METODE DE ÎNTOCMIRE A HĂRŢILOR DE ZGOMOT PENTRU CARTIERE URBANE STUDIU DE CAZ PENTRU ZONA G.ENESCU CRAIOVIŢA DIN MUNICIPIUL CRAIOVA Constantin ŞULEA, Daniela ROŞCA, Laurenţiu ALBOTEANU Facultatea de Inginerie in Electromecanică, Mediu şi Informatică industrială, Universitatea din Craiova 107, bulevardul Decebal, 200440, Craiova, Tel.0251 435 724, Fax. 0251 435 255, e-mail: constantin.sulea@gmail.com; drosca@em.ucv.ro; lalboteanu@em.ucv.ro; Rezumat: Lucrarea prezintă modalităţi de realizare a hărţilor de zgomot pentru aglomerările urbane folosind aparatură si programe dedicate. Cuvinte cheie: hartă, zgomot, aglomerări urbane, sonometru, cartare, monitorizare, programe dedicate. 1. Introducere Administrarea zgomotului ambiental are un rol din ce in ce mai important. Realizarea hărţilor de zgomot este una din metodele moderne de evaluare a poluării acustice urbane. O hartă de zgomot este harta unei aglomerări urbane sau a unei zone geografice, colorată în conformitate cu nivelul de zgomot. Hărţile de zgomot au ca scop evidenţierea zonelor locuite unde nivelul de zgomot se ridică peste anumite limite impuse de legislaţie şi astfel foloseşte la elaborarea de planuri de acţiune de protecţie a locuitorilor împotriva expunerii şi pentru reducerea nivelurilor de zgomot. Hărţile de zgomot sunt create pe bază de date de intrare care sunt apoi procesate cu software specializat. Aplicaţiile software ţin cont de obstacolele din zona respectivă, forma si caracteristicile acustice ale terenului, condiţii meteo etc. Pentru minimizarea erorilor datorate preciziei datelor statistice de intrare şi pentru urmărirea implementării eventualelor măsuri de reducere se efectuează şi măsurători de zgomot utilizând aparatură specifică (sonometre) sau echipamente de monitorizare a zgomotului. In Uniunea Europeană există Directiva 49/2002 care stabileşte o bază comună pentru evaluarea şi combaterea zgomotului ambiental în ţările UE. Aceasta directivă a fost transpusă in legislaţia din România prin H.G.321/14.04.2005 privind evaluarea şi administrarea zgomotului ambiental. Principalele avantaje oferite de o hartă de zgomot: dezvoltarea de noi zone rezidenţiale ; permite informarea populaţiei asupra nivelurilor de zgomot în zonele de interes ; zonele de recreere pot să aibă un dublu rol: să fie într-adevăr zone de linişte, dar în acelaşi timp să contribuie la diminuarea nivelului global de zgomot ; trafic cunoaşterea hărţii acustice, bazată de altfel pe studiul de trafic, permite stabilirea de concluzii privind zonele cel mai intens poluate, precum şi simularea efectelor diferitelor metode de diminuare ce pot fi implementate, contribuind la alegerea unei metode optime. 2. Metode de realizare a hărţilor de zgomot In conformitate cu prevederile H.G. 321/2005 indicatorii de zgomot folosiţi pentru realizarea hărţilor strategice de zgomot sunt Lzsn (Lden în limba engleză), Lnoapte şi după caz Lzi şi Lseară. Pentru zgomotul produs de traficul aerian se foloseşte modelul ECAC.CEAC Doc. 29. Pentru zgomotul produs de traficul rutier se va folosi metoda naţională franceză de calcul NMPB Routes- 96 (SETRA-CERTU-LCPC-CSTB), menţionată în Hotărârea din 5 mai 1995 şi standardul francez XPS 31-133. Pentru zgomotul produs de traficul feroviar metoda naţională olandeză de calcul publicată în Reken-en Meetvoorschrift Railverkeerslawaai 96, Ministerie Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer, 20 noiembrie 1996. 3. Echipamente de măsură şi programe dedicate Sonometrul este destinat măsurării nivelului sonor in sectorul civil si in cel industrial, igiena muncii, protecţia muncii, pentru analiza statistica, pentru verificarea respectării legislaţiei privitoare la poluarea sonoră etc. Pentru a reproduce funcţia urechii umane (care este mai puţin sensibilă la frecvenţe foarte joase sau foarte înalte) s-au construit 3 sisteme electroacustice (A, B şi C). Dispozitivul de măsură utilizat se numeşte Solo-Slm de la Metravib prezentat in figura 1. Este un aparat de măsură acustic evolutiv, capabil să se adapteze cerinţelor utilizatorului. Arhitectura sa permite să se treacă de la sonometrul de bază la analizor in timp-real.
