EC concentratie. Een voorbeeld hiervan is weergegeven in Figuur 48. We kiezen voor elementair koolstof omdat uit de gevoeligheidsanalyse gebleken is dat dit, samen met NO 2, de polluent is die het meest geaffecteerd wordt door de vegetatie. Ook zijn schadelijke gezondheidsinvloed maakt EC uiterst relevant. Naast het relatief verschil in EC concentratie worden in deze figuur ook de stroomlijnen getekend. Dit geeft een beeld van het windveld. De dwarsdoorsnede is genomen in het midden van het 12m lange wegsegment. Figuur 48: Voorbeeld van een dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie. Effectiviteit van het groenontwerp Uitgaande van de resultaten geven we voor elk profiel tot slot een beoordeling van de effectiviteit van het voorgestelde groenontwerp. Gebaseerd op de resultaten van de gevoeligheidsanalyse proberen we ook aan te geven waarom het groenontwerp goed of minder goed scoort en stellen we maatregelen voor die de effectiviteit van het groenontwerp potentieel kunnen verhogen. 66

71 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen OVERZICHT VAN DE ENVI-MET RESULTATEN Voor we alle profielen in detail overlopen kijken we eerst naar een globaal overzicht van de resultaten. Analoog aan Figuur 1 en Figuur 11 geeft Figuur 49 een overzicht van alle resultaten van de volledige set van 19 profielen. Net zoals bij de gevoeligheidsanalyse blijkt uit deze figuur dat het niet evident is groen aan te planten zonder de luchtkwaliteit te verslechteren. Van de 19 groenontwerpen is er slechts één ontwerp dat volgens de ENVI-met resultaten leidt tot een verbetering in luchtkwaliteit. Dit betreft de Hertogsingel in Maastricht waar men 4m hoge groenschermen voorstelt aan weerszijden van de rijweg. In het algemeen zien we dat voor de andere profielen de groenontwerpen aan loefzijde (stroomafwaarts) zorgen voor een verhoging in concentratie van 5 à 1 procent voor de verkeersgerelateerde polluenten NO 2 en EC. Aan lijzijde is er meestal niet veel verschil tussen de situatie met of zonder groen. Alleen voor dichte street canyons zien we ook aan lijzijde een significante verhoging van de concentratie. Bovendien zien we ook dat voor wegsegmenten met hoge gebouwen (Laan van Brabant, Roosendaal; Odasingel, Sittard; Hart van Brabantlaan, Tilburg) de verhoging in concentraties door de aanwezigheid van groen nog nadeliger is. In één enkel geval leidt dit zelfs tot een stijging van om en bij de 3 procent voor de NO 2 concentratie (Odasingel, Sittard). 67

72 Relatief verschil [%] Ooigemstraat Wielsbeke Klagenfurtlaan Venlo (deelgebied 2) Klagenfurtlaan Venlo (deelgebied 1) Hart van Brabantlaan Tilburg Renkumlaan Tilburg Bredaseweg Tilburg Kwaadeindstraat Tilburg Broekhovenseweg Tilburg Goirleseweg Tilburg Odasingel Sittard-Geleen Laan van Brabant Roosendaal (maximum) Laan van Brabant Roosendaal (medium) Laan van Brabant Roosendaal (minimum) Oosterring Genk Westlaan Roeselare Hertogsingel Maastricht Dirk Martenslaan Izegem Kortrijkstraat Ingelmunster Akerstraat-Noord Heerlen DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen NO 2 PM 1 EC 9 Wind 45 Wind Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Figuur 49: Overzicht van de resultaten voor al de 19 profielen. Relatief verschil in concentratie op het voetpad (1.5m hoogte) ten opzichte van de situatie zonder groen. 68

73 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen 5.2. MODELLERING MET STACKS De verschillende wegprofielen (met en zonder groenontwerp) zijn, behalve met ENVI-met, ook doorgerekend met het verspreidingsmodel STACKS. Hieronder volgt een overzicht van de gebruikte rekenparameters in de STACKS voor de doorgerekende profielen in hoofdstuk 6: Toetsjaar 212 (de groenontwerpen zullen in 212, of later, gerealiseerd worden) Achtergrondconcentraties: zoals gegeven door de PreSRM tool *) Bijbehorende meteorologie: (voorgeschreven periode voor prognostisch rekenen) Meteorologische parameters: zoals gegeven door de PreSRM tool (interpolatie tussen waarden van stations Schiphol en Eindhoven) 2 Terreinruwheid: 1, meter (behorende bij een bebouwde omgeving) voor alle doorgerekende profielen Verkeersintensiteiten: zoals opgegeven door opdrachtgevers, zie Tabel 12 Gemiddelde rijsnelheden: zoals opgegeven door opdrachtgevers, zie Tabel 12 Verdeling personenauto's, middelzwaar- en zwaar vrachtverkeer: zoals opgegeven door opdrachtgevers, zie Tabel 12 Verdeling van het verkeer over de dag: standaard profiel, zie Figuur 5 Stagnatiekans: 25% kans op stagnatie (file) tussen 7 en 9 AM en 16 en 18 PM bij wegen met een verkeersintensiteit groter dan 8 mvt/weekdag. Receptorpunten: voetpaden aan beide kanten van de straat (2 receptorpunten) Rekenhoogte: 1,5 meter Doorgerekende componenten: NO2, PM1 en EC 3 Emissiefactoren: zoals gegeven door het ministerie van I&M, behalve voor EC **) Breedte van de canyon, hoogte van de gebouwen aan linker- en rechter zijde van de weg, breedte van de rijweg en ventilatiegraad van de canyon: zoals opgegeven door opdrachtgevers, maar gesimplificeerd ten behoeve van de STACKS berekeningen. Bomenfactor: afgeleid uit groenontwerpen en vertaald naar bomenfactor conform CAR methodiek (zie Figuur 32), zoals gangbaar in de Nederlandse wet- en regelgeving en verder gedifferentieerd zoals beschreven in paragraaf 4.5. We verwijzen naar paragraaf 4.6 voor verdere uitleg over de in dit project aangehouden berekeningswijze met STACKS. 2 Uitgezonderd de Vlaamse profielen. Achtergrondconcentraties en meteorologie zijn voor STACKS niet beschikbaar voor de Vlaamse profielen. De Vlaamse profielen zijn daarom geprojecteerd in Nederland op een locatie die qua meteorologie niet te veel afwijkt van de meteorologie in Vlaanderen en die vergelijkbaar zijn voor wat betreft de achtergrondconcentraties. De achtergrondconcentraties van Roeselare en omgeving bleken vergelijkbaar de met achtergrondconcentraties in het Nederlandse dorp Reusel. Dit dorp ligt vlak bij de grens met België 3 Emissiefactoren voor EC zijn nog niet beschikbaar. Er is daarom voor EC gerekend met 66% van de PM 2.5 emissies (Lefebvre, et al. 211). Een achtergrondconcentratiekaart van EC is ook (nog) niet voorhanden. Er daarom uitgegaan van een achtergrondconcentratie van 1,3 µm/m 3 voor alle profielen. 69

74 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Het STACKS model voorziet niet in berekenen van de effecten van bomen / groenstructuren langs open wegen. De redenen hiervoor zijn: - In het STACKS model wordt geen rekening gehouden met bomen langs open wegen. De aanname is dat het effect gering zal zijn aangezien de wind tussen de stammen kan doorstromen. Hoogstens is er een geringe reductie van de ongestoorde windsnelheid. - In de ENVI-met gevoeligheidsanalyse zijn geen runs uitgevoerd met open wegen en bomen. Het was in het kader van dit project dus niet mogelijk het STACKS model aan te passen voor bomeninvloed langs open wegen. De 'open' profielen van Venlo, Genk en Wielsbeke zijn daarom niet met STACKS doorgerekend. We focussen ons met de STACKS op berekeningen van profielen van street canyons en 'half open' canyons. Tabel 12 Verkeersintensiteiten, -verdelingen en rijsnelheden van de profielen plaats straatnaam % personen auto's % middelzwaar vrachtverkeer % zwaar vrachtverkeer VI (mvt/ weekdag) snelheidstypering Heerlen Akerstraat-Noord stad normaal (22 km/uur) Ingelmunster Kortrijkstraat N5d stad doorstromend (37 km/uur) Izegem Dirk Martenslaan stad normaal (22 km/uur) Maastricht Hertogsingel stad normaal (22 km/uur) Roeselare Westlaan-Noordlaan stad doorstromend (37 km/uur) Genk Oosterring buitenweg (6 km/uur) Roosendaal Laan van Brabant stad normaal (22 km/uur) Sittard-Geleen Odasingel stad normaal (22 km/uur) Tilburg Goirleseweg stad doorstromend (37 km/uur) Tilburg Broekhovenseweg stad doorstromend (37 km/uur) Tilburg Kwaadeindstraat stad doorstromend (37 km/uur) Tilburg Bredaseweg stad doorstromend (37 km/uur) Tilburg Renkumlaan stad doorstromend (37 km/uur) Tilburg Hart van Brabantlaan stad doorstromend (37 km/uur) Venlo Klagenfurtlaan stad doorstromend (37 km/uur) Wielsbeke Ooigemstraat buitenweg (6 km/uur) 7

75 percentage (%) van totale hoeveelheid wegverkeer DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Pa Mzw Zw uur van de dag Figuur 5 Aangehouden verdeling van het verkeer over de dag in % per categorie (Pa=personenauto's, Mzw= middelzwaar vrachtverkeer, Zw=zwaar vrachtverkeer) 71

76 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen 5.3. INDIVIDUELE RESULTATEN VAN DE 19 PROFIELEN In paragraaf t/m wordt van ieder profiel eerst een beschrijving gegeven waarna de resultaten van de modellering met ENVI-met gepresenteerd worden. In het laatste deel van iedere paragraaf worden de STACKS resultaten van het betreffende profiel gegeven. Bij het vergelijken van de ENVI-met en STACKS resultaten dient ten eerste de opmerking geplaatst te worden dat het onderscheid dat bij de ENVI-met berekeningen gemaakt wordt tussen lij- en loefzijde niet van toepassing is bij de STACKS berekeningen. Bij de ENVI-met berekeningen staat de wind namelijk steeds loodrecht op de canyon terwijl in STACKS wordt gerekend met 1 jaar aan uurlijkse wind- en andere meteorologische data. De ENVI-met berekeningen laten steeds een grotere percentuele toename zien tussen de referentiescenario's en de groenontwerpen op de totale concentraties, dan de STACKS berekeningen. Dit geldt natuurlijk ook voor de bronbijdrage van het wegverkeer, al wordt deze toename bij de ENVI-met resultaten niet expliciet gemaakt. Neem als voorbeeld het profiel Hart van Brabantlaan. De toename van de totale concentratie aan de loefzijde is in de ENVI-met runs voor NO 2, PM 1 en EC respectievelijk 7.8 %,.9 % en 5.8 % in het groenontwerp. In STACKS bedraagt de toename aan de zuidkant van de weg voor NO 2, PM 1 en EC respectievelijk ongeveer 1.5 %,.5 % en 5 %. De toename van de bronbijdrage van het wegverkeer is in STACKS voor alle drie de componenten ongeveer 6%, hetgeen verwacht mag worden bij een bomenfactor van De reden voor de lagere procentuele toename ten gevolge van bomen op de berekende concentraties in STACKS, ten opzichte van ENVI-met, is uitgebreid behandeld in paragraaf

77 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL AKERSTRAAT NOORD TE HEERLEN Beschrijving van het profiel De Akerstraat Noord is een 1.7 km lange weg in Heerlen. Gemodelleerd is het segment tussen de Dennestraat en de doorgang die verbinding maakt met de Wilgenstraat. Dit segment bestaat uit een vrij brede street canyon met lage bebouwing aan weerszijden. Het groenontwerp bestaat uit een middenberm met verschillende soorten bomen. Onder de bomen worden bovendien lage planten voorzien. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 51. Figuur 51: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Akerstraat Noord te Heerlen inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten In Figuur 52 is te zien dat de aanwezigheid van het groen op de middenberm de concentraties aan beide zijden van de canyon doet stijgen. Aan loefzijde loopt dit op tot een verhoging van 7% voor NO 2 en EC. Merk op dat de referentieconcentraties reeds significant hoger zijn dan de achtergrondconcentraties. Dit kan toegeschreven worden aan de beperkte ventilatie in een street canyon NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +3.% +.3% +2.2% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +7.2% +1.4% +7.1% Figuur 52: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Akerstraat Noord te Heerlen. 73

78 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 53 toont de dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen. Ook hier is de verhoging aan beide zijden van de street canyon goed zichtbaar. Figuur 53: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Akerstraat Noord te Heerlen. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de bomen op de middenberm vertragen lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties. Dit nadelig effect kan men afzwakken door het aantal bomen te verminderen. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Akerstraat Noord 1.25 aangehouden. Er zijn geen openingen tussen de gevels, de ventilatiegraad is dus. De resultaten van de NO 2 en PM 1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 13: Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Akerstraat Noord, berekend met STACKS NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen

79 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 14: Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Akerstraat Noord, berekend met STACKS PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Tabel 15: Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Akerstraat Noord, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen De totale NO 2 concentratie overschrijdt volgens STACKS in de Akerstraat Noord in de situatie met bomen in 212 net de grenswaarde van 4 µg/m 3. Het aandeel vrachtverkeer is in de Akerstraat Noord vrij groot (1%), hetgeen zorgt voor een aanzienlijke verhoging van de emissies van polluenten ten opzichte van een situatie zonder vrachtverkeer. Bovendien is de Akerstraat Noord een gesloten street canyon zonder openingen tussen de gevels. Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen bedraagt in dit profiel.9 µg/m 3 voor NO 2,.2 µg/m 3 voor PM 1 en maximaal.1 µg/m 3 voor EC voor de jaargemiddelde concentratie. Het groenontwerp leidt tot 1 extra overschrijdingsdag PM1. In 215 is de achtergrondconcentratie NO 2 gedaald naar 17.5 µg/m 3 en ook de bijdrage van het wegverkeer neemt af met ongeveer 2 µg/m 3 door veranderingen in de emissiefactoren. Dientengevolge wordt voor 215 een maximale totale concentratie van 35.5 µg/m 3 berekend. 75

80 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL KORTRIJKSTRAAT TE INGELMUNSTER Beschrijving van het profiel Gemodelleerd is het minimum profiel aan het noordelijke uiteinde van de Kortrijkstraat. Dit profiel is aan lijzijde geflankeerd door een aaneengesloten rij huizen terwijl er aan loefzijde vrijstaande woonhuizen staan. Het groenontwerp bestaat uit een bomenrij aan loefzijde en tevens enkele bomen aan lijzijde. Bovendien is er aan beide zijde ook nog een haag van ruim 1 meter hoog voorzien. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 54. Figuur 54: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Kortrijkstraat te Ingelmunster inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten In Figuur 55 kan aan beide zijden van de weg een verhoging in concentraties worden geobserveerd. De maximale verhoging is ongeveer 6% NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +5.4% +.2% +2.9% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +5.9% +.4% +4.1% Figuur 55: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Kortrijkstraat te Ingelmunster. Figuur 53 toont de dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen. Ook hier is de verhoging aan beide zijden van de street canyon goed zichtbaar. 76

