O 3 NO 2. PM 2,5 NOx NO CO 2. Ruimtelijke strategieën voor gezonde omgevingen. case street canyons bijlage I: Modellering. omgevingvlaanderen.

Transcriptie

1 O 3 BC PM 2,5 NOx NO 2 NO CO 2 Ruimtelijke strategieën voor gezonde omgevingen case street canyons bijlage I: Modellering omgevingvlaanderen.be

2 RUIMTELIJKE STRATEGIEËN VOOR GEZONDE OMGEVINGEN Het onderzoek heeft als doel om inzicht te krijgen in de strategieën om via ruimtelijk beleid en ruimtelijke inrichting de blootstelling van de bevolking aan omgevingslawaai, luchtverontreiniging en hittestress en de invloed op gezondheid in streetcanyons en te doortochten beperken. te beperken. Dit rapport bevat de mening van de auteur(s) en niet noodzakelijk die van de Vlaamse Overheid. COLOFON Verantwoordelijke uitgever: Departement Omgeving Vlaams Planbureau voor Omgeving Koning Albert II-laan 20 bus Brussel vpo.omgeving@vlaanderen.be Bronverwijzing: Sofie Depauw, Inge van den Berg, Stefanie Sanda Lenzholzer, Dens, Sandra Gert-Jan Lenzholzer, Gert-Jan Steeneveld,(2018), Ruimtelijke strategieën voor gezonde omgevingen case streetcanyons uitgevoerd en doortochten, in opdracht uitgevoerd van het in opdracht Vlaams Planbureau van het Vlaams voor Omgeving. Planbureau voor Omgeving. D/2018/ PARTNERS 2

3 Inhoud Uitgangspunten van de modellering p4 Modellering geluidsoverlast p6 Modellering luchtverontreiniging p22 Modellering hittestress p12 Modellering wind p20 Modellering overzicht lucht, hitte, geluid en wind p48 Resultaten expertensessie p60 3

4 Uitgangspunten van de modellering Voor de gevoeligheidsanalyse zijn verschillende straatgeometries gemodelleerd op vier thema s : geluid, luchtkwaliteit, hitte en wind. Doel van de gevoeligheidsanalyse is vaststellen hoeveel invloed een ruimtelijke strategie (geometrie) heeft op de gezondheid van de straat in termen van de vier milieuaspecten. Geometrie De variabelen die de geometrie bepalen zijn in onderstaande tabellen samengevat. Met modellen zijn verschillende combinaties gemodelleerd. aspect varianten opmerking Breedte van de straat (W) 9m range op basis van de veelvoorkomende breedtes nav GIS analyse 12m 15m 18m Hoogte van de straat (H) 6m 9m 12m 15m uitgangspunt: uniforme hoogte over de hele lengte range op basis van de veelvoorkomende hoogtes nav GIS analyse, komt overeen met 2 tot 5 bouwlagen van 3m Daktype plat dak hele straat 100% dakvorm Lengte van de canyon (L) oriëntatie van de straat 50m 150m 300m N-Z O-W 50m is ongeveer de lengte tussen twee kruispunten 150m voor een gemiddelde ononderbroken streetcanyon 300m voor een lange streetcanyon O-W orientatie worst-case voor hitte en lucht Het model ziet er voor een oost-west configuratie als in bovenstaande afbeelding uit (bovenaanzicht voor geometrie H12 W12 L50). In zwart zijn gebouwen weergegeven. Het model ziet er voor een noord-zuid configuratie als in de afbeelding links uit (bovenaanzicht voor geometrie H12 W12 L50). In zwart zijn gebouwen weergegeven. 4

