úvod do práce s elektronickými informačními zdroji ochrany

Transkript

ÚVOD DO PRÁCE S ELEKTRONICKÝMI
INFORMAČNÍMI ZDROJI OCHRANY
ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ V DOPRAVĚ
ČÁST MODELOVÁNÍ EMISÍ, IMISÍ V DOPRAVĚ
Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D.
Mgr. Ivo Dostál
Ing. Jakub Tichý
Ing. Jiří Jedlička
Ostrava 2012
Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu
a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu OP VK CZ.1.07/2.2.00/15.0462
„Virtuální vzdělávání v dopravě“.
Křivánek, V., Dostál, I., Tichý, J., Jedlička, J.
Název:
Úvod do práce s elektronickými informačními zdroji ochrany životního
prostředí v dopravě (část modelování emisí, imisí v dopravě)
Autoři:
Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D., Mgr. Ivo Dostál, Ing. Jakub Tichý, Ing. Jiří
Jedlička
Vydání:
první, 2012
Počet stran:
62
Náklad:
50
Studijní materiály pro studijní obor Dopravní prostředky, dopravní management, marketing a
logistika, Provozní spolehlivost dopravních prostředků a infrastruktury, Technologie a řízení
dopravy Dopravní fakulty Jana Pernera Univerzity Pardubice
Jazyková korektura: nebyla provedena.
Tyto studijní materiály vznikly za finanční podpory Evropského sociálního fondu
a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu Operačního programu Vzdělávání
pro konkurenceschopnost.
Název: Virtuální vzdělávání v dopravě
Číslo: CZ.1.07/2.2.00/15.0462
Realizace: Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava/Univerzita Pardubice
© Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D., Mgr. Ivo Dostál, Ing. Jakub Tichý, Ing, Jiří Jedlička
VŠB-TU Ostrava, Univerzita Pardubice
2
© Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Univerzita Pardubice
ISBN: 978-80-248-3277-7
3
POKYNY KE STUDIU
Úvod do práce s elektronickými informačními zdroji ochrany životního
prostředí v dopravě
Pro předmět Environmentální informační systémy, 4. semestru oboru Provozní
spolehlivost dopravních prostředků a infrastruktury, zaměření Ochrana životního prostředí a
pro předmět Environmentální informační systémy, 3. semestru oboru Dopravní prostředky,
zaměření Ochrana životního prostředí jste obdrželi studijní balík obsahující:
• přístup do e-learningového portálu obsahující doplňkové animacemi vybraných částí
kapitol,
Některé kapitoly této opory mohou být využity samostatně i při výuce ostatních
předmětů týkajících se ochrany životního prostředí na Dopravní fakultě Jana Pernera.
Prerekvizity
Studium tohoto předmětu není podmíněno studiem žádného předmětu.
Cílem učební opory
Cílem učební opory je seznámení se základními informačními zdroji (databázemi,
popř. softwarem, které jsou využívány ke zpracování podkladových informací k rozhodování
orgánů státní správy, územní samosprávy a podnikatelských subjektů v oblasti ochrany
životního prostředí a dalších specifických případech.
Po prostudování modulu by měl student být schopen orientovat se v dané
problematice, identifikovat potřebné informační zdroje a umět je použít při zpracování
jednoduchých podkladů a hodnocení, které jsou požadovány současnými environmentálními
předpisy.
Pro koho je předmět určen
Modul je zařazen do bakalářského studia oboru Provozní spolehlivost dopravních
prostředků a infrastruktury a oboru Dopravní prostředky studijního programu Dopravní
technologie a spoje, ale může jej studovat i zájemce z kteréhokoliv jiného oboru, pokud
splňuje požadované prerekvizity.
Skriptum se dělí na části, kapitoly, které odpovídají logickému dělení studované látky,
ale nejsou stejně obsáhlé. Předpokládaná doba ke studiu kapitoly se může výrazně lišit, proto
jsou velké kapitoly děleny dále na číslované podkapitoly a těm odpovídá níže popsaná
struktura.
4
Při studiu každé kapitoly doporučujeme následující postup:
Čas ke studiu: xx hodin
Na úvod kapitoly je uveden čas potřebný k prostudování látky. Čas je orientační
a může vám sloužit jako hrubé vodítko pro rozvržení studia celého předmětu či kapitoly.
Někomu se čas může zdát příliš dlouhý, někomu naopak. Jsou studenti, kteří se s touto
problematikou ještě nikdy nesetkali a naopak takoví, kteří již v tomto oboru mají bohaté
zkušenosti.
Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět
Popsat …
Definovat …
Vyřešit …
Ihned potom jsou uvedeny cíle, kterých máte dosáhnout po prostudování této kapitoly
– konkrétní dovednosti, znalosti.
