Ministerie van Verkeer en Waterstaat jklmnopq Dienst Weg- en Waterbouwkunde Akoestische effecten van het toepassen van hellende geluidschermen
2
Colofon Publicatienummer DWW-23-85 Contractnummer DWW 1416 Titel Opdrachtgever RWS Dienst Weg- en Waterbouwkunde Van der Burghweg 1 Postbus 544 26 GA Delft Projectleiding Ing. J.A.M. Mank Begeleidingsgroep ir. C.J. Padmos ing. J.J. van Ettinger ing. J.C.J. Oostveen ir. J.W. Niggebrugge ir. D.G. de Gruijter Auteurs dr.ir. A.C. Geerlings ir. M.H.A. Janssens ir. A.R. Eisses (Rijkswaterstaat, Delft) (Rijkswaterstaat, Delft) (Rijkswaterstaat, Directie Zuid Holland) (Rijkswaterstaat, Directie Utrecht) (Kupers & Niggebrugge) (Ministerie VROM) (TNO TPD, Delft) (TNO TPD, Delft) (TNO TPD, Delft) Datum publicatie Augustus 23 Trefwoorden Geluidsschermen Aantal blz. 99 Prijs: voor V&W gratis, voor anderen 15,- Samenvatting In de jaren 9 is in opdracht van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde door TNO TPD een schaalmodelonderzoek en een rekenstudie uitgevoerd naar de effecten van reflecterende hellende geluidschermen. Hieruit bleek dat dit type schermen een goed alternatief kunnen zijn voor de (meer onderhoudsgevoelige) verticale absorberende geluidschermen. Dat heeft er toe geleid dat meer en meer hellende geluidschermen werden en worden toegepast. Om ook de effecten op grotere afstanden en voor verschillende situaties, wegdektypen en hellingshoeken te kennen, is door TNO TPD een hybride rekenmodel ontwikkeld. Met dit model zijn een groot aantal varianten doorgerekend. Daarnaast is een systematiek ontwikkeld om het akoestische effect van een bepaalde situatie met een hellend geluidscherm te combineren met een berekening volgens de Standaard Rekenmethode 2 uit het Rekenen Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai. In dit onderzoek is aangetoond dat een hellend scherm gunstiger is dan een reflecterend verticaal scherm en dat bij gelijke hellingshoek een achterover hellend scherm gunstiger is dan een voorover hellend scherm. 3
Dit werkdocument wordt uitgegeven om geïnteresseerden de gelegenheid te bieden om van de voortgang van het desbetreffend onderzoek kennis te nemen. Benadrukt wordt dat de gezichtspunten in dit werkdocument niet noodzakelijk overeen behoeven te komen met de officiële gezichtspunten of het beleid van de directeur-generaal van Rijkswaterstaat. Met de in dit werkdocument gegeven informatie dient derhalve met de nodige voorzichtigheid te worden omgegaan, aangezien de hierin vermelde conclusies in de loop van verder onderzoek of anderszins mogelijk herzien dienen te worden. Het Rijk sluit iedere aansprakelijkheid uit voor schade die het gebruik van de in dit werkdocument opgenomen gegevens mocht voortvloeien. 4
Inhoudsopgave Samenvatting 7 1 Inleiding 9 2 Opzet van het onderzoek 11 2.1 Doel van het onderzoek 11 2.2 Configuratieparameters 11 2.2.1 Parametervariaties 11 2.2.2 Berekende varianten 12 2.2.3 Niet-berekende varianten 12 2.2.4 Uitgesloten varianten 12 2.3 Meteorologische invloeden 13 2.3.1 Buigen van geluidstralen 13 2.4 Beknopte achtergrond van de toegepaste rekenmodellen 13 2.4.1 Het stralenmodel TOMAS 13 2.4.2 Het PE eindige differentie model 14 2.4.3 Koppeling TOMAS-PE 14 3 Beschouwing van de invoergegevens 15 3.1 Inleiding 15 3.2 Positionering van de schermtop 15 3.3 Weggeometrie en bronpositie 16 3.4 Waarneemposities 17 3.5 Frequentiegebied 17 3.6 Akoestische eigenschappen van wegdektypen 17 3.7 Akoestische eigenschappen van absorberende schermen 17 3.8 Akoestische eigenschappen van de bodem achter het scherm 18 3.9 Luchtabsorptie 18 3.1 Brongegevens: huidige emissiekentallen 18 4 Resultaten 21 4.1 Inleiding 21 4.2 Enkelvoudige schermen aan de overzijde van de weg 21 4.3 Schermen aan beide zijden van de weg 22 4.4 Effecten bij verschillende typen wegdek 23 4.5 Effecten bij verschillende wegbreedten 23 4.6 Effecten bij verhoogde wegligging 23 4.7 Effecten bij verdiepte wegligging 24 4.8 Effecten van akoestische eigenschap van de bodem tussen scherm en waarnemer 25 4.9 Effecten van hellende uitvoeringen bij grote waarneemafstanden 26 5 Toepassing van de resultaten 27 5.1 Procedure 27 5.2 Beperkingen van het toepassingsgebied 27 5.3 Interpolatie en extrapolatie van schermhoogten 27 5.4 Interpolatie en extrapolatie van hellingshoeken 27 5.5 Interpolatie voor tussenliggende waarneemposities 28 5.6 Ongelijke schermhoogten 28 5.7 Ongelijke schermtypen 28 5.8 Weggeometrie en afstand tussen scherm en rijlijnen 29 5.9 Verkeerssamenstelling, verkeersintensiteit en rijsnelheden 29 5.1 Bodem achter het scherm 29 5.11 Schermen in de vorm van rijbaanscheidingen 29 5.12 Gebogen schermen 3 5
5.13 Toepassingen in railverkeer 3 6 Conclusies 31 7 Aanbevelingen 33 7.1 Electronische database 33 7.2 Andere schermvormen 33 7.3 Richtlijn voor toepassing van hellende schermen 33 Referenties 35 Bijlage A: Overzicht van de onderzochte varianten Bijlage B: Nomogrammen voor schermvarianten Bijlage C: Studie naar de invloed van het wegdektype op de correctietermen Bijlage D: Nomogrammen voor varianten van wegdektypen 6
Samenvatting Naast de vanouds bekende vlakke, verticale geluidschermen worden langs de Nederlandse autosnelwegen veelvuldig schermen met een meer gecompliceerde vormgeving toegepast. Naast esthetische overwegingen zijn de overwegingen hiertoe van akoestische aard; door de hellende stand kunnen de geluidreflecties zodanig worden gericht dat zij geen negatieve effecten voor de geluidbelasting opleveren aan de zijde van de weg die niet door het geluidscherm wordt afgeschermd. Uit voorafgaande studies is gebleken, dat hellende schermen een goed alternatief kunnen zijn voor absorberende schermen. Een van de vragen voor de huidige studie is in hoeverre de gunstige effecten van hellende schermen behouden blijven op grote afstand. Immers, het is denkbaar dat onder invloed van de meteorologische condities de reflecties van het hellende scherm toch weer het waarneemgebied bereiken. Verder bestaat er de behoefte om situaties waarbij sprake is van toepassing van hellende schermen te kunnen combineren met de Standaard Rekenmethode 2 uit het Reken- en Meetvoorschrift Verkeerslawaai. Deze rekenmethode is niet ingericht om de effecten van hellende schermen te berekenen. De Dienst Weg- en