5 Meteorologische omstandigheden Van belang voor de modellering van hitte en luchtkwaliteit. We modelleren twee voorkomende weertypes : een extreme hittegolf dag en een normale zomerdag. Deze dagen hebben onderstaande kenmerken. Extreme dag Een extreme dag is een worst-case dag voor hitte en luchtkwaliteit, de omstandigheden van een hittegolf, waarbij we de meest voorkomende windrichting en windtype en zonnestand voor Vlaanderen modelleren. Data op specifieke dagen in Vlaanderen (KMI) is niet beschikbaar. Er is gekeken naar de hittegolf van juli 2006: maandgemiddelde waarden in Ukkel in Juli 2006 en daggemiddelde waarden in Maastricht op de betreffende dagen van de hittegolf (15-19 juli 2006). Hieruit blijkt dat de daggemiddelde waarden uit Maastricht coherent zijn ten opzichte van de maandelijkse waarden uit juli 2006 in Ukkel. Er is derhalve gebruik gemaakt van de dagwaarden uit weerstation Maastricht. Windrichting: 70 graden ~ ONO (gemiddelde windrichting bij het weerstation Maastricht over de hittegolf periode van juli 2006) Windsnelheid: 2,1 m/s (laagste daggemiddelde waarde tijdens hittegolf in Maastricht over de periode juli 2006) (maand gemiddelde windsnelheid in Ukkel juli 1986 was 2,3 m/s, record laagste windsnelheid voor maand juli over de periode ) Zonnestand: berekend door ENVI-MET zelf met ingevoerde datum Luchttemperatuur: min: 18,6 C - max: 36,3 C (extreme dag in Maastricht tijdens hittegolf 19 juli 2006) Luchtvochtigheid: 50% (representatieve daggemiddelde luchtvochtigheid in Maastricht tijdens hittegolf over de periode juli 2006) Normale dag Een normale dag is de meest voorkomende werkomstandigheid in Vlaanderen. Bron: KMI Windrichting: WZW (247,5 graden) (meest voorkomende in Antwerpen in maand juli over de periode ) Windsnelheid: 3,2 m/s (gemidd. juli Antwerpen) Zonnestand: berekend door ENVI-MET met ingevoerde datum Luchttemperatuur: min: 13,8 C max: 23,2 C (gemidd. juli Antwerpen) Luchtvochtigheid: 73% (maandelijkse normale waarde in Antwerpen voor juli over de periode ) Verkeersintensiteiten Van belang voor modellering van luchtkwaliteit en geluid. Verkeersintentsiteiten voor een weg die past bij het straatprofiel zoals in de testbeds. Bron: RIVM, SRM1-model (2018). Voor alle modellen is dezelfde verkeersintensiteit aangehouden, zie onderstaande tabel. % wegverkeer voertuigen per etmaal emissiefactor (g/km) emissie (g/km) licht wegverkeer 95, , ,49 middelzwaar wegverkeer 1, , ,47 zwaar wegverkeer 1,2 96 0, ,38 bussen 2, , ,25 Totaal ,6 5

6 Modellering geluidsoverlast b=12m b=12m De doorsnedes geven het Lden geluidsniveau weer in db. Geometrie In deze A4 is een is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De geluidsniveaus zijn weergegeven voor oost-west georiënteerde straten, gemodelleerd op een normale zomerdag. Er zijn 12 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte), zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). Model Berekeningen zijn gemaakt met het programma GeoMilieu, RMG Er is berekend met een standaard bodemfactor van 0, aantal reflecties van 5. 6

7 b=15m b=18m b=15m b=18m Resultaten Uit de resultaten blijkt dat een bredere straat tot een verlaging van de geluidsniveaus (verbetering) bij de gevels van de gebouwen leidt. 7

8 Modellering luchtverontreiniging Berekeningen zijn gemaakt met het programma ENVI-MET. Er is gekeken naar één voor luchtkwaliteit relevante parameter : uurgemiddelde fijnstofconcentratie (PM2.5) om Lucht - Noord-Zuid - Extreme dag b=12m b=12m Geometrie In deze A4 is een is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De PM2.5 concentratie is weergegeven voor noord-zuid georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolfdag. Er zijn 12 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte), zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). Resultaten Uit dit overzicht blijkt dat: een bredere straat tot een verbetering van de luchtkwaliteit leidt; Windwerking in de street canyon zorgt ervoor dat vervuilde lucht met de windwervel mee neerslaat tegen de windluwe zijde. Modelleringen tonen aan dat deze zijde dubbel belast wordt tegenover de windwaartse zijde. 8

9 b=15m b=18m b=15m b=18m 9

10 Lucht - Oost-West - Extreme dag b=12m b=12m Geometrie In deze A4 is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De PM2.5 concentratie is weergegeven voor oost-west georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolfdag. Er zijn 12 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte), zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). 10

11 b=15m b=18m b=15m b=18m Resultaten Uit dit overzicht blijkt dat : Een bredere straat leidt tot een verbetering van de luchtkwaliteit; Als de gebouwhoogte van 9 meter naar 12 meter verhoogd wordt (H/W tussen 0,5-0,75 wordt 0,67-1), wordt de luchtkwaliteit beter. Omdat de wind sneller in de canyon komt (bij een oost-west straatconfiguratie en wind vanuit het oosten-noordoosten). Als de gebouwhoogte van 12 meter naar 15 meter verhoogd wordt (H/W tussen 0,67-1 wordt 0,83-1,25), wordt de luchtkwaliteit slechter. Omdat de wind niet meer in de canyon komt (bij een oost-west straatconfiguratie en wind vanuit het oosten-noordoosten). 11

12 Hittestress Model Berekeningen zijn gemaakt met het programma ENVI-MET. Er is gekeken naar uurgemiddelde luchttemperatuur om Temperatuur noord-zuid extreme dag (a) b=12m b=12m 12