81 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 56: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Kortrijkstraat te Ingelmunster. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de bomen in het profiel vertragen lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties. Dit kan voornamelijk toegeschreven worden aan de aanwezigheid van de bomen en niet zozeer aan de hagen. Dit nadelig effect kan men afzwakken door het aantal bomen te verminderen. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Kortrijkstraat 1.25 aangehouden. De ventilatiegraad is voor dit profiel.2. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 2% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. De hier aangehouden achtergrondconcentraties zijn een schatting, zie paragraaf 6.2. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 16: Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Kortrijkstraat, berekend met STACKS NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Tabel 17: Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Kortrijkstraat, berekend met STACKS PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen

82 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 18: Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Kortrijkstraat, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen De verkeersintensiteit in dit profiel is de op een na laagste van alle doorgerekende profielen (45 mvt/weekdag). Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen is mede daarom gering: op jaargemiddelde basis.3 µg/m 3 voor NO 2 en maximaal dan.1 µg/m 3 voor PM1 en EC. 78

83 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL DIRK MARTENSLAAN TE IZEGEM Beschrijving van het profiel Gemodelleerd is het zuidelijk uiteinde van de Dirk Martenslaan ter hoogte van de middelbare school. Aan lijzijde liggen een aantal schoolgebouwen inclusief sporthal terwijl aan loefzijde enkele vrijstaande woonhuizen staan. Het groenontwerp omvat een rij bomen op het voetpad aan lijzijde. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 57. Figuur 57: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Dirk Martenslaan te Izegem inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Voor dit profiel zien we aan beide zijden een verhoging in concentratie van NO 2 en EC van maximaal ongeveer 5%, zie Figuur NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +4.1% +.5% +2.9% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +4.8% +.9% +5.2% Figuur 58: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Dirk Martenslaan te Izegem. Figuur 59 toont de dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen. De verhoging aan lijzijde is niet zo duidelijk op deze figuur. Dit komt omdat ter hoogte van de dwarsdoorsnede aan lijzijde een uitrit gelegen is, waardoor hier een sterkere luchtstroom ontstaat. Ter hoogte van de sporthal is er minder ventilatie en zal de concentratie aan lijzijde een stuk hoger zijn. 79

84 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 59: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Dirk Martenslaan te Izegem. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de bomen op het voetpad vertragen lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties. Dit nadelig effect kan men afzwakken door het aantal bomen te verminderen. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Dirk Martenslaan 1.25 aangehouden. De ventilatiegraad is voor dit profiel.35. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 35% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. Het scherm is in de STAKCS modellering niet meegenomen. Het samenspel tussen scherm en bomen en het effect hiervan op de concentraties kan namelijk in STACKS niet worden meegenomen (hiervoor voldoet een Gaussisch pluimmodel niet en zijn alleen CFD berekeningen of windtunnelsimulaties geschikt). Dit wordt duidelijk geïllustreerd bij het profiel van de Odasingel te Sittard, zie paragraaf De hier aangehouden achtergrondconcentraties zijn een schatting, zie paragraaf 6.2. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 19: Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Dirk Martenslaan, berekend met STACKS NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen

85 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 2: Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Dirk Martenslaan, berekend met STACKS PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Tabel 21: Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Dirk Martenslaan, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen is in het profiel Dirk Martenslaan op jaargemiddelde basis.4 à.5 µg/m 3 voor NO 2,.1 µg/m 3 voor PM1 en minder dan.1 µg/m 3 voor EC. 81

86 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL HERTOGSINGEL TE MAASTRICHT Beschrijving van het profiel De Hertogsingel is een street canyon met statige herenhuizen in Maastricht. Gemodelleerd is een deel van het segment tussen het Tongerseplein en de Calvariestraat. Het groenontwerp bestaat uit 4 meter hoge groenschermen vlak naast de rijweg. Deze groenschermen zijn impermeabele schermen met begroeiing aan beide zijden. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 6. We merken op dat deze geometrie niet volledig overeenkomt met het generieke profiel 1 uit de gevoeligheidsanalyse. Zo waren bijvoorbeeld voor het generieke karakter de emissies centraal in de street canyon gedefinieerd terwijl in werkelijkheid de rijweg meer aan de lijzijde gesitueerd is. Figuur 6: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Hertogsingel te Maastricht inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Zoals verwacht uit de gevoeligheidsanalyse zorgen de 4 meter hoge schermen tot een significante verbetering van de luchtkwaliteit ter hoogte van het voetpad. Voor EC leidt dit tot een concentratieverlaging van ongeveer 1% aan lijzijde, zie Figuur NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil -2.1% -2.9% -9.6% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil -1.% -1.6% -5.4% Figuur 61: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Hertogsingel te Maastricht. 82

87 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen In Figuur 62 zien we duidelijk dat schermen een effectieve barrière vormen tussen de rijweg en de voetpaden. Figuur 62: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Hertogsingel te Maastricht. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp Vanuit luchtkwaliteitsoogpunt is dit een erg goed ontwerp. De groenschermen schermen de voetgangers af van de verkeersemissies ter hoogte van de rijweg. De concentraties ter hoogte van de rijweg verhogen wel, maar de schermen zorgen ervoor dat deze vervuilingswolk eerder in de hoogte dan in de breedte wordt afgevoerd. STACKS resultaten In de STACKS run met groenontwerp zijn de 4 meter hoge groenschermen gemodelleerd zoals beschreven in paragraaf onder het kopje 'bepaling schermfactor'. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen Tabel 22: Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Hertogsingel, berekend met STACKS NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder groenschermen voetpad oostkant zonder groenschermen voetpad westkant met groenschermen voetpad oostkant met groenschermen

88 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 23: Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Hertogsingel, berekend met STACKS PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad zonder westkant groenschermen voetpad oostkant zonder groenschermen voetpad westkant met groenschermen voetpad oostkant met groenschermen Tabel 24: Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Hertogsingel, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder groenschermen voetpad oostkant zonder groenschermen voetpad westkant met groenschermen voetpad oostkant met groenschermen De jaargemiddelde concentratie daalt in het scenario met groenontwerp met ongeveer 2.8 µg/m 3 voor NO 2, ongeveer.6 µg/m 3 voor PM1 en ongeveer.2 µg/m 3 voor EC. Het groenontwerp verlaagt het aantal overschrijdingsdagen PM1 met twee dagen voor

89 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL WESTLAAN TE ROESELARE Beschrijving van het profiel De gemodelleerde geometrie van de Westlaan is gebaseerd op het segment net ten Noorden van de Sint-Sebastiaanstraat. Dit komt overeen met het referentieprofiel II in het ontwerp. Men kan hier verschillende types bebouwing vinden aan weerszijden van de weg. Kenmerkend is wel dat er regelmatig een opening is tussen de gebouwen. Het groenontwerp bestaat hier uit combinatie van bomen en lage beplating, aan weerszijde van de weg alsook op de middenberm. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 63. Figuur 63: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Westlaan te Roeselare inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Uit Figuur 64 kunnen we afleiden dat hier sprake is van een significant verschil tussen loef-en lijzijde. Aan lijzijde is er een lichte verbetering in luchtkwaliteit (vooral voor EC) terwijl aan loefzijde de concentraties verhogen. We willen wel de bemerking maken dat deze verlaging aan lijzijde niet zo relevant is daar de concentraties hier niet fel afwijken van de achtergrondconcentraties. Door de openingen tussen de gebouwen wordt het merendeel van de emissies naar de loefzijde getransporteerd en het is vooral daar dat de hoogste concentraties optreden. De vele bomen in dit groenontwerp doen deze concentraties nog verder stijgen NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil -.2% -.9% -4.% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +6.2% +.5% +4.3% Figuur 64: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Westlaan te Roeselare. 85

90 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Ook in Figuur 65 zien we hetzelfde asymmetrisch gedrag. De verlaging aan lijzijde strookt misschien niet helemaal met de verwachtingen uitgaande van de resultaten van de gevoeligheidsanalyse. Een grondige inspectie van dit profiel leert ons echter dat voor deze geometrie de bomen op het voetpad aan lijzijde de luchtwerveling achter de gebouwen zo vervormt dat er minder emissies windopwaarts stromen dan in de situatie zonder boom. Figuur 65: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Westlaan te Roeselare. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de bomen op het voetpad vertragen lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentratie op die plek waar de concentraties al erg hoog waren: aan loefzijde. Aan de minder vervuilde lijzijde daarentegen observeren we een daling in concentraties. Dit ontwerp voorziet erg veel bomen. Om de verhoging in concentraties tegen te gaan zou men kunnen overwegen het aantal bomen te verminderen. Uit communicatie met de stad Roeselare blijkt dat er in de praktijk ook daadwerkelijk minder bomen zijn aangeplant dan er oorspronkelijk waren voorzien. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Westlaan 1.5 aangehouden. De ventilatiegraad is voor dit profiel.25. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 25% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. De hier aangehouden achtergrondconcentraties zijn een schatting, zie paragraaf 6.2. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 25: Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Westlaan, berekend met STACKS NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen

91 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 26: Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Westlaan, berekend met STACKS PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Tabel 27: Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Westlaan, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen is in het profiel Westlaan op jaargemiddelde basis 1. µg/m 3 voor NO 2,.2 µg/m 3 voor PM1 en maximaal.1 µg/m 3 voor EC. 87

92 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL OOSTERRING TE GENK Beschrijving van het profiel De Oosterring in Genk kan beschouwd worden als een open profiel. Dit wil zeggen dat er geen bebouwing is direct langs de rijweg. Verderop vinden we aan de oostzijde (loef) van het profiel de woonwijk Sledderlo en aan de westzijde (lij) een industriezone. Zowel de woonwijk als het industriegebied liggen echter te ver van de rijweg om opgenomen te worden in het ENVI-met domein. Deze worden dus niet gemodelleerd. Het groenontwerp bestaat uit een 5m hoge en 17m brede aarden wal met daarop een dichte structuur van 15m hoge naaldbomen. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 66. Figuur 66: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Oosterring te Genk inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Voor dit profiel zijn we voornamelijk geïnteresseerd in de luchtkwaliteit achter de groenbuffer op de aarden wal. Het voetpad aan de loefzijde is voor dit profiel dan ook gedefinieerd als een 1m brede zone ongeveer 6m achter de wal. Dit komt ongeveer overeen met het begin van de bebouwing in Oud Sledderlo. We kunnen dus stellen dat de resultaten voor Voetpad Loefzijde representatief zijn voor de luchtkwaliteit in Oud Sledderlo. Inspectie van deze resultaten leert ons dat door de aanwezigheid van de bomenwal de EC en NO 2 concentraties licht tot matig doet stijgen ter hoogte van Oud Sledderlo. Voor PM 1 is er nagenoeg geen verschil ten opzichte van de situatie zonder het groenontwerp. Merk ook op dat we hier enkel de invloed van het groenontwerp op de verkeersemissies op de Oosterring in rekenschap nemen. Er wordt geen rekening gehouden met de industriële emissies komende vanuit de industriezone. 88

93 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +.3% +.% +.4% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +4.9% -.4% +2.9% Figuur 67: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen (en zonder wal) voor het profiel Oosterring te Genk. Ook in Figuur 68 zien we duidelijk dat de concentratie achter de wal stijgt. De aanwezigheid van wal en bomen zorgt ervoor dat de windsnelheid rondom de wal vertraagt. Dit leidt tot een sterkere concentratie van de verkeersemissies ter hoogte van de rijweg ten opzichte van de situatie zonder wal. De luchtsturende en filterende werking van de haag is niet sterk genoeg om deze verhoogde concentraties ten doen dalen tot onder het niveau van de referentiesituatie. We zien ook dat de resulterende verhoogde concentraties achter de wal vrij ver aanhouden. Figuur 68: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen (en zonder wal) voor het profiel Oosterring te Genk. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de de wal met bomen vertraagt de windsnelheid. Deze vertraging in windsnelheid leidt tot een sterkere concentratie van de bron. De verhoging in concentraties wordt ook waargenomen achter de wal. Ter hoogte van Oud Sledderlo zien we nog steeds een lichte tot matige verhoging in de EC en NO 2 concentraties ten opzichte van de situatie zonder de wal en bomen. We willen wel de bemerking maken dat het verkeer op de Oosterring niet tot een zeer prangend luchtkwaliteitsprobleem in Sledderlo leidt. De resulterende concentraties, zowel met als 89

94 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen zonder groenontwerp, zijn niet veel hoger dan de achtergrondconcentraties, zeker in vergelijking met de situatie in een street canyon. STACKS resultaten Er zijn voor dit profiel met STACKS geen berekeningen uitgevoerd. De reden hiervoor is dat STACKS niet voorziet in het effect van bomen langs open wegen, maar alleen het effect in beschouwing neemt van bomen in street canyons, of in bebouwde straten met beperkte ruimte tussen de gebouwen. Zie ook paragraaf 6.2. Effect van het groenontwerp op de industriële emissies De situatie in Genk is enigszins atypisch binnen dit project. Luchtkwaliteit is wel degelijk een issue in de buurt van de Oosterring in Genk, maar anders dan bij de 18 andere profielen is dit niet zozeer gerelateerd aan het verkeer maar eerder aan de industriële emissies op het aanliggende industrieterrein. Deze omgeving van Genk is in Vlaanderen al jaren bekend als een hotspot voor zware metalen vervuiling. Dit blijkt bijvoorbeeld uit Figuur 69 waar de jaargemiddelde concentratie nikkel is weergegeven in de omgeving van de Oosterring in Genk. Figuur 69: Jaargemiddelde nikkelconcentratie in Genk in de omgeving van de Oosterring (21). Bron: Vlaamse Milieumaatschappij (VMM). Bron achtergrondbeeld: Digitale versie van de Orthofoto s, middenschalig, kleur, provincie Limburg, VML/OC & Provincie Limburg, opname 23 (GIS-Vlaanderen). Zoals eerder al aangehaald richten bovenstaande ENVI-met resultaten zich enkel op het effect van de voorgestelde groenbuffer op de emissies ten gevolge van het verkeer op de Oosterring. Hier 9