Waterbouwkunde heeft daarom opdracht gegeven om met behulp van een koppeling tussen twee geavanceerde rekenmodellen voor de geluid overdracht, TOMAS en PE, een studie te verrichten naar de effecten van hellende schermen bij verkeerswegen. Deze berekeningen zijn uitgevoerd voor een reeks uitgangssituaties (waarbij al dan niet al een scherm aanwezig is aan de waarneemzijde) en voor een reeks (hellende) schermvarianten. Diverse eigenschappen van zowel de referentiesituatie als van de schermen zijn daarbij gevarieerd: type wegdek, aantal rijbanen van de weg, type bodem achter het scherm, verhoogde en verdiepte ligging en hoogte en helling van het scherm. Onder representatieve meteorologische condities is de overdracht bepaald voor ontvangstposities variërend in hoogte tot 5 meter en in afstand tot 2 km. Er is hierbij rekening gehouden met reflecties en diffracties aan de schermen. De belangrijkste bevindingen uit het onderzoek zijn: De meteorologische aspecten blijken voor de hellende schermen niet ongunstiger uit te pakken dan voor verticale schermen. Bij gelijke positie van de schermtop, kan de volgende rangorde van schermvarianten worden opgesteld (van gunstig naar minder gunstig): 2 o achterover hellend; 2 o voorover hellend; absorberend / 1 o achterover hellend; 1 o voorover hellend; reflecterend verticaal. Bij gelijke positie van de schermtop en bij gelijke hellingshoek is een achterover hellend scherm gunstiger dan een voorover hellend scherm. De invloed van het wegdektype op de immissieverhoging als gevolg van plaatsing van een scherm aan de overzijde (ten opzichte van de waarnemer) van de weg is verwaarloosbaar. Bij verhoogde en verdiepte ligging van de weg worden op hoofdlijnen dezelfde resultaten gevonden als bij ligging op maaiveldhoogte. Het bodemtype tussen scherm en waarnemer heeft slechts een geringe invloed op verschillen tussen schermvarianten onderling. Voor waarneemposities bij de grond (< 5 m) is er wel enige invloed van het type bodem achter het scherm: bij een akoestisch harde bodem is een voorover hellend scherm minder gunstig. Het onderzoek heeft geleid tot correctietermen C variant voor een groot aantal schermvarianten bij een weg op maaiveld, alsmede bij verhoogde en verdiepte wegliggingen. De correctietermen, uitgedrukt in ééngetalsaanduidingen in db(a), kunnen gebruikt worden om effecten van eenvoudige (aan één zijde van de weg geplaatste) verticale schermen (berekend met bijvoorbeeld een Standaard Rekenmethode volgens het Reken- en Meetvoorschrift) te vertalen naar complexe hellende schermvarianten. 7
8
1 Inleiding Naast de vanouds bekende vlakke, verticale geluidschermen worden langs de Nederlandse autosnelwegen veelvuldig schermen met een meer gecompliceerde vormgeving toegepast. Reeds in de tweede helft van de jaren 8 werd in toenemende mate gebruik gemaakt van schermen die geheel of gedeeltelijk onder een hoek met de verticaal werden geplaatst. Naast esthetische overwegingen waren de overwegingen hiertoe van akoestische aard; door de hellende stand kunnen de geluidreflecties zodanig worden gericht dat zij geen negatieve effecten voor de geluidbelasting opleveren aan de zijde van de weg, die niet door het geluidscherm wordt afgeschermd. Veelal worden achterover, d.w.z. van de weg af, hellende schermen toegepast, maar in sommige gevallen ook voorover, naar de weg toe, hellende schermen. De wettelijk voorgeschreven Standaard Rekenmethode 2 (SRM 2) [1] kan niet worden gebruikt voor het berekenen van de akoestische effecten van hellende schermen, omdat de methode daarin niet voorziet. Teneinde de akoestische effecten van dergelijke schermen in berekeningen te kunnen meenemen is in 1989 en 199 een eerste onderzoek uitgevoerd [2] in opdracht van Rijkswaterstaat, Dienst Weg- en Waterbouwkunde. In het onderzoek werden de effecten van hellende schermen vergeleken met die van absorberende schermen. Beide schermvormen kunnen worden ingezet om een toename van de geluidbelasting door reflecties tegen schermen tegen te gaan. Het onderzoek van 1989 werd daarom in de 1 e fase uitgevoerd door middel van metingen in een schaalmodel [4]. In 1985 was al eerder onderzoek gedaan aan verdiepte liggingen [3], gebruik makend van een schaalmodel. Om nog meer systematische parametervariaties te kunnen bestuderen is daaraan een rekenstudie met het rekenmodel TOMAS toegevoegd [5]. De samengevoegde resultaten leverden interessante conclusies op over de toepassingsmogelijkheden van hellende schermen: ze bleken een aantrekkelijk en vaak goedkoper alternatief voor absorberende schermen. Bij vele geometrieën waren de effecten bovendien gunstiger dan die van de doorsnee absorberende schermen. Er bleef echter één punt open: de effecten op grotere afstand (> 15 m) waren niet onderzocht, omdat noch in het schaalmodel noch in TOMAS de invloed van meteorologische omstandigheden (wind en temperatuur) kon worden meegenomen. Het is voorstelbaar dat voor grotere afstanden de voordelen van hellende schermen afnemen, omdat de reflecties via het hellende scherm door onregelmatigheden in de atmosfeer uiteindelijk toch gedeeltelijk weer in het waarneemgebied kunnen komen. Er is vervolgens een voorstudie uitgevoerd naar de mogelijkheid om de meteo- invloeden in het onderzoek te betrekken [6]. Na een eerste opzet bestaande uit een combinatie van SRM 2 en TOMAS is een gewijzigd voorstel gedaan, waarin een koppeling van TOMAS en PE werd uitgewerkt [7]. De rekenmethodiek PE ("parabolic equation") is gebaseerd op een (parabolische) vereenvoudiging van de golfvergelijking en is door de TNO TPD geïmplementeerd ten behoeve van overdrachtsberekeningen over grote afstand van militair schietgeluid. Met deze uitgangspunten is het onderzoek naar de effecten van hellende schermen op grotere afstand uitgevoerd, overeenkomstig een door DWW opgesteld projectplan [8], en een voorstel tot onderzoek van TNO TPD [9]. Bij het evalueren van de effecten is gerekend tot 2 km afstand in verband met vragen over stiltegebieden [1]. Naast het effect van de meteorologische condities is ook het onderzochte aantal configuraties uitgebreid ten opzichte van het onderzoek uit 1989, bijvoorbeeld met verhoogde of verdiepte ligging, verschillende wegdektypen, hellingshoeken tot 2 graden e.d. In hoofdstuk 2 van dit rapport wordt de opzet van het onderzoek en de keuze voor de diverse varianten besproken. In hoofdstuk 3 worden de uitgangspunten en invoergegevens voor de berekeningen gegeven. Hoofdstuk 4 geeft een samenvatting en bespreking van de resultaten. In hoofdstuk 5 wordt aangegeven voor welk toepassingsgebied de resultaten 9