Výklad
Následuje vlastní výklad studované látky, zavedení nových pojmů, jejich vysvětlení,
vše doprovázeno obrázky, tabulkami, řešenými příklady, odkazy na animace.
Shrnutí pojmů
Na závěr kapitoly jsou zopakovány hlavní pojmy, které si v ní máte osvojit. Pokud
některému z nich ještě nerozumíte, vraťte se k nim ještě jednou.
Otázky
Pro ověření, že jste dobře a úplně látku kapitoly zvládli, máte k dispozici několik
teoretických otázek.
Úlohy k řešení
Protože většina teoretických pojmů tohoto předmětu má bezprostřední význam
a využití v praxi, jsou Vám nakonec předkládány i praktické úlohy k řešení. V nich je hlavním
významem předmětu schopnost aplikovat čerstvě nabyté znalosti pro řešení reálných situací.
Klíč k řešení
Výsledky zadaných příkladů i teoretických otázek jsou uvedeny v závěru učebnice
v Klíči k řešení. Používejte je až po vlastním vyřešení úloh, jen tak si samokontrolou ověříte,
že jste obsah kapitoly skutečně úplně zvládli.
5
Úspěšné a příjemné studium s tímto učebním textem Vám přejí autoři.
Ing. Vítězslav Křivánek, Ph.D., Mgr. Ivo Dostál, Ing. Jakub Tichý, Jiří Jedlička
6
OBSAH
1
EMISE Z DOPRAVY ................................................................................................... 9
1.1
2
SW pro modelování emisí ........................................................................................ 9
1.1.1
COPERT .............................................................................................................. 10
1.1.2
ARTEMIS ............................................................................................................ 11
1.1.3
GAINS .................................................................................................................. 12
1.1.4
MEFA ................................................................................................................... 13
1.1.5
Metodiky pro stanovení emisí látek znečišťujících ovzduší z dopravy........... 14
1.1.6
Příklady praktické využití .................................................................................. 15
IMISE Z DOPRAVY .................................................................................................. 18
2.1
SW pro modelování imisí ....................................................................................... 18
2.1.1
Modelování intenzit dopravy .............................................................................. 19
•
2.1.2
Modelování hlukové zátěže ................................................................................. 22
•
Výpočetní program SoundPLAN ....................................................................... 23
•
Vstupní data ......................................................................................................... 24
•
Výstupní data ....................................................................................................... 25
•
Přesnosti výpočtů ................................................................................................. 26
2.1.3
3
Programy pro dopravní modelování.................................................................. 21
Modelování imisních koncentrací ...................................................................... 27
•
SYMOS 97 ............................................................................................................ 28
•
ATEM ................................................................................................................... 30
•
AEOLIUS ............................................................................................................. 32
STRATEGICKÉ HLUKOVÉ MAPOVÁNÍ, PROTIHLUKOVÁ OPATŘENÍ ... 35
3.1
3.2
3.3
Vývoj hlukového mapování v ČR, legislativa ...................................................... 36
3.1.1
Hlukové mapování v ČR ..................................................................................... 36
3.1.2
Legislativa ............................................................................................................ 38
Strategické hlukové mapování .............................................................................. 39
3.2.1
Strategické hlukové mapy ................................................................................... 39
3.2.2
Akční plány .......................................................................................................... 43
3.2.3
Výsledky I. kola strategického hlukového mapování ....................................... 44
Současný stav snižování hlukové zátěže ............................................................... 46
3.3.1
Intenzita dopravy na silničních komunikacích a vliv na silniční hluk ............ 46
7
3.3.2
Složení dopravního proudu na silničních komunikacích a vliv na silniční hluk
............................................................................................................................... 47
3.3.3
Snížení rychlosti a vliv na silniční hluk ............................................................. 47
3.3.4
Sklon vozovky a vliv na silniční hluk ................................................................. 48
3.3.5
Povrch vozovky a vliv na silniční hluk............................................................... 49
3.3.6
Dodatečná opatření na vozidle a vliv na silniční hluk ...................................... 51
3.3.7
Protihlukové stěny, valy a vliv na silniční hluk................................................. 52
3.3.8
Zeleň a vliv na silniční hluk ................................................................................ 56
3.3.9
Protihluková okna ............................................................................................... 57
8
Emise z dopravy Tichý, J., Křivánek V., Jedlička, J.
1
EMISE Z DOPRAVY
Emise jsou obecně látky, které jsou vypouštěny do životního prostředí. V literatuře se
tento pojem nejčastěji používá pro látky vypouštěné do ovzduší. Množství emisí se udává
v hmotnostních nebo objemových jednotkách vypouštěné škodlivé látky za určitou dobu,
většinou za rok.