13 b=18m b=15m b=18m b=15m 13

14 Temperatuur oostwest extreme dag (b) b=12m b=12m Geometrie (a+b) In deze twee A4 s is een is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De temperatuur is weergegeven voor noord-zuid en oost-west georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolfdag. Er zijn 12 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte) per A4, zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). 14

15 b=15m b=18m b=15m b=18m Resultaten (a+b) Uit deze overzichten blijkt dat * Hogere gebouwen leiden tot een lagere temperatuur op straat vanwege koelingseffect van de schaduw, met onderstaande kanttekening: Als de ratio H/W tussen 0,65 en 1,25 ligt kunnen hogere gebouwen tot een hogere temperatuur leiden, omdat de wind niet meer in de canyon komt; Als de ratio H/W boven 1,25 is lijkt de koelingseffect van de schaduw toch dominant. De wind komt nog steeds niet in de canyon, maar de temperatuur blijft laag. Een bredere straat leidt tot een warmere temperatuur overdag. 15

16 Overzicht temperatuur vs noord-zuid extreme dag 17:00 23:00 16

17 b=12m b=12m b=15m b=15m 17:00 23:00 Geometrie In deze A4 is een is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De temperatuur is weergegeven voor noord-zuid georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolfdag. Er zijn 5 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte) op twee verschillende tijdstip (17.00 en 23.00) zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). Resultaten Uit dit overzicht blijkt dat een bredere straat overdag tot warmere temperatuur leidt (verschil >1 C) maar dat het verschil s nacht s niet meer te zien is (verschil <0,1 C). 17

18 Overzicht temperatuur 23:00 oost-west extreme dag b=12m b=12m 18

19 b=15m b=18m b=15m b=18m Geometrie In deze A4 is een is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De temperatuur is weergegeven voor oost-west georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolfdag. Er zijn 6 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte) op één tijdstip (23.00) zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). Resultaten Uit dit overzicht blijkt dat het temperatuurverschil s nacht s niet meer te zien is (verschil <0,1 C), ook met oost-west georiënteerde straten. 19

20 Wind Berekeningen zijn gemaakt met het programma ENVI-MET. Er is gekeken naar uurgemiddelde windsnelheid om Wind noord-zuid extreme dag b=12m b=12m Geometrie In deze A4 is een is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De windsnelheid is weergegeven voor noord-zuid georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolfdag. Er zijn 12 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte) op één tijdstip (17.00) zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). Resultaten Uit dit overzicht blijkt dat de wind nauwelijks in de straat komt. Dit komt door de windrichting (uit het oosten-noordoosten). De windsnelheid in de straat blijft onder de m/s in alle noord-zuid geometries. 20

21 b=15m b=18m b=15m b=18m 21

22 Wind oost-west extreme dag Geometrie In deze A4 is een is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De windsnelheid is weergegeven voor oost-west georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolfdag. Er zijn 12 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte) op één tijdstip (17.00) zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). b=12m b=12m Resultaten Uit dit overzicht blijkt dat de wind meer de straat in komt dan bij een noord-zuid straat. Dit komt door de windrichting (uit het oosten-noordoosten). De windsnelheid neemt toe met de breedte van de straat, voornamelijk wanneer H/W ratio <1. 22

23 b=15m b=18m b=15m b=18m 23

24 Overzicht lucht, hitte en wind Normale dag twee configuraties oost-west Geometrie In deze A4 is een doorsnede van de gemodelleerde straat weergegeven. De PM2.5-concentratie (17.00), temperatuur (17.00 en 23.00) en windsnelheid (17.00) zijn weergegeven voor oost-west georiënteerde straten, gemodelleerd op een normale zomerdag. Er zijn 2 geometries gemodelleerd (verschillende hoogte en breedte) zie onderstaande tabel. De lengte blijft ongewijzigd (50 meter). Voor deze twee configuraties geldt: Hoogte 9 en breedte 18 -> H/W=0,5 b=18m 24