kunnen worden gebruikt. Tenslotte worden in hoofdstuk 6 conclusies en aanbevelingen gegeven. In bijlage A is een overzicht gegeven van de varianten die berekend zijn. De resultaten van de berekeningen zijn gegeven in bijlage B en C. Bijlage D geeft een aantal voorbeeldberekeningen van het effect van het wegdektype op de combinatie van de geluidemissie van de bron en de geluidoverdracht. De inhoud van dit rapport is tot stand gekomen in overleg met een begeleidingscommissie, bestaande uit de volgende personen: ing. J.A.M. Mank ir. C. Padmos ing. J.J. van Ettinger ing. J.C.J. Oostveen ir. J.W. Niggebrugge ir. D.G. de Gruijter (Rijkswaterstaat DWW, projectleider) (Rijkswaterstaat DWW) (Rijkswaterstaat, directie Zuid Holland) (Rijkswaterstaat, directie Utrecht) (Kupers & Niggebrugge) (Ministerie VROM) 1
2 Opzet van het onderzoek 2.1 Doel van het onderzoek Het eerste doel van het onderzoek is de analyse in algemene zin van het (nadelige) akoestische effect van het plaatsen van een (hellend) scherm aan de overzijde van de weg (vanuit de waarneempositie gezien) op afstanden tot 2 km. Het kan hierbij gaan om een situatie waarbij de weg aan waarneemzijde niet is afgeschermd of een situatie waarbij de weg wel is afgeschermd aan de waarneemzijde. Daarnaast dient het onderzoek een mogelijkheid te creëren om het akoestische effect van hellende schermen te kunnen combineren met berekeningen volgens de Standaard Rekenmethode 2 (SRM 2) uit met Reken- en Meetvoorschrift Verkeerslawaai (RMV). Hierbij wordt uitgegaan van de systematiek, zoals is weergegeven in Figuur 1.1. Met behulp van de rekenmodellen TOMAS en PE wordt het effect van het toepassen van een bepaalde configuratie van een hellend scherm bepaald. Dit effect wordt uitgedrukt als een correctie ten opzichte van een referentiesituatie. De referentiesituatie is daarbij steeds een configuratie die ook met SRM 2 kan worden berekend. Hierdoor is het mogelijk de in deze studie bepaalde correcties later te gebruiken in combinatie met uitkomsten van SRM 2- berekeningen 1. Project hellende schermen (TOMAS/PE) Geluidniveau in referentie situatie Geluidniveau bij variant met afscherming Correctieterm: Variant t.o.v. Referentie = SRM 2 (recht scherm) Geluidniveau in referentie situatie Toepassen van de correctieterm Geluidniveau bij variant met afscherming Figuur 2.1: Toepassing van de resultaten van het onderzoek in combinatie met SRM 2. 2.2 Configuratieparameters 2.2.1 Parametervariaties De correctie uit figuur 1.1 zal in principe afhangen van zowel de configuratie van het hellende scherm (de variant uit figuur 2.1) als van de referentiesituatie waarmee wordt vergeleken. Ten einde de resultaten voor diverse situaties te kunnen toepassen, zijn de berekeningen uitgevoerd voor diverse waarden van de parameters behorende bij de referentiesituatie en de configuratie met hellend scherm (in overleg met de opdrachtgever). 1 Opmerking: SRM 2 heeft slechts een beperkte nauwkeurigheid, met name voor grotere afstanden. Het onderzoek naar hellende schermen richt zich op het effect van hellende schermen als zodanig en niet op mogelijke beperkingen van SRM 2 op grotere afstand. 11
In Tabel 2.1 is een samenvatting gegeven van deze parameters. Tevens zijn de waarden aangegeven die achtereenvolgens voor deze parameters gehanteerd zijn. Er zijn vijf parameters die de referentiesituatie beschrijven: - de weg aan de waarneemzijde is al dan niet afgeschermd; - het wegdektype; - het aantal rijbanen (ofwel de breedte) van de weg; - de verticale ligging van de weg; - het bodemtype tussen de weg en de waarnemer. Voor de configuratie met hellende schermen zijn drie parameters gevarieerd: - de hoogte van het scherm ten opzichte van het wegdek; - de helling van het scherm; - het al of niet absorberend zijn van het scherm. Tabel 2.1 Overzicht van parametervariaties die in het onderzoek opgenomen zijn. Eigenschappen van de referentieconfiguratie Eigenschappen van de schermen ( variant ) Parameter Situatie aan de waarneemzijde van de weg Wegdektype Aantal rijstroken Verticale ligging Bodem (tussen weg en waarnemer) Helling [graden] Akoestische eigenschap Mogelijke waarde van de parameter Vrij of Afgeschermd ZOAB, DAB of DZOAB 2x3, 2x2 of 2x4 Maaiveld,Verhoogd of Verlaagd Gras, Hard (=geen), 3, 6 of 9 meter -2 (naar de weg toe hellend), -1,, 1 (van de weg af hellend) of 2 graden Reflecterend of Absorberend 2.2.2 Berekende varianten Op basis van Tabel 2.1 kunnen vele combinaties referentie/variant worden gemaakt (duizenden). Hieruit zijn 49 combinaties geselecteerd. Een overzicht hiervan is gegeven in bijlage A. De meest gehanteerde referentiesituatie is een weg van 2x3 rijstroken met ZOAB wegdek op maaiveld, met een grasbodem tussen weg en ontvanger. Voor deze situatie zijn een groot aantal mogelijke schermvarianten doorgerekend. Voor de andere referentiesituaties zijn steeds een beperkt aantal schermvarianten doorgerekend. 2.2.3 Niet-berekende varianten Uitgaande van de lijst van berekende varianten kunnen ook uitspraken worden gedaan voor een aantal varianten die niet expliciet berekend zijn. Deze vorm van extrapolatie bleek tijdens het project bijvoorbeeld toepasbaar op varianten van wegdektypen. Voor het toepassen van de correctietermen op andere varianten wordt verwezen naar hoofdstuk 5. 2.2.4 Uitgesloten varianten Het hier beschreven onderzoek omvat alleen varianten van rechte hellende schermen. Gekromde schermen vallen hier niet onder en zijn dus uitgesloten. 12