95 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen willen we nog even stil staan bij het effect dat de groenbuffer heeft op de emissies van op het aanpalende industrieterrein. Hierbij dient te worden opgemerkt dat binnen dit project hiervoor geen berekeningen zijn uitgevoerd en dat onderstaande inschatting enkel kwalitatief van aard is en gebaseerd is op de jarenlange ervaring die VITO en KEMA hebben opgebouwd op het gebied van industriële emissiemodellering. Om het effect van de groenbuffer op de industriële emissies kwantitatief te kunnen bepalen is meer onderzoek nodig. Dergelijk onderzoek valt echter buiten de scope van het huidige project. In Figuur 7 wordt het probleem op schaal geschetst. Hierbij zijn dus de werkelijk hoogte/breedte verhoudingen in de figuur correct weergegeven. De vraag is welke invloed de groenbuffer (centraal in de figuur) heeft op de concentraties ten gevolge van de industriële emissies (uiterst links in de figuur) zowel in de wijk Oud Sledderlo (centraal) als in de wijk Nieuw Sledderlo (uiterst rechts). Figuur 7: Invloed van het groenontwerp (Oosterring Genk) op de industriële emissies komende vanaf het aanpalende industrieterrein. Net als bij groenbuffers langs een autosnelweg(janssen, et al. 28) zou men kunnen beargumenteren dat de hier voorgestelde groenbuffer de vervuilde lucht als het ware opstuwt in de hoogte (deze opstuwing is ook merkbaar in Figuur 68) zodat deze zich kan vermengen met verse lucht. Op deze manier worden achter groenbuffers langs autosnelwegen soms lagere concentraties waargenomen (Janssen, et al. 28). Kijken we echter naar Figuur 7 dan zien we dat de situatie in dit geval merkbaar anders is. Zo zien we dat ter hoogte van de groenbuffer de vervuilingspluim van op het industrieterrein (getekend op basis van een typische Gaussische verdeling van de pluim bij een neutrale en een stabiele atmosfeer) al sterk verspreid is in verticale richting. De lucht die opgetild wordt over de groenbuffer zal in dit geval dus niet meer vermengd worden met verse lucht, maar met eveneens vervuilde lucht uit de pluim. Op deze manier verwachten we dus dat de buffer van weinig invloed zal zijn op de concentraties ten gevolge van de industriële emissies, zeker bij een neutrale atmosfeer. Bij stabielere atmosferische condities (typisch s nachts of s winters) is het effect mogelijk iets groter. Een andere manier om dit te benaderen, is te kijken tot welke afstand de inplanting van de buffer een invloed heeft op het windveld. In Figuur 7 is dit aangeduid als de aerodynamische invloedszone van de groenbuffer. Deze zone strekt zich typisch uit tot een afstand van 1H achter de buffer, 5H voor de buffer en 5H in de hoogte (waarbij H=2m de hoogte van de totale buffer). Het spreekt voor zich dat hoe dichter bij de buffer, hoe sterker de verstoring van het windveld zal zijn. Uit Figuur 7 blijkt dat zowel de industriële emissies als de wijk Nieuw Sledderlo zich ver buiten deze invloedszone bevinden. Ook valt deze invloedszone volledig in de vervuilingspluim, althans bij een neutrale atmosfeer. Het aerodynamisch effect van de buffer is dus van veel kleinere 91

96 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen schaal dan de vervuilingspluim. Het valt dan ook te verwachten dat de buffer slechts een klein effect zal hebben op de pluim komende van op het industriegebied. 92

97 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL LAAN VAN BRABANT TE ROOSENDAAL Beschrijving van het profiel De Laan van Brabant is een drukke stedelijke hoofdweg in Roosendaal. Gemodelleerd is het segment tussen de Laan van Limburg en de ingang van de parkeergarage ter hoogte van de Albert Heijn supermarkt. Aan lijzijde zijn hier 2 kantoorgebouwen voorzien in de plannen (waarvan er voorlopig slechts één gerealiseerd is in de praktijk), terwijl we loefzijde verschillende types gebouwen kunnen onderscheiden inclusief een 13 verdiepingen hoge woonblok. Drie verschillende groenontwerpen zijn doorgerekend voor dit wegsegment. Het minimum ontwerp bestaat uit een enkele rij bomen op de middenberm, het medium ontwerp uit een rij bomen aan weerszijden van de weg terwijl het maximum ontwerp uitgaat van 3 rijen bomen. In elk ontwerp is bovendien ook nog lage beplanting op de middenberm en aan weerszijden van de weg voorzien. De resulterende ENVI-met domeinen voor de drie groenontwerpen zijn weergegeven in Figuur 71. (a) minimum groenontwerp (b) medium groenontwerp (c) maximum groenontwerp Figuur 71: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Laan van Brabant te Roosendaal inclusief de verschillende groenontwerpen. ENVI-met resultaten Figuur 72 bundelt de resultaten van deze drie groenontwerpen. Aan lijzijde merken we weinig effect van de aanwezigheid van het groen. Door de grote openingen tussen de gebouwen is er 93

98 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen namelijk voldoende wind zodat de emissies voornamelijk stroomafwaarts getransporteerd worden. Focussen we op de concentraties op het voetpad aan loefzijde dan zien we dat onze conclusie van paragraaf 4.3.5, die stelt dat hoe minder bomen hoe beter de lokale luchtkwaliteit, hier ook bevestigd wordt. Voor het maximum ontwerp zien we dat de concentraties verhogen met ongeveer 15% voor NO 2 en EC. 94

99 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +.2% +.% +.3% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde (a) minimum groenontwerp Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +6.3% +1.4% +5.9% NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +1.% -.1% +.2% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde (b) medium groenontwerp Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +8.7% +1.4% +6.6% NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +1.2% -.1% +.3% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde (c) maximum groenontwerp Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +15.% +3.1% +13.% Figuur 72: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Laan van Brabant te Roosendaal. 95

100 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen In Figuur 73 kunnen we ook zien dat het vooral de aanwezigheid van bomen is die de concentraties doet stijgen. (a) minimum groenontwerp (b) medium groenontwerp (c) maximum groenontwerp Figuur 73: Dwarsdoorsnede (centraal in het wegsegment) van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Laan van Brabant te Roosendaal. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. 96

101 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen In deze figuur zien we echter ook dat de concentraties stroomafwaarts van het voetpad aan loefzijde blijken te dalen door de aanwezigheid van de bomen. Hier willen we iets dieper op ingaan. In Figuur 74, waar we een horizontale doorsnede van het concentratieveld tonen, zien we dat deze daling optreedt ter hoogte van de gevel van het hoge flatgebouw. Figuur 74: Horizontale doorsnede (op 1.5m hoogte) van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Laan van Brabant te Roosendaal (maximum groenontwerp). De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Een verklaring hiervoor is te vinden in Figuur 75 waar het relatief verschil in windsnelheid in het profiel is weergegeven. Bij de andere profielen zien we dat een vertraging van de wind ter hoogte van de vegetatie gecompenseerd wordt door een versnelling van de lucht boven de canyon/bebouwing (zie bijvoorbeeld Figuur 12). Deze compensatie is te verwachten aangezien het totaal volume van de doorstromende lucht gelijk moet blijven. Door de hoogte van het flatgebouw zal voor dit profiel de wind geneigd zijn versneld rondom het gebouw in plaats van over het gebouw te stromen. Dit is duidelijk in Figuur 75 waarin we zien dat de wind ter hoogte van de gevel stevig versneld ten opzichte van het referentiescenario. De stroomlijnen in deze figuur tonen ook aan dat deze versnelling zorgt voor een grotere toevoer van verse lucht naar de gevel van het flatgebouw in vergelijking met het referentiescenario. Uit Figuur 73 en Figuur 74 blijkt dat dit zorgt voor een verlaging in concentraties ter hoogte van de gevel van het flatgebouw. In deze Figuur 73 zien we ook dat dit positief effect op grotere hoogte optreedt in een bredere zone. Dit klopt, maar aangezien de absolute concentraties afnemen met de hoogte wordt deze verbetering met toenemende hoogte steeds minder relevant. 97

102 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 75: Dwarsdoorsnede (ter hoogte van het midden van het flatgebouw) van het relatief verschil in windsnelheid ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Laan van Brabant te Roosendaal (maximum groenontwerp). De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de bomen vertragen lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentratie op die plek waar de concentraties al erg hoog waren: op het voetpad aan loefzijde. Aan de minder vervuilde lijzijde daarentegen zien we weinig verschil in vergelijking met de situatie zonder groen. Uitgaande van de resultaten voor de 3 verschillende groenontwerpen raden we aan te kiezen voor het minimum groenontwerp of voor een verder gereduceerd scenario met nog minder bomen. STACKS resultaten Er zijn met STACKS twee varianten van het groenontwerp doorgerekend: 1. Waarde bomenfactor 1.5, deze variant kan gezien worden al representatie van het maximum groenontwerp 2. Waarde bomenfactor 1.25, deze variant kan gezien worden al representatie van het minimum groenontwerp Als ventilatiegraad is voor dit profiel een waarde van.2 aangehouden. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 2% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 28: Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Laan van Brabant, berekend met STACKS NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen, bomenfactor voetpad oostkant met bomen, bomenfactor voetpad westkant met bomen, bomenfactor voetpad oostkant met bomen, bomenfactor

103 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 29 met STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Laan van Brabant, berekend PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen, bomenfactor voetpad oostkant met bomen, bomenfactor voetpad westkant met bomen, bomenfactor voetpad oostkant met bomen, bomenfactor Tabel 3 STACKS Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Laan van Brabant, berekend met EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen, bomenfactor voetpad oostkant met bomen, bomenfactor voetpad westkant met bomen, bomenfactor voetpad oostkant met bomen, bomenfactor Het verschil tussen het referentiescenario en het maximum groenontwerp bedraagt ongeveer 1.4 µg/m 3 voor NO 2, ongeveer.3 µg/m 3 voor PM1 en.1 µg/m 3 voor EC voor de jaargemiddelde concentratie. Het maximum groenontwerp leidt tot 1 extra overschrijdingsdag PM1. 99

104 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL ODASINGEL TE SITTARD-GELEEN Beschrijving van het profiel De Odasingel maakt deel uit van de ring rond het centrum van Sittard-Geleen. Gemodelleerd is het segment tussen de Ruys de Beerenbrouckstraat en de Baandert. Aan lijzijde staan een aantal hoge nieuwbouwblokken terwijl er aan loefzijde sprake is van aaneengesloten lage bebouwing. Het groenontwerp bestaat uit hoge ovaalvormige bomen aan lijzijde en kleinere bomen aan loefzijde. Voorts is, naast wat lage beplanting, een 1.5m hoog impermeabel groenscherm voorzien aan beide zijden van de rijweg. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 76. Figuur 76: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Odasingel te Sittard-Geleen inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten In Figuur 77 zien we dat het groenontwerp leidt tot een zeer sterke verhoging van de concentraties. Aan loefzijde wordt een verhoging van +3% geobserveerd voor NO 2 en +2% voor EC. Aan lijzijde is de verhoging beperkt tot maximaal 5% NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +4.9% -.1% +1.6% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +29.7% +5.% +21.6% Figuur 77: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Odasingel te Sittard-Geleen. In Figuur 78 is duidelijk te zien dat de aanwezigheid van bomen en schermen leidt tot een sterke verhoging van concentraties ter hoogte van de rijweg. Dit door een lokale verlaging van de 1

105 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen windsnelheid. De wolk van hoge concentraties wordt integraal getransporteerd naar het voetpad aan de loefzijde van het profiel. Het samenspel met de dichte bomenrijen zorgt ervoor dat de resultaten fundamenteel anders zijn dan geobserveerd in de gevoeligheidsanalyse voor de situatie met enkel 2 meter hoge schermen. Figuur 78: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Odasingel te Sittard-Geleen. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp Volgens de modelresultaten heeft dit groenontwerp een sterk negatief effect op de luchtkwaliteit. Het is dan ook sterk aanbevolen dit ontwerp aan te passen. Vooral de aanwezigheid van de bomen zorgt, door een reductie in ventilatie, voor een sterke stijging in concentraties. Het is te verwachten dat het weglaten van de bomen het groenontwerp sterk zal verbeteren. Zeker daar in de gevoeligheidsanalyse is aangetoond dat het gebruik van schermen (zonder bomen) de potentie hebben de luchtkwaliteit te verbeteren. STACKS resultaten De ENVI-met runs laten zien dat het samenspel tussen de groenschermen en de bomenrijen ervoor zorgt dat de resultaten fundamenteel anders zijn dan geobserveerd in de gevoeligheidsanalyse voor de situatie met enkel 2 meter hoge schermen, waarbij de groenschermen juist een verlagend effect op de concentraties hebben. Omdat dit samenspel in STAKCS niet gemodelleerd kan worden is ervoor gekozen hier alleen het effect van de bomen in het model in te brengen. Als bomenfactor voor dit profiel is de waarde 1.5 genomen. Als ventilatiegraad is voor dit profiel een waarde van.125 aangehouden. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 12.5% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. 11

106 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 31 Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Odasingel, berekend met STACKS NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad zuidwest kant zonder bomen voetpad noordoost kant zonder bomen voetpad zuidwest kant met bomen voetpad noordoost kant met bomen Tabel 32 STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Odasingel, berekend met PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad zuidwest kant zonder bomen voetpad noordoost kant zonder bomen voetpad zuidwest kant met bomen voetpad noordoost kant met bomen Tabel 33 Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Odasingel, berekend met STACKS EC 12 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad zuidwest kant zonder bomen voetpad noordoost kant zonder bomen voetpad zuidwest kant met bomen voetpad noordoost kant met bomen De jaargemiddelde NO 2 concentratie komt volgens STACKS in 212 aan de zuidwest kant van de straat meer dan 4 µg/m 3 (de jaargemiddelde grenswaarde per 1 januari 215), ook in de referentiesituatie. Het aandeel vrachtverkeer is in de Odasingel vrij groot (11%), hetgeen zorgt voor een aanzienlijke verhoging van de emissies van polluenten ten opzichte van een situatie zonder vrachtverkeer. Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen bedraagt 1.4 tot 1.9 µg/m 3 voor NO 2, afhankelijk van de locatie,.3 tot.4 µg/m 3 voor PM 1 en.1 µg/m 3 voor EC voor de jaargemiddelde concentratie. De situatie met bomen leidt tot 2 extra overschrijdingsuren NO 2 en tot 1 extra overschrijdingsdag PM 1. In 215 is de achtergrondconcentratie NO 2 gedaald naar 2.1 µg/m 3 en ook de bijdrage van het wegverkeer neemt af met ongeveer 2 µg/m 3 door veranderingen in de emissiefactoren. Dientengevolge wordt voor 215 een maximale totale concentratie van 4.5 µg/m 3 berekend, hetgeen nog steeds iets meer is dan de grenswaarde voor de jaargemiddelde NO 2 concentratie die op 1 januari 215 ingaat. In de NSL monitoringstool ( is de Odasingel gemodelleerd als een brede streetcanyon met een bomenfactor van Voor zowel 21, 211, 215 en 22 wordt als totale concentratie NO 2 gegeven: < 35 µg/m 3. Het verschil tussen de met STACKS berekende

107 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen waarden en de waarden van de NSL monitoringstool kunnen onder andere verklaard worden door het verschil in rekenmthodiek (SRM 1 versus SRM 3), zie paragraaf 4.6. Opvallend is echter ook het grote verschil tussen de in het kader van dit project opgegeven verkeersintensiteit van vrachtverkeer en in de NSL monitoringstool gebruikte verkeersintentisiteiten van vrachtverkeer voor de Odasingel. Deze liggen in de NSL monitoringstool zeker een factor 3 lager. 13