Figura 1: Sonometrul Solo SLM Mărimi calculate şi afişate : LXYp: nivel de presiune sonoră LXeq: nivel continuu echivalent LXYp: nivel maxim/minim de presiune sonoră LXeq: nivel continuu echivalent maxim/minim LXn : nivel acustic procentual LUpk: nivel de vârf Spectrul de octava (31,5 Hz -15 khz) Spectrul de 1/3 de octava (12,5 Hz sau 16 Hz - 20 khz) Durata de măsurare Cu : X: ponderare frecvenţială A, B, C, Z; Y: ponderare temporală S, F, I; U: ponderare frecvenţială C, Z Soft-ul folosit pentru descărcarea, vizualizarea şi interpretarea datelor rezultate în timpul măsurătorilor, pe calculator se numeşte: db Trait. O captură din acest program este prezentată în figura 2. Programul calculează şi prevede nivelul de zgomot in vecinătatea: pieţelor industriale, fabricilor, uzinelor; in zona terenurilor de sport şi petrecerea timpului liber pentru sistemele de trafic ca: şosele şi căi ferate; aeroporturi şi piste de aterizare; orice alte surse de zgomot, luând in considerare standardele şi reglementările naţionale şi internaţionale. 4. Realizarea hărţilor de zgomot Pentru realizarea unei hărţi acustice se parcurg următoarele etape principale: Harta GIS: poze sau harta cadastrală; Stabilirea punctelor de măsură; Realizarea măsurătorilor; Descărcarea rezultatelor măsurătorilor; Modelarea în programul de calcul specializat a datelor privind zona urbană; Informaţii despre traficul rutier, cale ferată, aeroport, zona industrială vehicule/oră, categorii de vehicule, viteze medii, distribuţie pe 24 de ore pe 3 intervale orare; Calcul distribuţiei zgomotului în zona urbană; Validarea rezultatului. 4.1. Date de intrare Figura 2: Captură db Trait Programe folosite pentru întocmirea hărţii de zgomot: Lima; Predictor 7810; Artemis; Cadna; CartoBruit; Drag & Fly; ENM; IMMI; MAP; MapBruit; MAP 4D Design; MicroBruit; Mithra; Motus; VISIGO. CADNA pentru Windows (figura 3) este un program pentru predicţia şi coeficientizarea zgomotului şi a poluării conform Directivei Europene a Zgomotului Ambiental 2002/49/EC. Figura 3: Prezentarea softului dedicat CADNA Date topografice: model GIS al reliefului şi solului Model GIS al traficului: şosele; căi ferate; clădiri; zone industriale; Clădirile GIS: înălţimi Date suplimentare necesare efectuării calculului: Informaţii despre trafic: trafic pe şosele-rutiere; trafic pe căi ferate; mişcări pe aeroporturi; Pentru zone industriale: puterea acustică a surselor; Date meteo; Date demografice: persoane în clădiri; persoane la faţada cea mai expusă; izolarea la faţada pentru fiecare clădire; 4.2. Alegerea locaţiilor pentru măsurare Pentru determinarea nivelului de zgomot dat de traficul rutier un element important în efectuarea unei măsurători corecte este alegerea locului de măsurare. Acesta trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: În faţa şi în spatele locului de măsurare să nu existe clădiri sau garduri pline, iar dacă acestea există să nu se afle în imediata vecinătate a punctului de măsurare (la aproximativ 6-7 m) ;