25 Resultaten Uit dit overzicht blijkt het volgende: luchtkwaliteit: Met een normale zomerdag komt een andere windrichting (uit het westen-zuidwesten) en hogere windsnelheid dan bij een extreme hittegolf dag. Met een straatconfiguratie oost-west neemt de windsnelheid enorm toe in de straat. Hierdoor wordt de luchtkwaliteit bij normale zomerweer veel beter dan bij extreme zomerweer. Bij normale zomerweer is de luchtkwaliteit in een hogere street canyon gering beter (verwaarloosbaar) dan in een lagere straat, omdat de wind sneller in de straat waait en hierdoor voor voor verschoning van de lucht zorgt. Bij een extreme dag is vindt het tegenovergesteld plaats (lagere wind uit het oosten-noordoosten), waarbij de luchtkwaliteit slechter wordt met hoge gebouwen. Luchtkwaliteit is veel beter bij normale zomerweer dan bij extreme zomerweer (2-3 microgram per m 3 lagere concentratie). Bij extreme zomerweer is het beter om een bredere straat te hebben. hitte: Het verschil tussen de twee geometries is overdag opvallend (1 C warmer met een bredere straat), maar is s nacht s niet meer te zien (<0,1 C verschil). Bij normale zomer weeromstandigheden verandert de conclusie over hitte niet (een bredere straat wordt warmer, vooral overdag). 25

26 Overzicht L=150m oost-west extreme dag Geometrie In deze twee A4 s zijn bovenaanzichten en doorsnedes van de gemodelleerde straten weergegeven. De PM2.5-concentratie (17.00), temperatuur (17.00) en windsnelheid (17.00) zijn weergegeven voor oostwest georiënteerde straten, gemodelleerd op een extreme hittegolf dag. Er zijn twee geometries gemodelleerd, zie onderstaande tabel, waarbij hoogte en breedte ongewijzigd blijven. De lengte van de straat is in de eerste A4 150 meter, in de tweede A4 300 meter. Resultaten Uit deze twee overzichten blijkt het volgende: Luchtkwaliteit Er is in een straat van 150 meter lang geen ophoping van fijnstof te zien, oftewel de luchtkwaliteit met een straatlengte van 150m is gelijk als met een straatlengte van 50m ; Er is in een straat van 300 meter lang wel ophoping van fijnstof te zien, oftewel de luchtkwaliteit met een straatlengte van 300m is slechter dan met een straatlengte van 50m of 150m ; Hitte De temperatuur in de straat neemt toe met de straatlengte; Wind De windsnelheid in de straat neemt af met de straatlengte, wat nadelige gevolgen heeft voor luchtkwaliteit en hitte (zie bovenstaande punten) 26

27 LUCHT HITTE WIND

28 28

29 Resultaten expertensessie inrichtingsmaatregelen Doel van deze expertsessie: het inschatten van de effectiviteit van mogelijke ruimtelijke ingrepen voor Vlaamse Streetcanyons vanuit 3 gezondheidsthema s, hitte, geluidshinder en luchtkwaliteit. Gestreefd werd te zoeken naar ruimtelijke ingrepen die op alle 3 de thema s effectief zijn. Aanpak: Op basis van de literatuurstudie en de resultaten van de gemodelleerde ruimtelijke strategieen is een aantal kansrijke principes met verschillende varianten op een overzichtsplaat gezet. Hierop heeft iedere expert aangegeven welke mate van effectiviteit deze ingreep zal hebben, op een schaal van -, 0, +, waarbij zeer sterk negatieve of positieve effecten zijn aangeduid met -- of ++, en zeer beperkte negatieve of positieve effecten met 0- of 0+. Dit gebeurde in onderlinge discussie waarbij de beïnvloeding van effectiviteit tussen de gezonheidsthema s werd benut om de scores aan te scherpen. Vanwege het belang van de orientatie van de straat voor met name schaduw en luchtdoorstroming is voor sommige varianten apart gescoord voor Oost-West of voor Noord-Zuid orientatie. De expertensessie vond plaats op donderdag 30 november 2018 bij Witteveen+Bos Den Haag Aanwezige experts Wageningen Universiteit dr.ir. Gert-Jan Steeneveld hitte, klimaat Witteveen+Bos Robbert Cremers, MSc. luchtkwaliteit Witteveen+Bos ing. Gerard Krone geluid Wageningen Universiteit dr. dipl.ing. Sanda Lenzholzer stedelijk ontwerp Witteveen+Bos Alexander Gaydadjiev, MSc. stedelijk ontwerp Witteveen+Bos ir. Hugo Cortial modellering Witteveen+Bos Sofie Depauw stedelijk ontwerp Witteveen+Bos ir. Inge van den Berg milieu Witteveen+Bos Reinoud de Oude, MSc. klimaat 29

30 AANPASSEN BOUWLAAG KOPPELEN LUCHTSTROMEN 30

31 VOORSTRAATGEVEL AANPASSEN STRAATMEUBILAIR STREETCANYONS - RESULTATEN INTERNE WERKSESSIE Legenda - expert judgement hitte luchtkwaliteit geluid(overlast) 31

32 GROENBLAUWE INRICHTING AANPASSEN RIJBAANHOOGTE

33 COMBINATIE VAN MAATREGELEN Legenda - expert judgement hitte luchtkwaliteit geluid(overlast)

34

35

36