108 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL GOIRLESEWEG TE TILBURG Beschrijving van het profiel Zoals reeds besproken in de gevoeligheidsanalyse staan er aan weerszijden van de Goirleseweg in Tilburg vrijstaande huizen. Het door te rekenen groenontwerp in de tweede fase van het project bestaat uit een rij bomen aan weerszijde van de weg. Voorts voorziet het ontwerp in een haag onder de bomen alsook in een lage haag tussen het voetpad en de huizen. Het resulterende ENVImet domein is weergegeven in Figuur 79. Figuur 79: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Goirleseweg te Tilburg inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Uit Figuur 8 blijkt dat de door de vele openingen tussen de gebouwen de concentraties in het algemeen vrij laag zijn. Aan lijzijde zijn deze zelfs gelijk aan de achtergrondconcentraties. Aan loefzijde zien we dat de aanwezigheid van de vegetatie de concentraties licht tot matig verhogen. De concentratie en concentratieverschillen zijn hier kleiner dan geobserveerd in de gevoeligheidsanalyse (groenvariatie 2 voor profiel2). Dit kan verklaard worden door het feit dat de hier gebruikte emissies lager zijn dan in de gevoeligheidsanalyse NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +.1% -.1% -.4% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +5.% +.% +2.4% Figuur 8: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Goirleseweg te Tilburg. Figuur 81 bevestigt inderdaad een verhoging in concentraties aan de loefzijde van het profiel. 14

109 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 81: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Goirleseweg te Tilburg. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de bomen in het profiel vertragen lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties aan de loefzijde. Dit kan voornamelijk toegeschreven worden aan de aanwezigheid van de bomen en niet zozeer aan de hagen en de lage beplanting. Dit nadelig effect kan men afzwakken door het aantal bomen te verminderen. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Goirleseweg 1.25 aangehouden. De ventilatiegraad is voor dit profiel.35. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 35% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 34 STACKS Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Goirleseweg, berekend met NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Tabel 35 STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Goirleseweg, berekend met PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen

110 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 36 Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Goirleseweg, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen is in dit profiel gering en bedraagt op jaargemiddelde basis.4 µg/m 3 voor NO 2 en minder dan.1 µg/m 3 voor PM1 en EC. 16

111 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL BROEKHOVENSEWEG TE TILBURG Beschrijving van het profiel De Broekhovenseweg in Tilburg is een vrij smalle street canyon met relatief lage aaneengesloten bebouwing aan weerszijden. Het groenontwerp bestaat uit een enkele rij bomen aan loefzijde. Voorst voorziet het ontwerp een lage haag aan weerszijden van de weg alsook lage beplanting aan de voet van iedere boom. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 82. Figuur 82: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Broekhovenseweg te Tilburg inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten In Figuur 83 is te zien dat de aanwezigheid van het groen de concentraties aan beide zijden van de canyon doet stijgen. Dit kan oplopen tot ruim 5% voor NO 2 en EC NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +5.2% +.8% +5.% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +6.3% +.3% +3.7% Figuur 83: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Broekhovenseweg te Tilburg. In Figuur 84 is duidelijk te zien dat de verhoging in concentratie vrij uniform verdeeld is over de volledige breedte van de street canyon. 17

112 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 84: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Broekhovenseweg te Tilburg. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van het groen in het profiel vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties over de gehele breedte van de street canyon. Dit kan voornamelijk toegeschreven worden aan de aanwezigheid van de bomen en niet zozeer aan de hagen en de lage beplanting. Dit nadelig effect kan men afzwakken door het aantal bomen te verminderen. STACKS resultaten Het aantal bomen is in dit profiel beperkt. De plantafstand is precies 15 meter en de bomen bevinden zich slechts aan een kant van de weg. Als bomenfactor is daarom 1.15 aangehouden. Er zijn geen openingen tussen de gevels, de ventilatiegraad is dus. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 37 STACKS Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Broekhovenseweg, berekend met NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen

113 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 38 met STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Broekhovenseweg, berekend PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Tabel 39 STACKS Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Broekhovenseweg, berekend met EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad westkant zonder bomen voetpad oostkant zonder bomen voetpad westkant met bomen voetpad oostkant met bomen Het verschil tussen het referentiescenario en het scenario met bomen is in dit profiel gering en bedraagt op jaargemiddelde basis ongeveer.3 µg/m 3 voor NO 2 en maximaal.1 µg/m 3 voor PM1en EC RESULTATEN VOOR HET PROFIEL KWAADEINDSTRAAT TE TILBURG Beschrijving van het profiel De Kwaadeindstraat te Tilburg is een binnenstedelijke weg met aan weerszijden blokken van 3 à 4 rijhuisjes met daartussen regelmatige openingen. De gemodelleerde geometrie is dan ook gebaseerd op dit patroon. Het groenontwerp bestaat uit een rij bomen aan weerszijden van de rijweg. Aan de voet van iedere boom voorziet het ontwerp in lage beplanting. Voorts is er aan lijzijde een lijnhaag voorzien. Aan loefzijde is er een dubbele rij lijnhagen voorzien. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 85. Figuur 85: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Kwaadeindstraat te Tilburg inclusief groenontwerp. 19

114 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen ENVI-met resultaten In Figuur 86 is te zien dat de het vooropgestelde groenontwerp de concentraties aan beide zijden van de weg doet stijgen met ruim 5%, zowel voor NO 2 als voor EC NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +5.4% +.8% +4.5% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +6.3% +.8% +5.5% Figuur 86: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Kwaadeindstraat te Tilburg. In Figuur 87 is de verhoging in concentratie duidelijk te zien. Figuur 87: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Kwaadeindstraat te Tilburg. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van het groen in het profiel vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties over de gehele breedte van de street canyon. Dit kan voornamelijk toegeschreven worden aan de aanwezigheid van de bomen en niet zozeer aan de hagen en de lage beplanting. Dit nadelig effect kan men afzwakken door het aantal bomen te verminderen. 11

115 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Kwaadeindstraat 1.25 aangehouden. De ventilatiegraad is voor dit profiel.2. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 2% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 4 STACKS Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Kwaadeindstraat, berekend met NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad noordwestkant zonder bomen voetpad zuidoostkant zonder bomen voetpad noordwestkant met bomen voetpad zuidoostkant met bomen Tabel 41 STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Kwaadeindstraat, berekend met PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad noordwestkant zonder bomen voetpad zuidoostkant zonder bomen voetpad noordwestkant met bomen voetpad zuidoostkant met bomen Tabel 42 STACKS Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Kwaadeindstraat, berekend met EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad noordwestkant zonder bomen voetpad zuidoostkant zonder bomen voetpad noordwestkant met bomen voetpad zuidoostkant met bomen Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen bedraagt in dit profiel op jaargemiddelde basis.5 µg/m 3 voor NO 2,.1 µg/m 3 voor PM1 en minder dan.1 µg/m 3 voor EC. 111

116 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL BREDASEWEG TE TILBURG Beschrijving van het profiel De Bredaseweg in Tilburg is een lange weg waarlangs verschillende types bebouwing te vinden zijn. Gemodelleerd is het segment tussen de Eikstraat en de Zilverlindestraat. Dit betreft een vrij smalle street canyon met relatief lage rijwoningen aan weerszijden. Ook hier bestaat het groenontwerp uit een rij bomen en een haag aan weerszijden van de weg. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 88. Figuur 88: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Bredaseweg te Tilburg inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Uit Figuur 89 blijkt dat de NO 2 en EC concentraties aan beide zijden van de weg stijgen met ongeveer 6 à 8% ten gevolge van de aanwezigheid van het groen NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +7.5% +1.2% +6.6% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +7.2% +1.2% +6.5% Figuur 89: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Bredaseweg te Tilburg. In Figuur 9 is duidelijk te zien dat deze verhoging in concentraties zich manifesteert over de volledige dwarsdoorsnede van de street canyon. 112

117 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 9: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Bredaseweg te Tilburg. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van het groen in het profiel vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties over de gehele breedte van de street canyon. Dit kan voornamelijk toegeschreven worden aan de aanwezigheid van de bomen en niet zozeer aan de hagen en de lage beplanting. Dit nadelig effect kan men afzwakken door het aantal bomen te verminderen. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Bredaseweg 1.25 aangehouden. Er zijn geen openingen tussen de gevels, de ventilatiegraad is dus. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 43 STACKS Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Bredaseweg, berekend met NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad noordkant zonder bomen voetpad zuidkant zonder bomen voetpad noordkant met bomen voetpad zuidkant met bomen Tabel 44 STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Bredaseweg, berekend met PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad noordkant zonder bomen voetpad zuidkant zonder bomen voetpad noordkant met bomen voetpad zuidkant met bomen

118 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 45 Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Bredaseweg, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad noordkant zonder bomen voetpad zuidkant zonder bomen voetpad noordkant met bomen voetpad zuidkant met bomen Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen bedraagt in dit profiel op jaargemiddelde basis.6 µg/m 3 voor NO 2,.1 µg/m 3 voor PM1 en minder dan.1 µg/m 3 voor EC. 114

119 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL RENKUMLAAN TE TILBURG Beschrijving van het profiel De Renkumlaan ligt in een woonwijk in het noordwesten van Tilburg. Langs de Renkumlaan staan vrijstaande woonhuizen met regelmatige openingen ertussen. Gemodelleerd is een stuk van het segment tussen de Rustenburgstraat en de Roodeschoolstraat. Het groenontwerp, dat reeds uitgevoerd werd, bestaat uit een rij bomen aan weerszijden van de weg. Voorts is er onder de bomen lage beplanting voorzien en is er aan beide zijden ook nog sprake van een extra haag tussen voetpad en voortuin. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 91. Figuur 91: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Renkumlaan te Tilburg inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Uit Figuur 92 blijkt dat de concentraties aan lijzijde niet merkbaar veranderen door de aanwezigheid van het groen. Aan lijzijde zien we wel een lichte verhoging van maximaal 4%. We maken hierbij wel de bemerking dat de concentraties aan loefzijde in het algemeen erg laag zijn. Door de lage emissies en de vele openingen tussen de gebouwen zijn de concentraties niet veel hoger dan de achtergrondconcentraties NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +.5% -.5% -.3% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +4.% -.4% +3.% Figuur 92: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Renkumlaan te Tilburg. 115

120 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 93 laat ook zien dat er een lichte verhoging van de concentraties is aan de loefzijde van het profiel. Figuur 93: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Renkumlaan te Tilburg. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van het groen in het profiel vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een lichte verhoging in concentraties aan de loefzijde van het profiel. Dit kan voornamelijk toegeschreven worden aan de aanwezigheid van de bomen en niet zozeer aan de hagen en de lage beplanting. Men zou dit nadelig effect kunnen afzwakken door het aantal bomen te verminderen. De geobserveerde concentraties zijn echter vrij laag zodat we kunnen stellen dat hier niet echt sprake is van een luchtkwaliteitsprobleem. We zien dus niet echt een prangende reden om het bestaande groenontwerp ook daadwerkelijk aan te passen. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Renkumlaan 1.5 aangehouden. De ventilatiegraad is voor dit profiel.5. Dit betekent dat het geveloppervlak van de street canyon voor 5% bestaat uit openingen tussen de gebouwen. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 46 STACKS Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Renkumlaan, berekend met NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad noordoost kant zonder bomen voetpad zuidwest kant zonder bomen voetpad noordoost kant met bomen voetpad zuidwest kant met bomen

121 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 47 STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Renkumlaan, berekend met PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad noordoost kant zonder bomen voetpad zuidwest kant zonder bomen voetpad noordoost kant met bomen voetpad zuidwest kant met bomen Tabel 48 Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Renkumlaan, berekend met STACKS EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad noordoost kant zonder bomen voetpad zuidwest kant zonder bomen voetpad noordoost kant met bomen voetpad zuidwest kant met bomen Aangezien de verkeersintensiteit in dit profiel het laagst is voor alle in dit rapport doorgerekende profielen (4 mvt/weekdag), en de ventilatiegraad de hoogste is van alle profielen, is de bronbijdrage in dit profiel dan ook de laagste van alle doorgerekende profielen. Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen is gering: op jaargemiddelde basis.3 µg/m 3 voor NO 2 en minder dan.1 µg/m 3 voor PM1 en EC. 117

122 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL HART VAN BRABANTLAAN TE TILBURG Beschrijving van het profiel De Hart van Brabantlaan is een diepe street canyon in het centrum van Tilburg. Aan weerszijde van de weg staan zijn er hoge flatgebouwen opgetrokken. Gemodelleerd is een segment net ten oosten van de Beukenstraat. Het groenontwerp bestaat uit een rij bomen aan weerzijden van de weg. Bovendien voorziet het ontwerp ook nog in kleine bosjes van verschillende soorten bomen op de middenberm. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 94. Figuur 94: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Hart van Brabantlaan te Tilburg inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten In Figuur 95 is te zien dat de absolute concentraties in het algemeen erg hoog zijn. Dit is te verwachten voor een street canyon. We zien ook dat de aanwezigheid van de bomen de concentraties nog verder doet stijgen. Het maximale relatieve verschil loopt op tot ruim 1% voor EC en NO 2 ten opzichte van de situatie zonder groen NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +1.7% +2.% +1.% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +7.8% +.9% +5.8% Figuur 95: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Hart van Brabantlaan te Tilburg. 118

123 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen In Figuur 96 kan men duidelijk zien dat de verhoging in concentraties aan beide zeiden van het profiel optreedt. Figuur 96: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Hart van Brabantlaan te Tilburg. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van de bomen in het profiel vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een verhoging in concentraties over de gehele breedte van de street canyon. Voor dit profiel kan dit als vrij problematisch beschouwd worden. De concentraties in deze diepe street canyon zijn in het algemeen al vrij hoog. Een extra verhoging met ongeveer 1% is dus nefast voor de luchtkwaliteit. Het is dan ook aangeraden het aantal bomen in de street canyon sterk te reduceren. STACKS resultaten Voor de bomenfactor is voor het profiel Hart van Brabantlaan 1.25 aangehouden. Er zijn geen openingen tussen de gevels, de ventilatiegraad is dus. De resultaten van de NO 2 en PM1 berekeningen worden getoond in onderstaande tabellen. Tabel 49 met STACKS Jaargemiddelde NO 2 concentraties voor 212 voor het profiel Hart van Brabantlaan, berekend NO 2 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsuren voetpad noordkant zonder bomen voetpad zuidkant zonder bomen voetpad noordkant met bomen voetpad zuidkant met bomen