File Este indicat ca măsurătoarea să se realizeze în vecinătatea parcurilor şi a locurilor de joacă pentru copii; Punctul de măsurare nu se va alege în faţa instituţiilor publice; Punctul de măsură nu se va alege într-o zonă în care se fac lucrări publice; Amplasarea punctului de măsurare nu trebuie să se facă pe carosabil (la 1,5-2 m faţă de bordură), în staţiile mijloacelor de transport în comun sau în dreptul semafoarelor; Punctul de măsurare se va alege la o distanţă suficient de mare de intersecţie, aproximativ 150-200 m ; Punctul de măsurare trebuie să ofere o bună vizibilitate a traficului; Punctul de măsurarea nu va fi ales în vecinătatea pomilor sau a stâlpilor de înaltă tensiune. Stabilirea punctelor de măsură s-a realizat luând in considerare punctul 4.2. B-dul N. Titulescu Figura Punctele de măsura P4 Piata Craiovita P8 P7 Billa P2 P3 Figura 4: Locaţiile punctelor de măsură P1 Segarcea P9 P11 P5 P6 Spitalul 2 P10 N 4.3. Montarea sonometrului Montarea sonometrului pe trepied se realizează astfel: Se poziţionează trepiedul în poziţia cerută şi se ajustează înălţimea; Se înşurubează extensia trepiedului pe filetul trepiedului şi se poziţionează după cum este cerut în SR ISO 1996-1; Se apasă pe butonul de pornire a măsurătorii şi se asigură ca microfonul sonometrului să fie orientat vertical în sus. Când se doreşte reducerea influenţei reflexiilor, măsurătorile trebuie făcute ori de câte ori este posibil la cel puţin 3,5 m faţă de orice structură reflectantă, alta decât solul (conform SR ISO 1996-1). Înălţimea de măsurare este de 1,2 m 1,5 m deasupra solului. Sonometrul se montează la o înălţime de 1,5m 1,6 m faţă de sol. Trepiedul se aşează pe sol într-o poziţie cât mai stabilă pentru a nu cădea sau pentru a nu fi lovit de pietoni sau vehicule şi trebuie să asigure o poziţionare perfect verticală a microfonului. Ecranul sonometrului nu se orientează spre carosabil ci spre utilizator, astfel se poate urmări funcţionarea sonometrului în timp. Nivelurile de zgomot pot fi afectate de condiţiile meteorologie în special când distanţa de transmisie de la sursă la receptor este mare. Nu se vor realiza măsurători în cazul în care sunt precipitaţii, iar în cazul în care bate vântul se va monta pe microfon un atenuator pentru vânt. 5. Rezultate A fost aleasa zona Craioviţa Segarcea G.Enescu din Municipiul Craiova. S-a considerat un necesar de 11 puncte distribuite conform figurii 4: P 1 Cartier Craioviţa, Zona Orizont; P 2 Cartier Craioviţa, Zona Posta; P 3 Cartier Craioviţa, Zona Racheta; P 4 - Cartier Craiovita, Zona Supermarket Penny; P 5 Cartier Cornitoiu, Str. C. Brancoveanu; P 6 Str G. Enescu, Zona Win; P 7 B-dul N. Titulescu, Zona Lukoil; P 8 Str. Tufanele, Zona SIF Oltenia; P 9 Str. Pascani, Zona Lic. Chimie; P 10 Calea Bucureşti, Zona Spitalul 2; P 11 Cart. G. Enescu, str. Dâmboviţa, nr. 15. Rezultatele măsurătorilor sunt prezentate in detaliu in [2]. Conform Ghidului European se va pune în evidenţă numărul maşinilor grele: autobuze, troleibuze. În timpul măsurătorilor se vor face observaţii privind variaţia traficului pe sens sau pe benzile din cadrul aceluiaşi sens de circulaţie, observaţii privind materialul carosabilului. In urma transferului de date cu ajutorul Soft-ului db Trait s-a putut realiza o prelucrare primară a datelor obţinute din măsurători (figura 5). #1171 Leq 1s A FRI 19/06/09 11h39m21 56.3dB FRI 19/06/09 11h43m15 60.8dB 80 75 70 65 60 55 50 45 40 Spectrum 11h40 11h45 11h50 11h55 12h00 12h05 File Comments proba9001.cmg Start 11:35:27 Friday, June 19, 2009 End 12:05:27 Friday, June 19, 2009 Elementary duration 1s Total periods 1800 proba9001.cmg Start 19.06.09 11:35:27 End 19.06.09 12:05:27 Channel Type Wght Unit Leq Lmin Lmax #1171 Leq A db 58,0 41,6 76,1 Channel Type Wght Min. Max. Min. Max. #1171 Leq A 40 80 #1171 Fast A 40 80 #1171 Peak C 60 100 #1171 Fast Max A 40 80 #1171 Fast Min A 40 80 #1171 Leq A* 40 80 #1171 Multispectra 1/3 Oct Leq Lin 20 80 16Hz 20kHz Figura 5: Proba 9 - Str. Paşcani, Zona Liceului Chimie Pentru fiecare probă sunt prezentate: - evoluţia valorilor in intervalul celor 30 de minute - valoarea minimă, maximă şi echivalentă - perioada de integrare (1s) şi ponderarea in frecventă (A) - ora de start şi de sfârşit.