Bijzondere schermvormen zoals overhuivingen, luifels en deels overdekte tunnelbakken worden in een apart DWW onderzoek behandeld [26, 27] en maken geen deel uit van het hier gepresenteerde onderzoek. 2.3 Meteorologische invloeden Een belangrijk aspect is de invloed van de meteorologische omstandigheden op de akoestische effecten van (hellende) schermen. Met name voor de grotere afstanden zouden de meteo-condities een (nadelig) effect kunnen hebben op het effect van hellende schermen. Er wordt in de berekeningen steeds uitgegaan van een eindsituatie conform de Standaard Rekenmethode 2 (SRM 2), dus de windrichting is van de weg naar de waarnemer toe. Dergelijke situaties leveren de hoogste geluidniveaus op en zijn daardoor bepalend voor de over een lange tijd gemiddelde geluidbelasting. 2.3.1 Buigen van geluidstralen Een belangrijk effect van meewindcondities tussen bron en ontvanger is dat de geluidpaden naar de bodem toe buigen. Hierdoor is de effectiviteit van een geluidsscherm onder meewindcondities minder dan in een neutrale atmosfeer. Onderstaande figuur 2.2 brengt dit effect in beeld. Op grotere afstanden dragen meervoudige bodemreflecties bij tot de geluidbelasting. Het effect van meewind is ook in berekeningen volgens SRM 2 verdisconteerd. Meewind Bron * Figuur 2.2: Het buigen van het geluidveld naar de bodem toe als gevolg van meewindcondities en het ontstaan van meervoudige bodemreflecties. 2.4 Beknopte achtergrond van de toegepaste rekenmodellen Om de invloed van reflecties en diffracties, alsmede meteorologische condities en door het scherm verstoorde geluidsnelheidsprofielen over grote afstanden te kunnen kwantificeren, zijn twee geavanceerde rekenmodellen als tweetrapsraket gecombineerd tot één rekenmethode. De twee rekenmodellen zijn TOMAS en PE. Elk rekenmodel heeft zijn eigen specifieke toepassingsgebied dat op deze wijze in acht wordt genomen. 2.4.1 Het stralenmodel TOMAS Het rekenmodel TOMAS is gebaseerd op een hoogfrequent-benadering waarbij gebruik gemaakt wordt van de stralentheorie. Het geluidgolfveld wordt door middel van golffronten gerepresenteerd met de straal als normale component van het golffront. Reflecties en diffracties van stralen aan objecten worden berekend met gevalideerde theoretische modellen. In het rekenmodel TOMAS wordt uitgegaan van een homogene atmosfeer en dus van rechte stralen. Hierdoor is het model beperkt in geldigheid met betrekking tot de afstand van bron tot waarnemer en de heersende meteorologische condities. TOMAS is in de hier toegepaste rekenmethode alleen meegenomen om in de onmiddellijke nabijheid van de weg de reflecties en diffracties op een zo nauwkeurig mogelijke wijze te berekenen. Referenties 11 t/m 13 geven verwijzingen in de vakliteratuur met betrekking tot TOMAS. 13
2.4.2 Het PE eindige differentie model Complementair aan TOMAS is gebruik gemaakt van het rekenmodel PE. PE staat voor Parabolic Equation en verwijst naar de numerieke formulering die de geluidvoortplanting stapsgewijs en in één propagatierichting uitvoert. Het PE model is uitermate geschikt voor overdrachtsberekeningen over grote afstand waarin de effecten van meteorologische condities nauwkeurig kunnen worden meegenomen. In vergelijking met TOMAS heeft PE minder mogelijkheden om reflecties en diffracties in rekening te brengen. Het PE model wordt daarom alleen ingezet om te onderzoeken of de akoestische effectiviteit van maatregelen zoals het hellend plaatsen van schermen ook tot op grote afstand behouden blijft. Referenties 14 t/m 16 geven verwijzingen in de vakliteratuur met betrekking tot het PE model. 2.4.3 Koppeling TOMAS-PE In het gekoppelde of hybride rekenmodel wordt eerst met TOMAS de invloed van reflecties en diffracties ten gevolge van de bronpositie en de schermgeometrie berekend. De koppeling van TOMAS en PE vindt plaats via de doorgifte van een kolom met complexe drukken berekend door TOMAS, voor ontvangstposities kort achter het scherm. Het PE model berekent vervolgens het tweede deel van de overdracht naar waarneemposities op grotere afstand en brengt daarbij de invloed van de meteorologie in rekening. Figuur 2.4 geeft een schematische weergave van de rolverdeling tussen TOMAS en PE. De opzet van de hybride rekenmethode is nader beschreven in het deelrapport HAG-RPT-98166 [3]. Stap 1: TOMAS berekeningen scherm γ * Kolom O O O O O O geluidbron O O O wegdek O Stap 2: PE berekeningen scherm γ * geluidbron wegdek Kolom O O O O O O O O O O windrichting Figuur 2.4: Schematische weergave van de rolverdeling TOMAS en PE in het toegepaste hybride rekenmodel. O 14
3 Beschouwing van de invoergegevens 3.1 Inleiding Behalve de beschrijvende parameters (zie tabel 2.1) die onderwerp van het onderzoek zijn, zijn er nog diverse overige parameters die worden vastgelegd om de berekeningen te kunnen uitvoeren. Dit hoofdstuk geeft hiervan een overzicht. 3.2 Positionering van de schermtop Bij vergelijking tussen een al of niet hellende schermvariant is de positie van de schermtop (voor schermen van gelijke hoogte) constant gehouden. De positie van de schermtop is primair van belang voor de effectiviteit van het scherm. Immers, voor de geluidbelasting achter het scherm is de loodrechte afstand van het ontvangstpunt tot de zichtlijn bepalend; zie figuur 3.1. Verticaal scherm Hellend scherm zichtlijn loodrechte afstand zichtlijn loodrechte afstand Figuur 3.1: Bij het rekenkundig vergelijken van varianten (verticaal scherm - hellend scherm) is het aan te bevelen zoveel mogelijk de zichtlijn constant te houden. In het algemeen geldt: Bij gelijke positie van de schermtop is de schermwerking van een verticaal scherm, al dan niet absorberend, gelijkwaardig aan die van een hellend scherm 2. De invloed van de helling is dus niet zozeer te verwachten voor waarnemers aan de afgeschermde zijde van het scherm, maar juist voor de waarnemers aan de reflectie -zijde van het scherm. Om de akoestische invloed van de helling als zodanig te onderzoeken is het dus van belang de zichtlijn daarbij niet te verstoren. Om deze reden is ervoor gekozen de positie van de schermtop constant te houden. Dit houdt in dat in geval van een hellend scherm alleen de voet van het scherm verplaatst wordt op de wijze die in figuur 3.1 is weergegeven. Hierbij moet aangetekend worden dat het in de praktijk zo kan zijn dat bij de keuze tussen een verticaal scherm en een hellende variant in het ontwerp de voet gefixeerd blijft en de top wijkt. In dat geval treden er dus twee effecten tegelijkertijd op: een verplaatsing van de schermtop en een beïnvloeding van reflecties vanwege de helling. De verandering van de afscherming als gevolg van verplaatsing van de schermtop kan met SRM 2 worden gekwantificeerd. Overigens wordt dit effect verdisconteerd bij het berekenen van de geluidbelasting volgens het schema van figuur 2.1, door in de referentiesituatie de top van het verticale scherm op dezelfde plaats te houden als de top van het hellende scherm. 2 Er is een uitzondering voor situaties waarbij de waarneemposities op kortere afstanden (< 5 m) van het scherm zijn gelegen. Meestal zijn dit echter geen waarneemposities waarvoor de geluidbelastingen relevant zijn. Deze uitspraak geldt ook niet in geval van een uitzonderlijke mate van afscherming zoals bij een overhuiving. 15