124 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 5 met STACKS Jaargemiddelde PM1 concentraties voor 212 voor het profiel Hart van Brabantlaan, berekend PM1 totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie overschrijdingsdagen voetpad noordkant zonder bomen voetpad zuidkant zonder bomen voetpad noordkant met bomen voetpad zuidkant met bomen Tabel 51 met STACKS Jaargemiddelde EC concentraties voor 212 voor het profiel Hart van Brabantlaan, berekend EC totale concentratie bronbijdrage achtergrond concentratie voetpad noordkant zonder bomen voetpad zuidkant zonder bomen voetpad noordkant met bomen voetpad zuidkant met bomen Het verschil tussen het referentiescenario en de situatie met bomen bedraagt in dit profiel op jaargemiddelde basis.6 µg/m 3 voor NO 2 en maximaal.1 µg/m 3 voor PM1 en EC. 12

125 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL KLAGENFURTLAAN (DEELGEBIED 1) TE VENLO Beschrijving van het profiel Voor de Klagenfurtlaan zijn in deze studie 2 wegsegmenten onderzocht. We beschrijven hier het eerste segment. Dit komt overeen met het Deelgebied 1. Gemodelleerd is hier het smalle profiel net ten westen van de Koelderstraat, een segment met maar enkele woningen langs de rijweg. Het groenontwerp bestaat uit een 2m hoge haag aan weerszijden van de rijweg. Het resulterende ENVImet domein is weergegeven in Figuur 97. Figuur 97: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 1) te Venlo inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Door het feit dat de wind zo goed als vrij kan aanstromen wordt alle vervuiling stroomafwaarts getransporteerd. Aan lijzijde is er in Figuur 98 dan ook weinig verschil te zien ten opzichte van de achtergrondconcentraties, zowel met als zonder groen. Aan loefzijde treden er, mede door de hoge emissies, wel hoge concentraties op. Met hagen zien we bovendien een stijging in NO 2 en EC concentraties van een kleine 5% ten opzichte van de situatie zonder hagen NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +.2% +.% +.3% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +4.6% +1.3% +4.3% Figuur 98: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 1) te Venlo. 121

126 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Ook in Figuur 99 zien we dat de hagen zorgen voor een stijging in EC aan de loefzijde van het profiel. Figuur 99: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 1) te Venlo. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van hagen langs de rijweg vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde windsnelheid leidt tot een sterker geconcentreerde bron. Doordat de vervuiling stroomafwaarts getransporteerd wordt zullen aan loefzijde van het profiel dan ook hogere concentraties optreden. Doordat er doorheen een haag nog steeds transport van polluenten mogelijk is, vormt deze geen effectieve barrière om het voetpad af te schermen van de vervuiling. Het negatieve effect van de haag zou afgezwakt kunnen worden door de haag te verlagen ofwel te vervangen door een scherm. STACKS resultaten Er zijn voor dit profiel met STACKS geen berekeningen uitgevoerd. De reden hiervoor is dat STACKS niet voorziet in het effect van hagen langs open wegen, maar alleen het effect van bomen in street canyons of in bebouwde straten met beperkte ruimte tussen de gebouwen in beschouwing neemt. Zie ook paragraaf 6.2. Hoewel er in het profiel van Klagenfurtlaan (deelgebied 1) bebouwing aanwezig is, wordt deze straat voor STACKS niet als street canyon geclassificeerd; de bebouwing ligt ver uit elkaar. 122

127 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL KLAGENFURTLAAN (DEELGEBIED 2) TE VENLO Beschrijving van het profiel Het tweede profiel op de Klagenfurtlaan (Deelgebied 2) betreft een segment aan het zuidelijke uiteinde van de weg. Ook hier is er weinig bebouwing langs de weg. Het groenontwerp bestaat uit een boomsingel van dennen net langs de rijweg aan loefzijde. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 1 Figuur 1: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 2) te Venlo inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Ook voor dit profiel is aan lijzijde weinig relevants te observeren in Figuur 11. Aan loefzijde zien we dat de dennenrij de hoge concentraties verder doet toenemen met een kleine 3 à 5% NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +.9% +.2% +1.3% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +4.7% +.5% +2.8% Figuur 11: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 2) te Venlo. In Figuur 12 zien we eveneens een verhoging van concentraties stroomafwaarts aan de rijweg. 123

128 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 12: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Klagenfurtlaan (deelgebied 2) te Venlo. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aaneengesloten dennenrij vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde windsnelheid leidt tot een sterker geconcentreerde bron. Doordat de vervuiling stroomafwaarts getransporteerd wordt, zullen aan loefzijde van het profiel dan ook hogere concentraties optreden. Doordat er doorheen de dennen nog steeds transport van polluenten mogelijk is, vormt deze geen effectieve barrière om het voetpad af te schermen van de vervuiling. Het negatieve effect van de dennenrij zou afgezwakt kunnen worden door het aantal dennen te verminderen waardoor er ventilatieopeningen tussen de dennen ontstaan. STACKS resultaten Er zijn voor dit profiel met STACKS geen berekeningen uitgevoerd. De reden hiervoor is dat STACKS niet voorziet in het effect van bomen langs open wegen, maar alleen het effect van bomen in street canyons, of in bebouwde straten met beperkte ruimte tussen de gebouwen, in beschouwing neemt. Zie ook paragraaf

129 Relatief verschil [%] Concentratie [µg/m 3 ] DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen RESULTATEN VOOR HET PROFIEL OOIGEMSTRAAT TE WIELSBEKE Beschrijving van het profiel De Ooigemstraat is een rustige buitenweg in Wielsbeke die deels door een bedrijventerrein loopt. Gemodelleerd is het segment ter hoogte van het bedrijf Foronex. Het groenontwerp bestaat uit een 1 meter hoge haag aan weerszijden van de weg. Bovendien voorziet het ontwerp aan enkele bomen op verschillende plekken in het profiel. Het resulterende ENVI-met domein is weergegeven in Figuur 13. Figuur 13: Detail van het ENVI-met domein voor het profiel Ooigemstraat te Wielsbeke inclusief groenontwerp. ENVI-met resultaten Uit Figuur 14 blijkt dat de concentraties EC en NO 2 aan loefzijde licht tot matig verhogen. Aan lijzijde daarentegen verschillen de concentraties amper in vergelijking met de achtergrondconcentraties NO 2 PM 1 EC Referentie Achtergrond Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Lijzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +.1% -.% +.% Voetpad Lijzijde Voetpad Loefzijde Referentie [µg/m³] Groen [µg/m³] Voetpad Loefzijde NO 2 PM 1 EC Verschil +3.7% +.2% +2.3% Figuur 14: Overzicht van de gemiddelde concentraties (op 1.5m hoogte) in vergelijking met de situatie zonder groen voor het profiel Ooigemstraat te Wielsbeke. In Figuur 15 zien we eveneens een verhoging in concentraties aan loefzijde van het profiel. 125

130 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 15: Dwarsdoorsnede van het relatief verschil in EC concentratie ten opzichte van de situatie zonder groen voor het profiel Ooigemstraat te Wielsbeke. De lijnen in de figuur komen overeen met de stroomlijnen. Effectiviteit van het groenontwerp De aanwezigheid van het groen in het profiel vertraagt lokaal de windsnelheid. De verminderde ventilatie leidt tot een lichte verhoging in concentraties aan de loefzijde van het profiel. Dit kan voornamelijk toegeschreven worden aan de aanwezigheid van de bomen en niet zozeer aan de hagen en de lage beplanting. Men zou dit nadelig effect kunnen afzwakken door het aantal bomen te verminderen. STACKS resultaten Er zijn voor dit profiel met STACKS geen berekeningen uitgevoerd. De reden hiervoor is dat STACKS niet voorziet in het effect van bomen langs open wegen, maar alleen het effect van bomen in street canyons, of in bebouwde straten met beperkte ruimte tussen de gebouwen, in beschouwing neemt. Zie ook paragraaf 6.2. Hoewel er wel bebouwing in het profiel van Wielsbeke aanwezig is, wordt deze straat voor STACKS niet als street canyon geclassificeerd; de bebouwing ligt voor het grootste gedeelte van het profiel ver uit elkaar. 126

131 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen 5.4. EFFECT GROENSTRUCTUREN EN ANDERE KENMERKEN VAN STADSWEGEN: EEN STATISTISCHE ANALYSE In dit project zijn een groot aantal ENVI-met modelsimulaties (zie hoofdstuk 4 en hoofdstuk 5) voor stadswegen uitgevoerd waarbij de wind loodrecht op de stadsweg staat. De kenmerken van stadswegen, de verkeersintensiteiten en de groenstructuren langs de wegen variëren in deze modelsimulaties. De gegevens van 45 modelsimulaties (zie Tabel 52) zijn gebruikt in een multiple regressie analyse. Een multiple regressie analyse wordt gebruikt om te toetsen of meerdere onafhankelijke variabelen invloed hebben op één afhankelijke variabele. In de hier uitgevoerde analyse wordt de bronbijdrage (in µg/m 3 ) van het wegverkeer op de voetpaden (de afhankelijke variabele) voorspeld op basis van een aantal algemene kenmerken van stadswegen en groenstructuren (de onafhankelijke variabelen). Deze analyse geeft daarmee inzicht in het effect van veranderingen in deze kenmerken op veranderingen in concentraties op de voetpaden. Er zijn zes parameters in deze multiple regressie analyse meegenomen die de stadwegen en de daarin aanwezige groenstructuren beschrijven: 1. Ventilatiegraad (V). Openingen in de gevel als fractie van totale gevellengte (=geheel dichte gevel, 1=geheel open weg). De hier gebruikte ventilatiegraad is het gemiddelde van de twee zijden van de stadsweg. 2. De canyonbreedte/gebouwhoogte verhouding (BH). Als hoogte is de gemiddelde hoogte van de twee zijden van de stadsweg gebruikt. Voorbeeld: een weg met een breedte van 4 meter tussen de gevels en een gemiddelde gebouwhoogte van 1 meter heeft een BH van Het aantal bomen langs de weg en/of in de middenberm per 1 meter (B) 4. De (gemiddelde) hoogte van de hagen (H) langs beide zijden van de stadsweg 5. De (gemiddelde) hoogte van de groenschermen (S) langs beide zijden van de stadsweg 6. De NO / PM 1 / EC emissie van het wegverkeer (in µg/m/sec) De bijdrage van NO 2 / PM 1 / EC (in µg/m 3 ) van het wegverkeer op de voetpaden (gemiddelde van de lij- en loefzijde), bij een windrichting die loodrecht op de canyon staat, en bij bladdragende bomen, schermen en hagen, kan vervolgens voorspeld worden met behulp van de volgende formules, die het resultaat zijn van de multiple regressie analyse: NO 2 bijdrage = *V 1.522*BH +.62*B +.185*H.21*S +.193*NO R=.913, R 2 =.833, Adjusted R 2 =.87 PM 1 bijdrage = *V.333*BH +.64*B.6*H.178*S +.45*PM1 R=.916, R 2 =.84, Adjusted R 2 =.814 EC bijdrage = *V.112*BH +.41*B.15*H.55*S +.45*EC R=.97, R 2 =.823, Adjusted R 2 =.795 Opmerking: de Adjusted R 2 corrigeert voor het aantal parameters dat geschat wordt ten opzichte van het aantal waarnemingen. De hoge correlatiecoëfficiënten (R) laten zien dat de NO 2, PM 1 en EC bronbijdragen goed voorspeld kunnen worden op basis van de zes afgeleide parameters uit de ENVI-met modelruns, zie ook Figuur 16 t/m Figuur

132 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 16: Voorspelde NO2 bronbijdrage op de voetpaden in stadswegen waarbij de wind loodrecht op de straat staat versus de met ENVI-met berekende bronbijdrage (in µg/m 3 ) Figuur 17: Voorspelde PM1 bronbijdrage op de voetpaden in stadswegen waarbij de wind loodrecht op de straat staat versus de met ENVI-met berekende bronbijdrage (in µg/m 3 ) 128

133 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Figuur 18: Voorspelde EC bronbijdrage op de voetpaden in stadswegen waarbij de wind loodrecht op de straat staat versus de met ENVI-met berekende bronbijdrage (in µg/m 3 ) Een interessante toepassing van de uitkomsten van de multiple regressie analyse is, zoals eerder aangegeven, dat deze inzicht geeft in het effect van de individuele kenmerken van stadswegen en groenstructuren op de verandering in concentratie op de voetpaden. Zie Figuur 19 t/m Figuur 111. Let wel, deze analyse geldt alleen wanneer de wind loodrecht op de stadsweg staat. Het effect is onder deze hoek voor alle parameters maximaal. De gekozen mate van de verandering van de 6 parameters in Figuur 19 t/m Figuur 111 is min of meer arbitrair. Voor elke parameter is een toename gekozen welke zich gevoelsmatig als een zeer significante verandering in de street canyon doet aanvoelen. Voor alle parameters geldt echter dat de effecten van de toename lineair schalen. Het effect van bijvoorbeeld 5 extra voertuigen is de helft van het effect van 1 extra voertuigen; in Figuur 19 zou dit een effect van 1.25 µg/m 3 betekenen in plaats van 2.5 µg/m 3. De resultaten uit Figuur 19 t/m Figuur 111 moeten slechts als indicatie gebruikt worden en gelden voor een 'gemiddelde stadsweg' met gemiddelde kenmerken van de in ENVI-met gebruikte wegen (zie Tabel 52). De conclusies die getrokken kunnen worden zijn: Een verandering in de kenmerken van de stadsweg (ventilatiegraad of breedte/hoogte verhouding) of de verkeersintensiteit heeft een veel groter effect dan een verandering van de hoeveelheid groen in de stadsweg. Het plaatsen van groenschermen heeft een licht positief effect; de concentratie op de voetpaden daalt. Het effect van het plaatsen van hagen is niet eenduidig. Bij NO 2 treedt er een kleine verhoging op van de concentratie op de voetpaden, bij PM 1 en EC een kleine verlaging. Het negatieve effect van het plaatsen van bomen is beperkt in vergelijking met de andere maatregelen. 129

134 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen toename ventilatie percentage met 2% breedte/hoogte verhouding canyon stijgt met 2 eenheden toename hoogte groenschermen met 2 meter toename hoogte hagen met 2 meter 1 bomen extra per 1 meter 1 voertuigen per dag extra afname / toename bronconcentratie NO2 op de voetpaden in een gemiddelde stadsweg in ug/m3 Figuur 19: Effect van verandering parameters op NO 2 bijdrage (in µg/m 3 ) toename ventilatie percentage met 2% breedte/hoogte verhouding canyon stijgt met 2 eenheden toename hoogte groenschermen met 2 meter toename hoogte hagen met 2 meter 1 bomen extra per 1 meter 1 voertuigen per dag extra afname / toename bronconcentratie PM1 op de voetpaden in een gemiddelde stadsweg in ug/m3 Figuur 11: Effect van verandering parameters op PM 1 bijdrage (in µg/m 3 ) 13