După încărcarea programului CADNA, se importă harta zonei respective (Meniul File Import - se alege extensia din programul corespunzător importului). Formate suportate: CadnaA, ArcView, Atlas GIS, AutoCad-dxf, Bitmap, EDBS, GML, CityDML, Lima, MapInfo, Mithra, NTF, SoundPlan, Sicad, Slip, SOSI, Stratis, T-Mobil, Ascii-Objects etc. Pentru studiu a fost folosită harta Craiovei, care a fost in prealabil prelucrată şi salvată in format AutoCAD-.DXF. Cu ajutorul instrumentelor specifice din bara de instrumente se trece la construcţia locaţiei setându-se şi parametri specifici. Un exemplu este prezentat in figura 6. Figura 7: Detaliu setare parametri de calcul Cadna oferă posibilitatea, prin funcţia 3D special, de vizualizare 3D a zonei create şi de navigare in acest spaţiu 3D virtual, aşa cum este prezentat in figura 8. Figura 6: Detaliu realizare străzi In principal, sunt setate următoarele specificaţii: Numele si ID-ul pentru o identificare uşoară; Geometria străzii se poate alege un model predefinit sau se poate introduce distanţa de la bordură la bordură. Pentru secţiunea Emission sunt posibile trei variante: - Counts, MDTD media vehiculelor pe un an de zile care trec pe şosea. - Exact Count Data Numărul de vehicule pe oră, autovehicule sub 3,5 t si peste 3,5 t. Soluţie nepotrivită pentru această situaţie, datorită imposibilităţii de încadrare a suprafeţei de rulare a străzilor. Numai două dintre acestea, B-dul N. Titulescu si str. G. Enescu, puteau fi încadrate la Road Surface asfalt. Pentru celelalte nu putea fi stabilită o suprafaţă de rulare omogenă, aceasta variind intre asfalt, beton, denivelări, gropi. - Emission LA db(a) se introduc date concrete obţinute in urma măsurătorilor, caz adoptat in această situaţie. Construcţia străzilor este urmată de cea a clădirilor, unde este urmărită respectarea geometriei acestora. Datele care trebuie setate, in principal, pentru clădiri sunt: lungimea, lăţimea, înălţimea şi numărul de locatari. Din meniul Calculation se selectează Configuration pentru configurarea modalităţii de calcul. In fereastra Country pentru străzi se alege metoda NMPB Routes-96 care a fost adoptată pentru ţara noastră. Se solicită o nouă recalculare, meniul Calculation funcţia Calc, prezentat in figura 7. Figura 8: Detaliu vizualizare prin funcţia 3D special După încheierea acestor etape se trece la calcularea grid-ului pentru hartă - figura 9. Sunt necesare următoarele setări: - setarea proprietăţilor grid-ului (meniul Grid - Properties) dacă se doreşte un calcul cât mai exact, atunci dx si dy vor avea o valoare cât mai mică, pentru acest caz a fost aleasă valoarea 5 pentru ambele item-uri. Înălţimea pentru care se efectuează calculul a fost stabilită la 3 m. S-a optat, de asemenea, pentru folosirea înălţimi clădirilor. - in fereastra grid appearance se pot seta detalii cu privire la cum va fi prezentată harta de zgomot. Figura 9: Detaliu setarea grid-ului de calcul Este posibilă şi calcularea grid-ului numai pentru o arie definită. Acest lucru se poate realiza prin solicitarea funcţiei Calculation Area din bara de instrumente. In acest caz a fost solicitată această funcţie datorită formei neregulate a zonei de calcul. Cu ajutorul acestei funcţii se poate reduce timpul de calcul al grid-ului prin reducerea suprafeţei de calcul.