3.3 Weggeometrie en bronpositie De meeste berekeningen zijn uitgevoerd voor een 2x3-rijstrooks autosnelweg. De invoer van de weggeometrie in het rekenmodel TOMAS is afgeleid uit de ROA richtlijn [2] en de Handleiding akoestisch onderzoek wegverkeer - april 1994 [21]. In de TOMAS/PE-berekeningen is het aantal bronlijnen gereduceerd tot één bronlijn per rijbaan op een positie tussen de rijlijnen 1 en 2. Onderstaande figuur 3.2 schetst de ingevoerde weggeometrie. 2, m 1,8 m SCHERM 7,4 m 3,6 m 3,5 m 3,6 m 3,35 m 2,25 WEGAS * MIDDENBERM Figuur 3.2: Geometrie afgeleid uit de ROA richtlijn, zoals ingevoerd in het rekenmodel TOMAS. De autosnelweg wordt in de berekeningen gerepresenteerd door twee bronlijnen op 1,8 meter uit de wegas. De posities liggen tussen de rijstroken 1 en 2 van een rijbaan bestaande uit 3 rijstroken met respectievelijke breedten van 3,6 m, 3,5 m en 3,6 m. De vluchtstrook heeft een breedte van 3,35 m en de vluchtruimte is 2,25 m breed. De middenberm heeft een totale breedte van 7,4 meter. De bronhoogte is,75 m en is daarmee in overeenstemming met SRM 2. Als alternatief zijn ook berekeningen uitgevoerd voor 2x2 en 2x4 rijstroken, zie figuur 3.3 en 3.4. 16,7 m 7,2 m SCHERM 7,4 m 3,6 m 3,6 m 3,55 m 2,25 WEGAS * MIDDENBERM Figuur 3.3: Geometrie in geval van 2x2 rijstroken. 26,9 m 17,7 m SCHERM 7,4 m 3,35 m 3,6 m 3,5 m 3,5 m 3,6 m 3,4 m 2,25 WEGAS * MIDDENBERM Figuur 3.4: Geometrie in geval van 2x4 rijstroken. 16
3.4 Waarneemposities De berekeningen zijn uitgevoerd voor een waarneemgebied vanaf 25 m tot 2 km afstand van de wegas en van maaiveld tot 5 m hoogte, zie figuur 3.5. wegas 5 m waarneemgebied afscherming afscherming 2 km links rechts Figuur 3.5: Schematische weergave van het berekeningsbereik (niet op schaal). In bijlage B zijn de resultaten voor dit gebied tot 6 m steeds grafisch weergegeven. Numeriek worden de resultaten gegeven voor afstanden van 5 m, 1 m, 2 m, 4 m, 6 m, 1 m en 2 m uit het hart van de weg en voor waarneemhoogten van 1,5 m, 5 m, 1 m, 2 m en 3 m. Verder is in figuur 3.5 ook het gebruik van de termen links en rechts in dit rapport gedefinieerd. Schermen rechts van de weg geplaatst geven een afschermend effect voor het waarneemgebied. Schermen links van de weg geven mogelijk aanleiding tot een verhoogde geluidbelasting als gevolg van reflecties. 3.5 Frequentiegebied De berekeningen zijn uitgevoerd in het frequentiegebied vanaf 63 Hz tot 16 Hz zodat de octaafband van 1 Hz volledig is meegenomen. De 2 Hz octaafband wordt bepaald door extrapolatie van de berekende spectrale overdrachtsfuncties (zie deelrapport [3]). 3.6 Akoestische eigenschappen van wegdektypen In het onderzoek zijn berekeningen uitgevoerd voor drie wegdektypen: dicht asfaltbeton (DAB), zeer open asfaltbeton (ZOAB) en dubbellaags asfaltbeton (DZOAB). Bij het vertalen van deze wegdektypen in akoestische parameters voor het rekenmodel TOMAS is uitgegaan van geluidabsorptiemetingen aan deze wegdekken. Uitgaande van deze metingen zijn parameters van akoestische impedantiemodellen gevonden. Deze impedantiemodellen worden in de TOMAS berekeningen meegenomen bij berekeningen van reflecties in het wegdek. In het deelrapport HAG-RPT-98166 [3] zijn figuren opgenomen met de spectrale absorptiecoëfficiënten waarvan is uitgegaan overeenkomstig [18]. Referenties 17 t/m 19 geven verwijzingen in de vakliteratuur met betrekking tot de wegdek-absorptiemodellen. 3.7 Akoestische eigenschappen van absorberende schermen Bij de definitie van absorberende varianten is uitgegaan van een goed absorberend materiaal. De kwaliteit van de akoestische eigenschappen wordt uitgedrukt in db(a). De in dit onderzoek toegepaste absorptiegraad komt overeen met DL α =1 db(a) (oude notatie L A, α,str). Dit betekent dat door het absorberende oppervlak gereflecteerd geluid 1 db(a) 17
verzwakt zal zijn ten opzichte van het invallende geluid, bij een gemiddeld spectrum voor (niet afgeschermd) verkeerslawaai. Tabel 3.1 toont de absorptiecoëfficiënten voor de verschillende octaafbanden. De waarden van de akoestische parameters in het rekenmodel TOMAS (stromingsweerstand, porositeit, laagdikte en structuurfactor) zijn uit onderstaande geluidabsorptiecoëfficiënten afgeleid. De verzwakking is niet constant over het gehele frequentiespectrum. In het algemeen zal de absorberende werking in de praktijk bij lage frequenties minder zijn dan bij hoge frequenties. Het gevolg is dat daar waar het laagfrequente deel van het immisiespectrum bepalend wordt, zoals op grote afstand of bij een hoge mate van afscherming, absorberende schermen in de praktijk relatief minder effectief zijn. In deze gevallen kunnen hellende schermen beter presteren. Ook bij een spectrale verschuiving van het emissiespectrum naar lagere frequenties (ZOAB/DZOAB wegdektype of meer zwaar vrachtverkeer) zal de effectiviteit van het absorberende scherm afnemen. Tabel 3.1: Geluidabsorptiecoëfficiënten voor absorberende schermen. Octaafband-middenfrequentie [Hz] 63 125 25 5 1 2 4 8 Absorptie coëfficiënt (α),2,46,76,96,99,99,99,99 3.8 Akoestische eigenschappen van de bodem achter het scherm In de berekeningen wordt de bodem achter het scherm in de PE berekeningen als een homogene bodem gemodelleerd (type grasbodem). De bodem wordt daarbij vlak verondersteld. Mogelijke effecten als gevolg van een meer geaccidenteerd terrein worden niet meegenomen in deze studie. Wel zijn een aantal berekeningen opgenomen met een volledig reflecterende bodem achter het scherm. 3.9 Luchtabsorptie De luchtabsorptie wordt in de berekeningen verdisconteerd volgens ISO-norm ISO-9613-1 [22]. 