135 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen toename ventilatie percentage met 2% breedte/hoogte verhouding canyon stijgt met 2 eenheden toename hoogte groenschermen met 2 meter toename hoogte hagen met 2 meter 1 bomen extra per 1 meter 1 voertuigen per dag extra afname / toename bronconcentratie EC op de voetpaden in een gemiddelde stadsweg in ug/m3 Figuur 111: Effect van verandering parameters op EC bijdrage (in µg/m 3 ) 131

136 DEEL 2: Detailstudie van de 19 wegprofielen Tabel 52: ENVI-met input gegevens en resultaten, gebruikt voor de multiple regressie analyse. Open wegen en half open wegen (Venlo, Genk, Wielsbeke) zijn niet in de analyse meegenomen. Breedte/ hoogte verhouding aantal bomen per 1 meter haag hoogte (m) scherm hoogte (m) PM1 emissie (µg/m/sec) bijdrage conc. NO2 (µg/m3) bijdrage conc. PM1 (µg/m3) bijdrage conc. EC (µg/m3) plaats straatnaam Ventilatiefactor NO emissie (µg/m/sec) EC emissie (µg/m/sec) Heerlen Akerstraat-Noord Ingelmunster Kortrijkstraat N5d Izegem Dirk Martenslaan Maastricht Hertogsingel Roeselare Westlaan-Noordlaan Roosendaal Laan v Brabant Roosendaal Laan v Brabant Roosendaal Laan v Brabant Sittard-Geleen Odasingel Tilburg Goirleseweg Tilburg Broekhovenseweg Tilburg Kwaadeindstraat Tilburg Bredaseweg Tilburg Renkumlaan Tilburg Hart van Brabantlaan Maastricht groenvariatie Tilburg groenvariatie Tilburg groenvariatie Tilburg groenvariatie Tilburg groenvariatie Maastricht groenvariatie Maastricht groenvariatie Maastricht groenvariatie Maastricht groenvariatie Maastricht groenvariatie Maastricht groenvariatie Tilburg groenvariatie Tilburg groenvariatie Tilburg groenvariatie Tilburg groenvariatie Heerlen Akerstraat-Noord referentie Ingelmunster Kortrijkstraat N5d referentie Izegem Dirk Martenslaan referentie Maastricht Hertogsingel referentie Roeselare Westlaan-Noordlaan referentie Roosendaal Laan v Brabant referentie Sittard-Geleen Odasingel referentie Tilburg Goirleseweg referentie Tilburg Broekhovenseweg referentie Tilburg Kwaadeindstraat referentie Tilburg Bredaseweg referentie Tilburg Renkumlaan referentie Tilburg Hart van Brabantlaan referentie Maastricht referentie Tilburg referentie gemiddelde

137 DEEL 3: Samenvatting DEEL 3 SAMENVATTING 133

138 DEEL 3: Samenvatting Positie van de studie binnen het Interreg project "Toepassing Functioneel Groen" Het Europese Interreg IV-A-project Toepassing Functioneel Groen; luchtgroen, klimaatgroen en sociaal groen richt zich op het toepassen van functioneel groen als middel om de leefkwaliteit in de bebouwde omgeving en het openbaar domein te verbeteren. Een belangrijk aspect hiervan is de impact van groen op de luchtkwaliteit. De gemeenten die als partner aan het project Toepassing Functioneel Groen deelnemen, hebben in totaal 19 wegsegmenten met een groenontwerp ingediend. Deze 19 wegsegmenten betreffen voor het overgrote deel (15 van de 19 wegsegmenten) straten met een aanzienlijke mate van bebouwing aan beide zijden van de weg. De focus ligt in deze studie dan ook op het nader onderzoeken van de effectiviteit van groen op de lokale luchtkwaliteit op straat niveau in een bebouwde omgeving (zie Figuur 112). In deze studie is gebruik gemaakt van de verspreidingsmodellen ENVI-met (VITO) en STACKS (KEMA); er zijn geen metingen gebruikt. SOCIAAL GROEN KLIMAAT GROEN LUCHT GROEN regionaal niveau stad niveau straat niveau focus in deze studie Figuur 112: De focus van deze studie: het effect van groen op de lokale luchtkwaliteit op straat niveau in een bebouwde omgeving. Functioneel groen Groenstructuren (bomen, hagen etc) hebben veelal een positief effect wanneer deze worden ingezet voor het verbeteren van het klimaat in een stedelijke omgeving (klimaat groen) en voor het verbeteren van de leefkwaliteit (sociaal groen). Voorbeelden van functioneel klimaat groen zijn: 134

139 DEEL 3: Samenvatting het verlagen van de temperatuur, dit is bruikbaar in steden waar in warme zomers veel problemen zijn met te hoge temperaturen. Het terugdringen van de CO 2 uitstoot. Planten en bomen zetten CO 2 om in zuurstof. Voorbeelden van functioneel sociaal groen zijn: Vandalisme en criminaliteit nemen af in een buurt met goed ingerichte groene openbare ruimtes. een groene omgeving wordt door bewoners als aantrekkelijker ervaren dan een omgeving zonder vegetatie. Het effect van groenstructuren op de luchtkwaliteit Ook als we kijken naar het aspect luchtkwaliteit, zou men kunnen verwachten dat de aanwezigheid van groen, door de filterende werking, een positief effect heeft op de luchtkwaliteit in een bebouwde omgeving. Uit eerdere studies blijkt echter dat het positieve effect vrij klein is en voornamelijk van toepassing is op de luchtkwaliteit gemiddeld over de hele stad of regio (Wesseling et al. 211). De resultaten van dit project bevestigen de ondertussen al vaker geopperde conclusie dat groen langs drukke stadswegen de lokale luchtkwaliteit in het algemeen verslechtert (CROW 212). Op basis hiervan denken wij dan ook dat luchtgroen best niet benaderd dient te worden vanuit de invalshoek: Hoe kan luchtgroen het meest effectief worden ingezet om de luchtkwaliteit op straat niveau in een stedelijke omgeving te verbeteren? Maar wel vanuit de invalshoek Kan luchtgroen worden ingezet zonder de luchtkwaliteit op straat niveau in een stedelijke omgeving significant te verslechteren, en zo ja op welke wijze? Wat zijn kort samengevat nu de redenen dat luchtgroen de concentraties over het algemeen doet toenemen op straat niveau in een stedelijke omgeving? Twee mechanismen zijn hiervoor van belang. 1. Het aerodynamisch effect. Dit is de manier waarop groen de luchtstromingen verandert. Dit effect kan verder opgesplitst worden in twee deelaspecten: Enerzijds zal de aanwezigheid van groen de windsnelheid ter hoogte van de emissies (in de meeste gevallen) lokaal verlagen, wat leidt tot een versterking van de bron en hogere concentraties. Anderzijds vormt groen ook een barrière die het verspreidingspatroon van de polluenten wijzigt. 2. De filterende werking van groen. Dit is de mate waarin het groen de lucht zuivert door het opnemen van polluenten. Uit de resultaten van deze studie blijkt dat het aerodynamische effect, dat zich in binnenstedelijke omgeving meestal manifesteert als een negatief effect, van veel grotere invloed is dan de filterende en zuiverende werking van het groen. Dit verklaart waarom de lokale luchtkwaliteit op straat niveau meestal verslechtert als gevolg van de aanwezigheid van groen. Resultaten van de gevoeligheidsanalyse met ENVI-met Met het verspreidingsmodel ENVI-met is een uitgebreide gevoeligheidsanalyse uitgevoerd die ons inzicht verschaft in het effect van de verschillende groenstructuren op de concentraties van de 135

140 DEEL 3: Samenvatting polluenten NO 2, PM 1 en EC (elementair koolstof) op straat niveau in een bebouwde omgeving. De berekeningen zijn zodanig opgesteld dat deze het maximale effect van groenstructuren op de luchtkwaliteit in een momentane situatie inzichtelijk maken. Tabel 53 geeft een overzicht van de resultaten. Daarin wordt onderscheid gemaakt tussen straten met geheel aaneengesloten bebouwing (street canyons) en straten met een meer open bebouwing (straten met ventilatie). Een uitgebreid verslag van de gevoeligheidsanalyse en de resultaten is te vinden in deel II van dit rapport. Tabel 53: Samenvatting van de resultaten van de gevoeligheidsanalyse met ENVI-met straat zonder ventilatie 'street canyon' straat met ventilatie weinig veel weinig veel bomen laag hoog laag hoog groenschermen tot tot laag hoog laag hoog hagen Verklaring symbolen: Weinig tot geen invloed; Gunstig effect; Nadelig effect; Geen uitspraak (verder onderzoek nodig) Alleen het toepassen van hoge (groen)schermen heeft volgens de gevoeligheidsanalyse een uitgesproken positief effect op de luchtkwaliteit op straat niveau. We willen hier nogmaals de bemerking bij maken dat niet het groen maar wel het scherm zorgt voor dit positief effect. Vanuit stedenbouwkundig oogpunt lijkt het plaatsen van groenschermen van enkele meters hoog in een bebouwde straat echter ongewenst. Het effect van lage hagen heeft doorgaans weinig invloed op de luchtkwaliteit terwijl het effect van bomen vrijwel altijd een verslechtering van luchtkwaliteit op straat niveau betekent. Aanvullende 'jaarrond' berekeningen die met het verspreidingsmodel STACKS zijn uitgevoerd, nuanceren deze conclusie voor het effect van bomen echter. Bevindingen van de jaarrond berekeningen met STACKS Bij de STACKS berekeningen is vooral gefocust op bomen omdat in de praktijk voornamelijk bomen in groenontwerpen worden toegepast. Van de 19 door de partner-gemeenten aangeleverde groenontwerpen was er slechts één waarin geen bomen waren opgenomen. Bomen worden vaak gecombineerd met lage hagen, maar het effect hiervan is te verwaarlozen, zoals is aangetoond in de gevoeligheidsanalyse met ENVI-met. 136

141 DEEL 3: Samenvatting De aanvullende berekeningen met STACKS zijn laten zien dat het negatieve effect van bomen op de jaargemiddelde verkeersbijdrage slechts een kwart is van het maximale negatieve effect dat bomen kunnen hebben in een stationaire situatie (zoals berekend met ENVI-met). Een voorbeeld: uit de gevoeligheidsanalyse blijkt dat voor een gesloten street canyon de aanwezige bomen de verkeersbijdrage doen toenemen met 3% à 35% (berekend met ENVI-met). De STACKS berekeningen laten echter zien dat dit op jaargemiddelde basis een toename van slechts 9% betekent op de verkeersbijdrage. De procentuele toename van de totale concentratie (inclusief de achtergrondconcentratie) is natuurlijk nog geringer. Het verschil tussen de maximale toename van 35% in stationaire situatie en een jaargemiddelde toename van 9% wordt enerzijds veroorzaakt doordat ENVI-met een maximale toename op de concentraties ten gevolge van bomen berekent bij loodrechte aanstroming en een geringere toename bij schuine of parallelle aanstroming. Anderzijds wordt dit verschil veroorzaakt doordat het aerodynamisch effect van bomen 's winters aanzienlijk lager is omdat bomen dan geen blad dragen. De conclusie dat bomen in bebouwde straten de luchtkwaliteit op straatniveau verslechteren blijft overeind, maar deze verslechtering zal op jaargemiddelde basis een stuk kleiner zijn. De vraag is dan natuurlijk in hoeverre deze (kleinere) toename in jaargemiddelde concentraties een invloed heeft op de gezondheid van mensen en in hoeverre dit zou moeten pleiten tegen het gebruik van bomen in drukke stadswegen. Is het effect van de CAR bomenfactor te groot? De bevindingen uit de vorige alinea komen niet geheel overeen met het gebruik van de 'bomenfactor' in het CAR model en andere verspreidingsmodellen voor wegverkeer die worden gebruikt binnen het toepassingsbereik van Standaard RekenMethode 1 (SRM1). Wanneer de methodiek van de CAR bomenfactor gehanteerd wordt voor bijvoorbeeld de gesloten street canyon uit de gevoeligheidsanalyse (bomenfactor 1.5), dan zou de jaargemiddelde verkeersbijdrage met 5% moeten toenemen ten opzichte van de situatie zonder bomen. Dit is een aanzienlijk verschil met de resultaten uit deze studie: een toename van 9% op jaargemiddelde basis, en een toename van maximaal 35% in stationaire situaties. Met het feit dat bomen 's winters geen blad dragen wordt overigens geen rekening gehouden in de CAR bomenfactor. Op basis van de resultaten uit deze studie rijst dan ook de vraag of de CAR bomenfactor het negatieve effect van bomen in stadswegen niet overschat? De CAR bomenfactor is gebaseerd op windtunnelsimulaties, waarbij de bomen worden gesimuleerd met gaasjes of bolletjes staalwol. Men dient zich te realiseren dat, net als CFD rekenmodellen, een windtunnelsimulatie slechts een model is van de werkelijkheid. Bij de constructie van het model worden er een aantal aannames gemaakt, die onvermijdelijk leiden tot een zekere mate van onzekerheid in de modelresultaten. Lijst van bevindingen van deze studie Tot slot geven we alle conclusies van de studie 'Modellering van het effect op luchtkwaliteit van wegbegeleidend luchtgroen' nog eens puntsgewijs: Uit de resultaten van de gevoeligheidsanalyse met ENVI-met (paragraaf 4.1 t/m 4.4) volgt: Het is moeilijk om groen aan te wenden ter verbetering van de luchtkwaliteit op straat niveau. Groen heeft weinig tot geen effect op de totale PM 1 concentraties. Groen heeft wel een invloed op de meer verkeersgerelateerde (en meer schadelijke) polluenten elementair koolstof (EC) en NO