Ca ultimă etapă, după finalizarea construcţiei, setărilor necesare, este apelarea funcţiei de Calc grid din meniul Grid. Rezultatul simulării este prezentat in pictogramele următoare - figura 8, figura 9, figura 10 şi figura 11. protecţia mediului al Facultăţii de Inginerie în Electromecanică, Mediu şi Informatică industrială, creat in cadrul platformei de cercetare TEHNOPLAT OLTENIA. 6. CONCLUZII Figura 8: Harta de zgomot vedere 2D Figura 9: Harta de zgomot vedere 3D-partea de sud Cartarea zgomotului a devenit o practică comună în multe ţări. Cu toate acestea, din cauza limitelor tehnice şi folosirii diferitelor metode de calcul, fiecare cartare de zgomot este o experienţă virtuală unică. În România, întârzierea în acest domeniu trebuie şi poate fi repede recuperată - lucrarea de faţă constituind o dovadă că problema este rezolvabilă. După cum se poate vedea pe hartă, nivelul de zgomot evaluat în axa drumului este în jur de 80 db(a), iar la faţada clădirilor de 65 db(a). Aceste niveluri sunt în corelaţie cu numărul mare de vehicule, cu starea de funcţionare a acestora si cu starea precară a străzilor. Pentru zonele analizate se constată că nivelele de zgomot sunt depăşite pentru valorile de vârf şi se pot pune în evidenţă depăşiri pentru nivelele de zgomot echivalent. Acest fapt se justifică prin următoarele considerente: - cunoştinţe insuficiente privitoare la poluarea sonoră şi ignorarea efectelor; - norme pentru limitele de zgomot prea largi şi ignorarea legislaţiei conexe; - disfuncţiuni în traficul rutier, inexistenţa pasajelor, starea carosabilului şi a parcului de autovehicule inadecvată; - acceptarea în zona urbană a unor activităţi industriale producătoare de zgomote intense; - inexistenţa spaţiilor tampon şi preocupări foarte modeste privind dotarea cu structuri fonoizolante. Figura 10: Harta de zgomot vedere 3D-detaliu Figura 11: Harta de zgomot vedere 3D-detaliu la nivelul solului Echipamentele şi soft-urile dedicate folosite (Sonometrul Solo SLM Metravib, db Trait, CadnA) fac parte din Laboratorul de cercetare Ingineria şi Bibliografie: [1] Roşca, D. Introducere în ingineria mediului, Editura Universitaria, Craiova, 2002 [2] Şulea, C. Lucrare de disertaţie: Elaborarea unei hărţi de zgomot utilizând CADNA, Craiova, 2009 [3] Manual de utilizare pentru sonometrul Solo-Slm- Metravib [4] *** http://www.recentonline.3x.ro/024/deliu_r24 [5] ***http://www.xs4all.nl/~rigolett/engels/vlgcal c.htm#explain [6] ***http://hs.environmental-expert.com/stse_ resulteach_product.aspx?cid=33189&id Product 65548&lr=1 despre CADNA [7] Manual CadnaA_3_7_Manual_EN [8] *** http://www.noiserus.com/augsburg/ [9] *** http://www.eea.europa.eu/ro/themes/noise/