3.1 Brongegevens: huidige emissiekentallen De correctieterm uit figuur 2.1 zal in de meeste gevallen een frequentieafhankelijke grootheid zijn. Teneinde deze correctie als een ééngetalswaarde (in db(a)) uit te drukken, is het van belang de verschillende frequentiebanden te wegen volgens een relevant emissiespectrum. De emissiegegevens voor wegdektype DAB zijn beschikbaar in de vorm van emissiekentallen. Deze emissiekentallen zijn bepaald aan de hand van metingen aan passerende voertuigen [23] en zijn in het Reken- en Meetvoorschrift Verkeerslawaai opgenomen. De registratie heeft destijds plaatsgevonden, volgens internationale richtlijnen, op een waarneemhoogte van 1,2 m. Recentelijk zijn deze emissiekentallen opnieuw vastgesteld voor het hedendaagse wegverkeer [24]. In voorliggend rapport zijn deze emissiekentallen verwerkt. Er is daarbij uitgegaan van dezelfde rijsnelheden als de gemiddelde rijsnelheden tijdens de emissiemetingen. Voor de rijsnelheden is uitgegaan van 11 km/u voor lichte motorvoertuigen en 85 km/u voor middelzware en zware motorvoertuigen Bij de keuze van de verkeersintensiteiten per voertuigcategorie is uitgegaan van een voor de nachtperiode representatieve verhouding van 8% lichte voertuigen en 2% vrachtverkeer, waarvan 35% middelzware voertuigen en 65% zware voertuigen. De keuze van de 18
verkeerssamenstelling zal naar verwachting weinig invloed hebben op de uitkomsten van dit onderzoek. Bij geluidoverdrachten of overdrachtsverschillen gaat het immers niet om de hoogte van de emissieniveaus. Alleen de vorm van het emissiespectrum is van belang voor de weging van de verschillende terts- of octaafbandwaarden, die nodig is om een ééngetalswaarde in db(a) te kunnen afleiden. Bij verschillende uitgangspunten blijft de vorm van het spectrum nagenoeg constant, zoals blijkt uit de onderstaande figuren. In figuur 3.6 is het emissiespectrum bij het gekozen uitgangspunt vergeleken met een eventueel in de toekomst voor een andere etmaalperiode representatieve verhouding van 47,5% middelzwaar en 52,5% zwaar verkeer. Figuur 3.7 vergelijkt de spectra bij verschillende verhoudingen tussen personenauto s en vrachtwagens. De emissiespectra voor de wegdektypen enkellaags ZOAB en dubbellaags ZOAB zijn berekend met behulp van de wegdekcorrecties volgens CROW publicatie 133 [25]. 19
9 8 = 81.7 db(a) 2 vracht (mz/zw5/65) = 81.9 db(a) 2 vracht (mz/zw7.5/52.5) 7 db(a) 6 5 4 3 63 125 25 5 1k 2k 4k 8k Frequentie [Hz] Figuur 3.6: Spectrale effecten verandering verhouding middelzwaar-zwaar verkeer bij een vaste verhouding van 2% vrachtverkeer en bij een gegeven verkeersintensiteit. (Het spectrum is afkomstig van de emissiekentallen en is dus A-gewogen). 9 8 = 82.8 db(a) 4 vracht (mz/zw5/65) = 81.9 db(a) 2 vracht (mz/zw5/65) 7 db(a) 6 5 4 3 63 125 25 5 1k 2k 4k 8k Frequentie [Hz] Figuur 3.7: Spectrale effecten van een verandering in het percentage vrachtverkeer bij een vaste verhouding middelzwaar-zwaar verkeer en bij een gegeven verkeersintensiteit (Het spectrum is afkomstig van de emissiekentallen en is dus A-gewogen). 2
4 Resultaten 4.1 Inleiding Voor alle berekende varianten (zie bijlage A) zijn de resultaten in grafische vorm en in tabelvorm gegeven in bijlage B. Daar kunnen per waarneempositie de resultaten worden afgelezen. Teneinde een overzicht te geven van de vele rekenresultaten worden in dit hoofdstuk een reeks 'gemiddelde resultaten' gepresenteerd. De 'gemiddelde resultaten' zijn rekenkundige gemiddelden over alle waarneemposities, zoals ze in de tabellen in Bijlage B gegeven worden. Omdat in de tabellen meer getallen worden gegeven voor posities tot en met 6 m en meer voor lagere hoogten, hebben deze punten dus meer gewicht in het rekenkundig gemiddelde. (Dit zijn in het algemeen ook de meest relevante waarneempunten.) Op grond van deze resultaten zijn enkele gegeneraliseerde conclusies te trekken. 4.2 Enkelvoudige schermen aan de overzijde van de weg In geval van een situatie met alleen een scherm aan de overzijde van de weg is een toename van de geluidbelasting te verwachten als gevolg van reflecties van het wegverkeergeluid in het scherm. Om dit nadelige effect tegen te gaan kan het scherm absorberend of hellend worden uitgevoerd. In figuur 4.1 is voor een onafgeschermde situatie de gemiddelde toename van de geluidbelasting weergegeven door plaatsing van een scherm aan de overzijde van een op maaiveldhoogte gelegen weg. db(a) 5 4 3 2 1 verticaal refl. verticaal abs. 2 gr. voorover 1 gr. voorover 1 gr. achterover 2 gr. achterover 3 m 6 m Figuur 4.1: Gemiddelde toename in db(a) van de geluidimmissie als gevolg van het plaatsen van een enkelvoudig scherm (3 meter of 6 meter hoog) aan de overzijde van de weg op maaiveld (2 3 rijstroken). Bovenstaande figuur toont aan dat gemiddeld en bij een gelijk gehouden positie van de schermtop met een hellende plaatsing een vergelijkbaar effect verkregen wordt als met een absorberende uitvoering. Zoals ook uit eerder onderzoek is gebleken, levert ook een absorberend scherm een toename van de geluidniveaus, als gevolg van de bijdrage van de lagere frequenties waarvoor een gemiddeld absorptiemateriaal een lagere absorptiegraad heeft. Berekeningen met enkelvoudige schermen aan de overzijde van de weg tonen aan dat: de toename van de geluidbelasting door plaatsing van een recht reflecterend scherm aan de overzijde van de weg in de orde van 2 à 3 db(a) bedraagt; de toename bij een absorberende uitvoering minder dan 1 db(a) bedraagt; 21
voor alle hellende varianten de genoemde toename minder is dan 1 db(a), behalve voor het 6 m hoge 1 voorover hellende scherm; bij 2 achterover hellende schermen aan de overzijde de toename slechts enkele tienden db is; een achterover hellend scherm gelijkwaardig is aan of beter dan een voorover hellend scherm (bij gelijke hellingshoek). 