142 DEEL 3: Samenvatting Bomen in een street canyon geven altijd een verslechtering van de luchtkwaliteit. Het negatieve effect van bomen in straten met voldoende ventilatie tussen de gebouwen is niet significant, zolang men de bomen niet te dicht bij elkaar plant. Lage hagen en schermen kunnen ook zonder probleem toegepast worden. Hoge hagen geven een verslechtering van de luchtkwaliteit. Hoge schermen, voor zover praktisch mogelijk vanuit stedenbouwkundig oogpunt, kunnen de luchtkwaliteit lokaal verbeteren. Het effect van een groenscherm op de luchtkwaliteit op straat niveau is gelijk aan het effect van een onbegroeid impermeabel scherm. Het gecombineerd plaatsten van bomen èn (groen)schermen in een stadsweg heeft een complex effect op het windveld welke zich moeilijk in algemene regels laat samenvatten. Het verdient de aanbeveling om in dergelijke situaties het effect op de luchtkwaliteit te modelleren met een CFD model zoals ENVI-met, of met behulp van een windtunnelsimulatie. Uit de statistische analyse van alle in dit project uitgevoerde ENVI-met runs (paragraaf 5.4) volgt: Een verandering in de kenmerken van de 'bebouwde straat' (de ventilatiegraad of de breedte/hoogte verhouding van de canyon) of de verkeersintensiteit heeft een veel groter effect dan een verandering van de hoeveelheid bomen, schermen of hagen in de straat. Het maximale negatieve effect op de luchtkwaliteit tijdens de spits, bij een loodrechte aantromingsrichting, van het plaatsen van 1 (extra) bomen per 1 meter in een street canyon kan worden gecompenseerd door een afname van ongeveer 2. voertuigen per etmaal voor NO 2 en EC en van ongeveer 1. voertuigen/etmaal voor PM 1. Bij de aanleg van nieuwe straten en wijken moeten aaneengesloten gevels worden vermeden en gezorgd worden voor voldoende ventilatieopeningen tussen de gevels. Uit de modelleringen met het verspreidingsmodel STACKS (paragraaf 4.5 en 4.6) volgt: Het positieve effect van groenschermen in een typisch 'Nederlandse/Vlaamse' straat in een bebouwde omgeving op de jaargemiddelde NO 2, PM 1 en EC verkeersbijdrage bedraagt ongeveer 1% bij twee meter hoge schermen, en ongeveer 25% bij 4 meter hoge schermen, ter plekke van de voet- en fietspaden. Het negatieve effect van bomen in een typisch 'Nederlands/Vlaamse' street canyon op de jaargemiddelde NO 2, PM 1 en EC verkeersbijdrage bedraagt 1% à 15% ter plekke van de voeten fietspaden. In straten met een meer open bebouwing is dit aanzienlijk minder. Als vuistregel kan gesteld worden dat t.g.v. bomen de toename van de jaargemiddelde verkeersbijdrage in een street canyon zonder ventilatie, en bij verkeersintensiteiten van 2. mvt/dag, 2 µg/m 3 voor NO 2 bedraagt,.4 µg/m 3 voor PM 1 en.1 à.2 µg/m 3 voor EC. In straten met een meer open bebouwing is dit aanzienlijk minder. Het in deze studie gevonden effect van bomen op de jaargemiddelde verkeersbijdrage in bebouwde straten is minimaal een factor 4 minder dan volgens de methodiek van 'bomenfactor' in het CAR model. 138

143 DEEL 3: Samenvatting Algemene conclusie: Wegbegeleidend groen in de stad heeft over het algemeen een negatief effect op de lokale luchtkwaliteit op straat niveau. Het verbeteren van de lokale luchtkwaliteit zou bijgevolg dan ook geen argument mogen zijn bij het aanplanten van groen. Deze studie toont echter ook aan dat het negatieve effect van wegbegeleidend groen op de jaargemiddelde concentraties in het algemeen beperkt is. Rekening houdend met het feit dat groenstructuren als sociaalgroen en klimaatgroen op verschillende manieren bijdragen aan beter leefmilieu, betekent dit dat een licht verminderde luchtkwaliteit ook niet noodzakelijk een argument moet zijn voor het niet plaatsen van deze groenstructuren. 139

144 DEEL 3: Samenvatting LITERATUURLIJST Berkowicz, R. OSPM - A parametrized street pollution model. Environemnetal monitoring and assessment 65, nr. 1 (2): Berkowicz, R., O. Hertel, S.E. Larsen, N.N. Sørensen, en M. Nielsen. Modelling traffic pollution in streets. Ministry of Environment and Energy & National Environmental Research Institute, Brüse, M. ENVI-met implementation of the gas/particle dispersion and deposition model PDDM. ENVI-met Research document, 27. Brüse, M., en H. Fleer. Simulating surface-plant-air interactions inside urban environments with a three dimensional numerical model. Environ. Modell. Softw. 13, nr. 3-4 (1998): Cohen, D.D., G. Taha, E. Stelcer, D. Garton, en G. Box. The measurement and sources of fine particle elemental carbon at several key sites in NSW over the past eight years. 15th International Clean Air Conference. Sydney, Australia, 2. CROW. Beplanting en Luhtkwaliteit. Report nr. 218t, Ede: CROW, 212. De Maerschalck, B., P. Vos, S. Janssen, en T. Op 't Eyndt. Envi-met modelanalyse: effecten van vegetatie op de lokale luchtkwaliteit in een street canyon. Rapportnr 211/RMA/R/4, VITO, 211. De Maerschalck, B., S. Janssen, en C. Mensink. Direct implementation of non-linear chemical reaction terms for ozone chemistry in CFD-based air quality modeling. 13th Conf. on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Paris (France), Erbrink, J.J., en E. Kokmeijer. Uitbreiding verspreidingsmodellen voor situaties in stedelijke omgeving en toetsing met CFD berekeningen. KEMA rapport TOS/ECC , 28. Franke, J., A. Hellsten, H. Schlunzen, en B. Carissimo. Best practice guideline for the CFD simulation of flows in the urban environment. COST Action 732: Quality assurance and improvement of microscale meteorological models, 27. Janssen, N.A.H., et al. Black carbon as an additional indicator of the adverse health effects of airborne particles compared to PM1 and PM2.5. Environmental Health Perspectives to appear (211). Janssen, S., B. De Maerschalck, J. Vankerkom, en J. Vliegen. Modelanalyse van de IPL meetcampagne langs de A5 te Vaassen ter bepaling van het effect van vegetatie op luchtkwaliteit langs snelwegen. Rapportnr 28/IMS/R/241, VITO, 28. Kraai, A., A. Vermeulen, en B. de Maerschalck. Invloed vegetatie op de luchtkwaliteit : eindrapport onderzoek naar de invloed van vegetatie op de luchtkwaliteit langs snelwegen. Rapportnummer IPL-2a, Rijkswaterstaat - Dienst Verkeer en Scheepvaart, 29. Lalic, B., en D.T. Mihailovic. An Empirical Relation Describing Leaf-Area Density inside the Forest for Environmental Modeling. Journal of Applied Meteorology 43 (24): Lefebvre, W., et al. Validation of the MIMOSA-AURORA-IFDM model chain for policy support: Modeling concentrations of elemental carbon in Flanders. Atmospheric Environment 45 (211): Oke, T.R. Street design and urban canopy layer climate. Energy and Buildings 11 (1988):

145 DEEL 3: Samenvatting Petroff, A., en L. Zhang. Development and validation of a size-resolved particle dry deposition scheme for application in aerosol transport models. Geoscientific Model Development 3 (21): Stadt, K., en V. Lieffers. MIXLIGHT : a flexible light transmission model for mixed-species forest stands. Agricultural and Forest Meteorology 12 (2): Vankerkom, J., B. Maiheu, B. De Maerschalck, en S. Janssen. Modelanalyse ter optimalisatie van lokale luchtkwaliteitmaatregelen te Waalre. Rapportnr 29/RMA/R/147, VITO, 29. Wesseling, J., S. van der Zee, en A. van Overveld. Het effect van vegetatie op de luchtkwaliteit, Update 211. RIVM Rapport /211, Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM),

146 Bijlage A: Overzicht van alle scenario s BIJLAGE A: OVERZICHT VAN ALLE SCENARIO S ID Profiel Groenvariatie Windrichting Polluent RUN-ID 1 Hertogsingel 9 NO 2 H_1_9 1 2 Hertogsingel 9 PM 1 H_1_9 1 3 Hertogsingel 9 EC H_1_9 1 4 Hertogsingel 45 NO 2 H_1_ Hertogsingel 45 PM 1 H_1_ Hertogsingel 45 EC H_1_ Hertogsingel 9 NO 2 H_2_9 2 8 Hertogsingel 9 PM 1 H_2_9 2 9 Hertogsingel 9 EC H_2_9 2 1 Hertogsingel 45 NO 2 H_2_ Hertogsingel 45 PM 1 H_2_ Hertogsingel 45 EC H_2_ Hertogsingel 9 NO 2 H_3_ Hertogsingel 9 PM 1 H_3_ Hertogsingel 9 EC H_3_ Hertogsingel 45 NO 2 H_3_ Hertogsingel 45 PM 1 H_3_ Hertogsingel 45 EC H_3_ Hertogsingel 9 NO 2 H_4_9 4 2 Hertogsingel 9 PM 1 H_4_ Hertogsingel 9 EC H_4_9 212/RMA/R/112

147 DEEL 3: Samenvatting 4 22 Hertogsingel 45 NO 2 H_4_ Hertogsingel 45 PM 1 H_4_ Hertogsingel 45 EC H_4_ Hertogsingel 9 NO 2 H_5_ Hertogsingel 9 PM 1 H_5_ Hertogsingel 9 EC H_5_ Hertogsingel 45 NO 2 H_5_ Hertogsingel 45 PM 1 H_5_ Hertogsingel 45 EC H_5_ Hertogsingel 9 NO 2 H_6_ Hertogsingel 9 PM 1 H_6_ Hertogsingel 9 EC H_6_ Hertogsingel 45 NO 2 H_6_ Hertogsingel 45 PM 1 H_6_ Hertogsingel 45 EC H_6_45 37 Hertogsingel 9 NO 2 H_1_ Hertogsingel 9 PM 1 H_1_ Hertogsingel 9 EC H_1_9 1 4 Hertogsingel 45 NO 2 H_1_ Hertogsingel 45 PM 1 H_1_ Hertogsingel 45 EC H_1_ Hertogsingel 9 NO 2 H_11_9

148 Bijlage A: Overzicht van alle scenario s Hertogsingel 9 PM 1 H_11_ Hertogsingel 9 EC H_11_ Hertogsingel 45 NO 2 H_11_ Hertogsingel 45 PM 1 H_11_ Hertogsingel 45 EC H_11_ Hertogsingel 9 NO 2 H_12_ Hertogsingel 9 PM 1 H_12_ Hertogsingel 9 EC H_12_ Hertogsingel 45 NO 2 H_12_ Hertogsingel 45 PM 1 H_12_ Hertogsingel 45 EC H_12_ Hertogsingel 9 NO 2 H_13_ Hertogsingel 9 PM 1 H_13_ Hertogsingel 9 EC H_13_ Hertogsingel 45 NO 2 H_13_ Hertogsingel 45 PM 1 H_13_ Hertogsingel 45 EC H_13_ Hertogsingel 9 NO 2 H_14_ Hertogsingel 9 PM 1 H_14_ Hertogsingel 9 EC H_14_ Hertogsingel 45 NO 2 H_14_ Hertogsingel 45 PM 1 H_14_ Hertogsingel 45 EC H_14_ Hertogsingel 9 NO 2 H_15_9 212/RMA/R/112

149 DEEL 3: Samenvatting Hertogsingel 9 PM 1 H_15_ Hertogsingel 9 EC H_15_ Hertogsingel 45 NO 2 H_15_ Hertogsingel 45 PM 1 H_15_ Hertogsingel 45 EC H_15_ Hertogsingel 9 NO 2 H_16_ Hertogsingel 9 PM 1 H_16_ Hertogsingel 9 EC H_16_ Hertogsingel 45 NO 2 H_16_ Hertogsingel 45 PM 1 H_16_ Hertogsingel 45 EC H_16_ Hertogsingel 9 NO 2 H_17_ Hertogsingel 9 PM 1 H_17_ Hertogsingel 9 EC H_17_ Hertogsingel 45 NO 2 H_17_ Hertogsingel 45 PM 1 H_17_ Hertogsingel 45 EC H_17_45 85 Hertogsingel 9 NO 2 H_1_ 1 86 Hertogsingel 9 PM 1 H_1_ 1 87 Hertogsingel 9 EC H_1_ Hertogsingel NO 2 H_11_ Hertogsingel PM 1 H_11_

150 Bijlage A: Overzicht van alle scenario s 11 9 Hertogsingel EC H_11_ ID Profiel Groenvariatie Windrichting Polluent RUN-ID 91 Goirleseweg 9 NO 2 G_1_ Goirleseweg 9 PM 1 G_1_ Goirleseweg 9 EC G_1_ Goirleseweg 45 NO 2 G_1_ Goirleseweg 45 PM 1 G_1_ Goirleseweg 45 EC G_1_ Goirleseweg 9 NO 2 G_2_ Goirleseweg 9 PM 1 G_2_ Goirleseweg 9 EC G_2_9 2 1 Goirleseweg 45 NO 2 G_2_ Goirleseweg 45 PM 1 G_2_ Goirleseweg 45 EC G_2_ Goirleseweg 9 NO 2 G_3_ Goirleseweg 9 PM 1 G_3_ Goirleseweg 9 EC G_3_ Goirleseweg 45 NO 2 G_3_ Goirleseweg 45 PM 1 G_3_ Goirleseweg 45 EC G_3_ Goirleseweg 9 NO 2 G_4_ Goirleseweg 9 PM 1 G_4_ Goirleseweg 9 EC G_4_9 212/RMA/R/112

151 DEEL 3: Samenvatting Goirleseweg 45 NO 2 G_4_ Goirleseweg 45 PM 1 G_4_ Goirleseweg 45 EC G_4_ Goirleseweg 9 NO 2 G_7_ Goirleseweg 9 PM 1 G_7_ Goirleseweg 9 EC G_7_ Goirleseweg 45 NO 2 G_7_ Goirleseweg 45 PM 1 G_7_ Goirleseweg 45 EC G_7_ Goirleseweg 9 NO 2 G_8_ Goirleseweg 9 PM 1 G_8_ Goirleseweg 9 EC G_8_ Goirleseweg 45 NO 2 G_8_ Goirleseweg 45 PM 1 G_8_ Goirleseweg 45 EC G_8_ Goirleseweg 9 NO 2 G_9_ Goirleseweg 9 PM 1 G_9_ Goirleseweg 9 EC G_9_ Goirleseweg 45 NO 2 G_9_45

152 Bijlage A: Overzicht van alle scenario s Goirleseweg 45 PM 1 G_9_ Goirleseweg 45 EC G_9_ Goirleseweg 9 NO 2 G_1_ Goirleseweg 9 PM 1 G_1_ Goirleseweg 9 EC G_1_ Goirleseweg 45 NO 2 G_1_ Goirleseweg 45 PM 1 G_1_ Goirleseweg 45 EC G_1_ Goirleseweg 9 NO 2 G_11_ Goirleseweg 9 PM 1 G_11_ Goirleseweg 9 EC G_11_ Goirleseweg 45 NO 2 G_11_ Goirleseweg 45 PM 1 G_11_ Goirleseweg 45 EC G_11_ Goirleseweg 9 NO 2 G_12_ Goirleseweg 9 PM 1 G_12_ Goirleseweg 9 EC G_12_ Goirleseweg 45 NO 2 G_12_ Goirleseweg 45 PM 1 G_12_ Goirleseweg 45 EC G_12_ Goirleseweg 9 NO 2 G_1_ Goirleseweg 9 PM 1 G_1_ Goirleseweg 9 EC G_1_ Goirleseweg NO 2 G_7_ 212/RMA/R/112

153 DEEL 3: Samenvatting Goirleseweg PM 1 G_7_ Goirleseweg EC G_7_

154 Bijlage B: Beschrijving ENVI-met model BIJLAGE B: BESCHRIJVING ENVI-MET MODEL ENVI-met is een 3D numeriek stromingsmodel (CFD Computational Fluid Dynamics) waarbij het te simuleren domein opgedeeld wordt in een eindig aantal discrete punten ( Het grid dat op die manier ontstaat, bestaat uit reguliere kubusvormige cellen. Figuur 113 geeft een voorbeeld van zo een grid voor een complexe street canyon (Vankerkom, et al. 29). Let wel: enkel de cellen die de gebouwen en vegetatie representeren en de randen van het domein zijn gevisualiseerd, terwijl het werkelijke grid de volledige 3D ruimte bevat. De figuren geven enkel een detail van het domein. De grootte van het domein dient zorgvuldig gekozen te worden om interferentie met de domeinranden te vermeiden. Voor deze case weren in totaal meer dan twee miljoen cellen gebruikt. Figuur 113: Detail street canyon Waalre (NL). Boven: domain layout, onder: CFD grid Per cel worden een aantal fysische parameters berekend zoals windsnelheid en richting, turbulentie, temperatuur, vochtigheid, straling, concentraties van deeltjes en gassen. De resolutie van een cel bedraagt.5 tot 1 meter. De grootte van het te simuleren domein hangt af van de complexiteit, de beoogde nauwkeurigheid en de beschikbare computercapaciteit. Bovendien is het stromingsmodel gekoppeld aan een bodemmodel. CFD modellen onderscheiden zich van andere luchtkwaliteit modellen (pluimmodellen zoals IFDM, operational street models (OSPM), CAR, ) in het feit dat ze in staat zijn complexe 3D stromingen om gebouwen en objecten gedetailleerd te berekenen. 212/RMA/R/112

155 DEEL 3: Samenvatting Aan elk kubusvormig element van het discrete modeldomein kunnen bepaalde fysische eigenschappen verbonden worden die invloed kunnen hebben op de aerodynamische stroming, de stralingsbalans en het gedrag van deeltjes en gassen. In geval van vegetatie wordt een element als een meer of minder poreus element beschouwd dat weerstand biedt tegen de stroming en bovendien in staat is stof en gassen op te nemen (absorptie van gassen in de stomata, invangen van deeltjes) of de samenstellingen te wijzigen. De mate waarin dit gebeurt, hangt af van de lokale klimatologische omstandigheden, de concentraties van luchtverontreiniging, biologische eigenschappen van de vegetatie en de bodemtoestand die door het bodemmodel simultaan met het atmosferisch model gemodelleerd wordt. De impact kan bijgevolg sterk variëren in tijd (seizoensgebonden, weersafhankelijk ) maar ook lokaal in ruimte (vorm en dichtheid van de kruin en samenstelling van de bodem). ENVI-met onderscheidt zich op volgende punten van andere stedelijke CFD modellen door: behalve de stroming ook een groot aantal klimatologische parameters te berekenen; de gedetailleerde wijze waarop vegetatie in rekening wordt gebracht, met name de interacties tussen vegetatie en de atmosfeer (absorptie van gassen in de stomata, invangen van deeltjes). het bodemmodel gekoppeld aan atmosferisch model maar ook aan de vegetatiemodule waardoor ENVI-met als volwaardig microklimaatmodel met een hoge mate van complexiteit beschouwd kan worden. ATMOSFERISCHE MODEL Een schematisch overzicht van de verschillende processen die in ENVI-met geïmplementeerd zijn, wordt gegeven in Figuur 114. De hoofdmodule van ENVI-met bestaat uit een 3D atmosferisch model waarin de belangrijkste meteorologische parameters zoals wind, temperatuur, luchtvochtigheid en turbulente kinetische energie worden berekend. In tegenstelling tot empirische modellen of sommige klimaatsmodellen op grotere schaal, berekent ENVI-met een gedetailleerd 3D stromingsveld. Het stromingsveld wordt beschreven door de non-hydrostatic incompressible Navier Stokes vergelijkingen. De advectie-diffusie vergelijkingen die de temperatuur en de vochtigheidsgraad binnen het atmosferisch model beschrijven zijn via zogenoemde bron/puttermen gekoppeld aan zowel het bodemmodel als aan het vegetatiemodel hetgeen tot verbeterde voorspellingen leidt. Atmosferische stromingen op kleine schaal (straat/wijk) leiden tot een complex windveld waarbij turbulentie een prominente rol speelt. Turbulentie speelt zich echter af op een brede schaal zowel in ruimte als in tijd waarbij de kleinste resoluties in tijd in ruimte ettelijke ordes lager is dan de fijnste gridresolutie mogelijk. De gridresolutie wordt niet enkel bepaald door het numerieke schema, maar hoofdzakelijk door de beschikbare computer capaciteiten. De Navier Stokes vergelijkingen geven dan ook een gemiddeld stromingsveld weer waarbij de turbulentie gemodelleerd wordt, deze werkmethode noemt men ook wel Reynolds Averages Navier Stokes (RANS). Dit is niet typisch aan ENVI-met of klimaatsmodellen in het bijzonder, maar is eerder eigen aan CFD-modellen in het algemeen, inclusief de meest geavanceerde en commerciële CFD-pakketten. Slechts in zeer specifieke gevallen, vaak nog puur academische niveau, wordt de turbulentie volledig of gedeeltelijk berekend. Binnen ENVI-met is een tweevergelijkingen turbulent kinetic energy (TKE) model geïmplementeerd. De eerste vergelijking beschrijft de distributie van de kinetische energie afhankelijk van de productie, advectie, diffusie en destructie van turbulentie eddies, De tweede beschrijft de dissipatiesnelheid van de kinetische energie. De invloed van zowel vegetatie als van verschillende bodemtypes is opgenomen in het gebruikte model.

156 Bijlage B: Beschrijving ENVI-met model Longwave Radiation (Sky, Environment,Vegetation) Shortwave Radiation ( incl. Shading) Heat Flux through Walls and Roofs Main Modell: Atmosphere (3D) - Wind u,v,w - Temperature - Humidity q Processes at - Turbulence E, Rooftops and - Scalars Facades Walls / Roofs - Temperature - Shading Sealed Surfaces - Temperature T Vegetation - Leaf Temperature - Evaporation / Transpiration - Shading Natural Surfaces -Temperature T - Humidity q Heat Conduction Transfer Heat/ Humidity Longwave Radiation Shortwave Radiation Soil Model (1D,3D) - Temperature T - Water Content Figuur 114: Schematische beschrijving van de verschillende modules en uitwisselingsprocessen van ENVI-met. In het atmosferisch model wordt ook een gedetailleerde stralingsbalans opgesteld voor zowel de korte als de lange golfcomponenten. Bij de berekening van de stralingsbalans wordt rekening gehouden met verschillende types van ondergrond (verhard, zandbodem, water, vegetatie, ) en de mate waarin deze een impact hebben op de verschillende stralingscomponenten. Om de uitwisseling met de bodem op een correcte manier te kunnen modelleren is er in ENVI-met ook een vereenvoudigd bodemmodel opgenomen. In dit bodemmodel wordt de bodemtemperatuur en het watergehalte in rekening gebracht. Beide parameters hebben een belangrijke impact op de onderste lagen van de atmosfeer en zijn ook essentieel voor een goede beschrijving van de status van de vegetatie. In de vegetatie module van ENVI-met wordt o.a. op basis van de dichtheid van de kruin de bladtemperatuur en de schaduwvorming berekend. Daarnaast bied de koppeling met het bodemmodel de mogelijkheid om een inschatting te maken van de evaporatie en transpiratie op het bladoppervlak. Figuur 115 toont het complexe windveld zoals door ENVI-met berekend voor de street canyon in Figuur 113. De gekleurde linten geven de stroomlijnen weer, de kleur is een maat voor de lokale windsnelheid. Figuur 115: Lokaal windveld voor een complexe street canyon 212/RMA/R/112

157 DEEL 3: Samenvatting LUCHTKWALITEIT EN VEGETATIE MODULE ENVI-met is ontwikkeld door het team van Prof. Michael Bruse van de Universiteit van Bochum en Universiteit van Mainz (Brüse en Fleer 1998). Recent heeft VITO in samenwerking met Prof. Bruse het ENVI-met model uitgebreid met een luchtkwaliteitmodule. Deze module stelt de gebruiker in staat om naast de stromingspatronen en de klimatologische parameters ook een inschatting te maken van de luchtkwaliteit in de modeldomein. Momenteel is ENVI-met in staat om NO, NO 2 en O 3 en verschillende grootte klassen van fijn stof (PM 1, PM 2.5, EC) te modelleren. Hiervoor werd het bestaande model uitgebreid met een chemie module die o.a. een gedetailleerde beschrijving geeft van de ozon NO x fotochemische reacties. Om de interactie van de vegetatie met de luchtvervuiling zo goed mogelijk in rekening te brengen, zijn de belangrijkste interactieprocessen voor deeltjes en gassen opgenomen in de vegetatie module. Hierbij wordt zowel de absorptie van gassen door de stomata op het blad als de afvangst van deeltjes op het ruwe bladoppervlak in rekening gebracht. Voor deeltjes wordt zowel de sedimentatie ten gevolge van het gravitatie veld als depositie in rekening gebracht. De eerste component is o.a. afhankelijk van de deeltjesgrootte en het turbulente karakter van de lucht rond de deeltjes. Voor de depositiesnelheid wordt een weerstandschema gebruikt waarin zowel de aerodynamische weerstand als de sublaag weerstand in verwerkt zijn. Voor gassen wordt enkel een depositiesnelheid berekend met een gelijkaardig weerstandschema. Hierbij wordt ook nog rekening gehouden wordt met de stomatale en mesophyll weerstand die een belangrijke impact hebben op de absorptie van gassen. Gezien dit grote belang van stomatale weerstand bij de interactie met luchtvervuiling, beschikt ENVI-met over een geavanceerd model voor de berekening van deze stomatale weerstand. In deze module wordt o.a. rekening gehouden met het beschikbare bodemvocht en straling en de mogelijkheid voor CO 2 assimilatie. Deze grootheden hebben immers een belangrijke impact op de korte (en lange) termijn fluctuaties van de stomata en zijn essentieel voor een goede beschrijving van wisselwerking tussen de vegetatie en de gasvormige polluenten. Zie ook Figuur 116 voor een voorbeeld van de berekende NO 2 concentraties in de street canyon.

158 Bijlage B: Beschrijving ENVI-met model Figuur 116: NO 2 concentraties in de street canyon: 3D visualisatie met 2D profielplot 212/RMA/R/112

159 DEEL 3: Samenvatting BIJLAGE C: BESCHRIJVING STACKS MODEL Het verspreidingsmodel KEMA STACKS is een gaussisch pluimmodel waarin de basisparameters uit de moderne fysische meteorologie zijn geïmplementeerd (zie figuur 1). Het model is uitgebreid getest met talloze meetsets, zowel op de eindresultaten (concentraties) als op tussenresultaten. Het rekenhart STACKS kent vele functionaliteiten: industrieën (lage, hoge bronnen), oppervlaktebronnen, verkeer (snelwegen/stadswegen), gebouwinvloed, scheepvaart, luchtvaart en interactie met windmolens. Het model is opgebouwd rond de Monin-Obukhov theorie voor de meteorologie en de Taylor dispersie. De koppeling tussen deze parameters geschiedt door wijd geaccepteerde functies voor turbulentieparameters toe te passen, zodat bijvoorbeeld dispersie en pluimstijging continue functies zijn van de meteorologie en terreinparameters (zoals ruwheid en albedo). Dit maakt het model universeel toepasbaar. Op deze wijze wordt uur-voor-uur een dataset met meteorologische waarden vertaald naar uurlijkse concentraties rond 1 of meer bronnen. Combinaties van deze bronnen is mogelijk; NO 2 vorming is ingebouwd, evenals depositie (naar analogie met het OPS model). Ook zijn toepassingen voor luchthavens, scheepvaart en interacties met windmolens toegevoegd. Na 2 is het model uitgebreid met verkeerstoepassingen door lijnbronnen in te bouwen en een op OSPM (Berkowicz, 1997, 23) gebaseerde module voor straten met bebouwing toe te voegen. De rekensnelheid vormt een continu aandachtspunt: uur-voor-uur rekenen kent vele voordelen (bijvoorbeeld uitermate geschikt voor berekeningen van percentielen en overschrijdingsstatistieken) maar kan veel rekentijd vergen. Versnelde werkwijzen zijn in de periode uitgewerkt en geïmplementeerd. De pluimstijging, transportsnelheid en de dispersieparameters zijn continue functies van turbulentieparameters en zijn hoogteafhankelijk. Bovendien is speciale aandacht besteed aan de pluimstijging door gelaagde atmosferen heen (belangrijk voor hoge bronnen). Het model is in detail beschreven door Erbrink (1995) en van Ham et. al (1998). Figuur 1 Schema voor de pre-processing van de meteorologische data om de stabiliteit en grenslaaghoogte te berekenen, die nodig zijn voor dispersieberekeningen in STACKS

160 Bijlage C: Beschrijving STACKS model De hoofdkenmerken van STACKS zijn: - De dispersieparameters σy en σz worden berekend mbv de Taylor dispersie theorie; de benodigde turbulentieparameters zijn functies van de fysische parameters zoals de wrijvingssnelheid u* en Monin-Obukhov lengteschaal L en de grenslaaghoogte z i. Dit geldt ook voor de tijdschaal van turbulentie. - De grenslaaghoogte in stabiele en neutrale condities wordt ook berekend met deze schalingsparameters L, en u*; in instabiele (dag) situaties wordt een groeimodel gebruikt; dat een verticaal temperatuursprofiel (afgeleid uit 3 jaar metingen) gebruikt. - De pluimstijging wordt berekend voor stabiel, neutral en instabiel apart met de mogelijkheid om meer een complexe verticale opbouw van de atmosfeer te verrekenen. - Depositie van gassen wordt berekend met een weerstandsmodel; ook stofdepositie is mogelijk. - Percentielen (bv voor geur) worden berekend uit alle uurwaarden van concentraties door een brute-force berekeningen. Dit is de meest directe berekeningsmethode. - Modules voor verkeersemissies zijn toegevoegd, waaronder de OSPM benadering uit Denemarken voor canyon-achtige situaties; een module voor verrekening van down-wash door gebouwen en modules voor scheepvaartemissies. Figuur 2 STACKS kent verschillende modules Het model is uitgebreid getoetst aan metingen, waaronder: Kincaid dataset (USA, europese harmonisatie) Prairiegrass dataset (USA, europese harmonisatie) Falstar dataset (Denemarken, NH3 bij stallen) Metingen in het Nationaal Meetnet Luchtverontreiniging (SO2, NO2). Metingen aan pluimstijging en penetratie bij diverse Nederlandse, Duitse en Poolse centrales Tracer metingen bij Dodewaard en de KNMI mast te Cabauw. Diverse verkeersdatasets (Schiedam, A2, A28, metingen in Amsterdam) KEMA STACKS is door KEMA ontwikkeld en is als officieel goedgekeurd model in Nederland toepasbaar, zie 212/RMA/R/112