4.3 Schermen aan beide zijden van de weg Uit de berekeningen blijkt dat het toevoegen van een tweede scherm aan de overzijde van de weg de schermwerking van het eerste scherm (tussen weg en waarneempunt) nadelig kan beïnvloeden. De schermen zijn aan beide zijden van de weg met gelijke geometrie en uitvoering in de berekeningen ingevoerd. In figuur 4.2 zijn de gemiddelde verhogingen van de geluidbelasting weergegeven als gevolg van het toevoegen van een tweede scherm aan de overzijde van de weg in een enkelvoudig afgeschermde situatie met een weg op maaiveldhoogte. db(a) 5 4 3 2 1 3 m 6 m 9 m recht refl. recht abs. 2 gr. voorover 1 gr. voorover 1 gr. achterover 2 gr. achterover Figuur 4.2: Gemiddelde toename in db(a) van de geluidimmissie als gevolg van het toevoegen van een tweede scherm (3, 6 of 9 meter hoog) aan de overzijde van de weg ten opzichte van de situatie met een enkelvoudige afscherming met gelijke hoogte. (weg op maaiveldhoogte, 2x3 rijstroken). Figuur 4.2 toont dat het negatieve effect van het verticaal opgestelde reflecterende scherm nu beduidend groter kan zijn dan in figuur 4.1 (zonder afscherming aan de waarneemzijde). Dit wordt veroorzaakt door de slechtere afscherming van de spiegelbron ten opzichte van de directe bron. Ook hier toont de figuur dat absorberende schermen de geluidreflecties niet volledig kunnen onderdrukken. De resultaten laten zien dat: de toename van de geluidbelasting als gevolg van het toevoegen van een tweede verticaal reflecterend scherm aan de overzijde van de weg in de orde van 3 tot 5 db(a) ligt (berekend voor 3 en 6 m hoge schermen); de toename bij absorberende verticale schermen gereduceerd wordt tot ca. 1 db(a) (berekend voor 3 en 6 m hoge schermen); de toename bij de hellende schermen eveneens ongeveer 1 db(a) of minder is, behalve voor 1 voorover hellende scherm en bij schermen van 9 m; de hier berekende configuraties van 9 m hoge schermen ca. 2 à 3 db(a) toename van de geluidbelasting opleveren; het 2 achterover hellende scherm nog iets beter presteert dan het absorberende scherm. Dat de toename van het geluid als gevolg van het reflecterende scherm bij schermen van 9 m hoogte groter is dan bij de lagere schermen is het gevolg van het feit dat de directe geluidbron in het eerste geval veel beter is afgeschermd. De bijdrage van de spiegelbron is dan (relatief gezien) groter. 22
4.4 Effecten bij verschillende typen wegdek Bijlage C bevat een studie van het effect van schermen bij verschillende typen wegdek: ZOAB, DAB en DZOAB. Hoewel het wegdektype een belangrijke invloed heeft op de bronsterkte van het wegverkeergeluid (zie Bijlage D), blijken de effecten op de overdracht naar de waarneemposities zeer gering. 4.5 Effecten bij verschillende wegbreedten De werking van een scherm is afhankelijk van de afstand van het scherm tot de bron. Er kunnen daarom bij een bredere (bijvoorbeeld 2x4 rijstroken) of smallere weg (bijvoorbeeld 2x2 rijstroken) iets andere effecten voorkomen dan voor de hier standaard gebruikte 2x3 rijstroken. Er zijn derhalve ook enkele berekeningen uitgevoerd met 2x2 en 2x4 rijstroken voor de schermvarianten van 6 meter hoog en respectievelijk 2 o voorover en 1 o achterover. De resultaten zijn samengevat in figuur 4.3. Voor beide typen hellende schermen blijkt dat naarmate de weg breder wordt het effect van het plaatsen van een scherm aan de overzijde van de weg afneemt. 5 db(a) 4 3 2 1 2x2 rijstroken 2x3 rijstroken 2x4 rijstroken 2 gr. voorover 1 gr. achterover Figuur 4.3: Gemiddelde toename in db(a) van de geluidimmissie als gevolg van het toevoegen van een tweede scherm (6 m hoog en hellend) aan de overzijde van de weg ten opzichte van een enkelvoudige afscherming met gelijke hoogte, in geval van 2x2, 2x3 en 2x4 rijstroken. 4.6 Effecten bij verhoogde wegligging Eerst kijken we naar de effecten van het toevoegen van een 3 meter hoog scherm aan de overzijde van de weg bij een verhoogde wegligging, waarbij er geen afscherming aan de waarneemzijde is. Figuur 4.4 geeft een overzicht van de resultaten. Ter vergelijking zijn eveneens de resultaten uit figuur 4.1 weergegeven (maaiveld ligging). 23
db(a) 5 4 3 2 1 Verhoogd Maaiveld verticaal refl. verticaal abs. 2 gr. voorover 1 gr. voorover 1 gr. achterover 2 gr. achterover Figuur 4.4: Gemiddelde toename in db(a) van de geluidimmissie als gevolg van het plaatsen van een enkelvoudig scherm (3 meter hoog) aan de overzijde van de weg (bij verhoogde wegligging). Ter vergelijking zijn ook de gegevens uit figuur 4.1 opgenomen (maaiveldligging). De berekeningsresultaten laten bij een verhoogde weg hetzelfde beeld zien als bij een weg op maaiveldhoogte. Figuur 4.5 geeft de gemiddelde verhoging van de geluidbelasting door het toevoegen van een tweede scherm aan de overzijde van de weg in een enkelvoudig afgeschermde situatie bij een verhoogde wegligging. Hierbij zijn eveneens de resultaten uit figuur 4.2 voor de maaiveldligging weergegeven. db(a) 5 4 3 2 1 Verhoogd Maaiveld verticaal refl. verticaal abs. 2 gr. voorover 1 gr. voorover 1 gr. achterover 2 gr. achterover Figuur 4.5: Gemiddelde toename in db(a) van de geluidimmissie als gevolg van het toevoegen van een tweede scherm (3 meter hoog) aan de overzijde van de weg ten opzichte van een enkelvoudige afscherming met gelijke hoogte (bij verhoogde wegligging). Ter vergelijking zijn ook de gegevens uit figuur 4.2 (maaiveldligging) opgenomen. Gezien de sterke overeenkomst met de effecten gevonden voor wegen op maaiveld is een variant met 2 achterover hellende schermen niet verder onderzocht. Het is redelijk uit te gaan van de resultaten van de overeenkomstige variant op maaiveld. 4.7 Effecten bij verdiepte wegligging In figuur 4.6 zijn de gemiddelde verhogingen van de geluidbelastingen weergegeven als gevolg van reflectie van geluid tegen verschillende varianten van tunnelbakwanden bij een verdiepte wegligging, met een scherm van 1 m (t.o.v. maaiveldhoogte) op de wanden van de tunnelbak. De tunnelbak is 4 m diep. De afscherming is derhalve 5 m hoog ten opzichte van het wegdek. De referentie is hier een (fictieve) situatie zonder enige bijdrage van reflectie tegen de wand of het scherm aan de overzijde van de weg. Deze situatie is vergelijkbaar met referentie van een enkelvoudige afscherming op maaiveld. 24
db(a) 5 4 3 2 1 tunnelbak maaiveld verticaal refl. verticaal abs. 2 gr. voorover 1 gr. voorover 1 gr. achterover 2 gr. achterover Figuur 4.6: Gemiddelde toename in db(a) van de geluidimmissie als gevolg van reflectie van geluid tegen tunnelbakwanden in geval van een verdiepte ligging (4 m beneden maaiveld) met daaraan toegevoegd een 1 meter hoog scherm op de wanden van de tunnelbak. Ter vergelijking zijn eveneens de resultaten voor het 6 m scherm bij maaiveld ligging gegeven. De toename van de geluidbelasting heeft bij het loodrecht reflecterend uitvoeren van de wanden een sterk negatief effect. De verbetering bij een absorberende uitvoering wordt geëvenaard met een hellende wand. Voor zowel de verhoogde als de verdiepte ligging blijken de effecten van het toevoegen van een wand of scherm aan de overzijde van de weg niet sterk te verschillen van het effect bij maaiveldligging. 4.8 Effecten van akoestische eigenschap van de bodem tussen scherm en waarnemer De laatste parameter waarmee de referentiesituatie gewijzigd wordt is de eigenschap van de bodem tussen scherm en waarnemer (zie paragraaf 2.2). Er zijn twee situaties doorgerekend waarbij een harde bodem is verondersteld. De samenvatting van deze resultaten is gegeven in figuur 4.7. Ter vergelijking zijn weer de eerdere resultaten (voor een grasbodem, figuur 4.2) opgenomen. Gemiddeld over de waarneempunten blijken de resultaten met een harde bodem gelijk aan de resultaten in overeenkomstige situaties met een grasbodem. Wel blijkt bij vergelijking van de 2 o voorover hellende variant (figuur B.21 en B.44) voor waarneemposities relatief dicht bij de grond (1,5 en 5 m) het effect van het scherm aan de overzijde iets ongunstiger uit te pakken bij harde bodem (enkele tienden tot maximaal 1 db(a)). verticaal refl. verticaal abs. 2 gr. voorover 1 gr. voorover 1 gr. achterover 2 gr. achterover hard gras Figuur 4.7: Gemiddelde toename in db(a) van de geluidimmissie als gevolg van het toevoegen van een tweede scherm (3 m hoog) aan de overzijde van de weg ten opzichte van een enkelvoudige afscherming met gelijke hoogte, bij een akoestisch harde bodem tussen scherm en waarnemer. Ter vergelijking zijn ook de gegevens uit figuur 4.2 (grasbodem) opgenomen. 25
4.9 Effecten van hellende uitvoeringen bij grote waarneemafstanden De effecten van schermvarianten zijn berekend afhankelijk van de waarneempositie. De variatie is het sterkst nabij de zichtlijn. Bij de onderzochte afstanden is het buigen van het geluidveld naar de grond toe (als gevolg van meewind -condities) duidelijk waar te nemen. Dit heeft in veel gevallen tot gevolg dat het negatieve effect van het plaatsen van een scherm aan de overzijde van de weg op grotere afstand sterker is dan op korte afstand. Uiteraard zijn op grotere afstand de absolute geluidniveaus wel (veel) lager. Een voorbeeld is gegeven in figuur 4.8. In deze figuur is het effect weergegeven van het plaatsen van een 6 m hoog scherm aan de overzijde van de weg bij een niet-afgeschermde situatie. De toename van de emissie is weergegeven op 5 m hoogte als functie van de afstand. Er is goed te zien, vooral bij het reflecterende scherm, dat de toename sterker wordt bij grotere afstand. De immissietoename is ook weergegeven voor een aantal andere schermvarianten. Uit de figuur blijkt dat bij alle schermvarianten de immissietoename sterker is bij grotere afstand. Maar er blijkt niet dat dit voor hellende schermen relatief ongunstiger is. Sterker nog, met name voor de 2 o hellende schermvarianten blijkt dit effect eerder minder te zijn. db(a) 5 4 3 2 1 1x vert. refl. 1x vert. abs. 2x 1 gr. achterover 1x 2 gr. voorover 1x 1 gr. achterover 1x 2 gr. achterover 5 1 2 4 6 1 2 afstand [m] Figuur 4.8: Voorbeeld van de immissietoename in db(a) als functie van de afstand tot de wegas, voor een aantal schermvarianten (1x betekent alleen een scherm aan de overzijde, 2x betekent schermen aan beide zijde van de weg). Waarden zijn gegeven voor een weg op maaiveldhoogte, een waarneemhoogte van 5 m en voor 6 m hoge schermen. 26
5 Toepassing van de resultaten 5.1 Procedure De in dit rapport vermelde correctietermen C variant kunnen worden gebruikt om de berekende geluidbelasting voor een eenvoudige situatie en bij gegeven wegdektype om te rekenen naar de geluidbelasting bij een situatie met hellende of absorberende geluidschermen. De toepassing van de correctietermen is als volgt: 1. Zoek in de bijlage naar de gewenste schermvariant. referentie 2. Bereken de geluidbelasting L immissie ter plaatse van de waarneempunten voor de bijbehorende referentiesituatie, meestal met een verticaal reflecterend scherm waarvan de top op dezelfde hoogte en afstand tot de wegas ligt. 3. Zoek in de bijlage naar de correctieterm C variant voor de gewenste waarneempositie. 4. Corrigeer de uitkomsten uit 2) met de correctieterm van 3) volgens: L var iant immissie = L referentie immissie C scherm var iant De hieruit volgende geluidbelastingen gelden nu voor de in 1) gekozen schermvariant en de in 3) gekozen waarneempositie. Merk op dat een onnauwkeurigheid in de uitkomst van een bijvoorbeeld met Standaard Rekenmethode 2 berekende geluidbelasting in een referentiesituatie (vooral bij grote afstanden) in het algemeen niet wordt verkleind door toepassing van de correctieterm 5.2 Beperkingen van het toepassingsgebied De berekeningen zijn uitgevoerd voor specifieke uitgangspunten zoals bodemtypen, verkeerssamenstellingen en schermhoogten. Een specifieke situatie in de praktijk zal altijd in enige mate afwijken van de in dit rapport gekozen situaties. Op voorhand kan niet nauwkeurig worden aangegeven in hoeverre afwijkingen van de gekozen parameterwaarden, voor bijvoorbeeld wegbreedte of schermhoogten, zullen leiden tot andere correctietermen. Om daarvan voor de praktijk toch een schatting te kunnen maken worden in de volgende paragrafen de gevoeligheid van enkele parameters beschreven. 5.3 Interpolatie en extrapolatie van schermhoogten De berekeningen zijn uitgevoerd voor 3, 6 en enkele 9 meter hoge schermvarianten. Voor tussenliggende schermhoogten bestaat de mogelijkheid tussen de correctietermen te interpoleren, zolang de schermhoogten bij schermen aan twee zijden van de weg gelijk zijn. Een extrapolatie van de correctietermen naar grotere schermhoogten is niet mogelijk. Voor lagere schermen geven de correctietermen van 3 meter hoge schermvarianten een conservatieve schatting van de te verwachten effecten. 5.4 Interpolatie en extrapolatie van hellingshoeken De berekeningen zijn uitgevoerd voor hellingen van, 1 en 2 graden. Voor tussenliggende waarden bestaat de mogelijkheid tussen de correctietermen te interpoleren, wanneer de berekende waarden bij twee opeenvolgende hellingshoeken geen grote verschillen (meer dan 2 db(a)) laten zien. Een extrapolatie van de correctietermen naar grotere hellingshoeken is niet mogelijk. 27