Jedním z nejzávažnějších problémů dopravy a to zejména v důsledku jejich
významného rizika pro zdraví člověka je znečištění ovzduší emisemi. V posledních letech
výrazně roste podíl především automobilové dopravy na tomto znečištění, což se projevuje
zejména v městských aglomeracích s vysokou intenzitou dopravy. Příčinou emisí škodlivin
z motorů vozidel do volného ovzduší jsou výfukové plyny vznikající při spalování pohonných
hmot. Jsou to komplexní směsi obsahující stovky chemických látek v různých koncentracích
přispívající k dlouhodobému oteplování atmosféry, k tzv. "skleníkovému efektu" nebo často
s toxickými, mutagenními i karcinogenními vlastnostmi pro člověka. Nejvýznamnější
škodliviny znečišťující ovzduší z dopravy je možné rozdělit na látky limitované, na které se
vztahují emisní limity a látky nelimitované. Mezi limitované škodliviny jsou řazeny oxid
uhelnatý (CO), oxidy dusíku (NOx), ne-metanové plynné uhlovodíky (NM VOC) a pevné
částice pro dieselová vozidla (PM). S výjimkou PM dochází sice u nových vozidel v důsledku
přísnějších limitů, daných normami EURO, k jejich poklesu, ale vzhledem ke zvyšujícímu se
objemu dopravy, zejména nákladní, však dochází k celkovému růstu emisí.
Produkce emisí se nejčastěji stanovuje měřením konkrétních škodlivin na
specializovaných přístrojích. Další možností jak stanovit emise jsou výpočty na základě
hmotnostních toků spalovaného paliva. Kombinací výše uvedených postupů se následně
vypočítávají produkce emisí pro jednotlivé zdroje za jednotku času, které slouží k celkové
kvantifikaci a k porovnání s příslušnými emisním i limity.
1.1 SW pro modelování emisí
Čas ke studiu: 2 hodiny
Popsat co jsou to emise.
Vysvětlit jaké existují emisní modely a k čemu slouží.
Interpretovat principy výpočtu emisí z mobilních zdrojů znečištění.
Výklad
Ve světě existuje řada přístupů a metodik pro kvantifikaci produkce emisí z mobilních
zdrojů znečišťování. V následující části se pokusíme stručně popsat nejpoužívanější metodiky
včetně jejich základních principů a využitelnosti. Uvedené příklady reprezentují především
9
evropské přístupy, přesto se např. COPERT či GAINS používají celosvětově především pro
porovnání scénářů produkce emisí.
1.1.1 COPERT
COPERT (Computer Programme to Calculate Emissions from Road Transport) je
program fungující v prostředí MS Windows zaměřených na výpočet emisí znečišťujících látek
ovzduší ze silniční dopravy. Technický rozvoj tohoto nástroje je financován Evropskou
agenturou pro životní prostředí (EEA). Od roku 2007 je tento nástroj společně s EEA rozvíjen
i ve Výzkumné centrum Evropské komise (JRC), kde probíhá především koordinace dalšího
vědeckého vývoje modelu. COPERT byl v zásadě vyvinut pro použití národních expertů
k odhadu emisí ze silniční dopravy, které mají být zahrnuty do každoročního oficiálního
hlášení pro Evropskou unii. Kalkulované emise zahrnují jak limitované škodliviny (oxid
uhelnatý, oxidy dusíku, uhlovodíky, pevné částice), tak některé nelimitované chemické látky
jako např. oxid dusný (N2O), amoniak (NH3), oxid siřičitý (SO2), ne-metanové uhlovodíky
(NM VOC) a další. Dále je počítána spotřeba pohonných hmot, postup je však obrácený než u
metodiky používané v České republice. Metodika se řadí k metodám typu "bottom up"
(= "zdola nahoru") založených na sčítání parametrů jednotlivých vozidel. Pro národní emisní
inventury se metody tohoto typu v ČR nepoužívají, používají se metody založené na spotřebě
pohonných hmot (tzv. "top down"). Metodika COPERT a její softwarová aplikace umožňuje
transparentní a standardizovaný výpočet emisí silniční dopravy, proto konzistentní a
srovnatelné údaje v rámci jednotlivých evropských států v souladu s požadavky
mezinárodních úmluv a protokolů a legislativy EU. Metodika COPERT je rovněž součástí
příručky pro emisní inventury EMEP/CORINAIR (Core Inventory of Air Emissions), kterou
využívá Evropská hospodářská komise OSN (UNECE) pro přípravu zpráv podle úmluvy
UNECE o dálkovém znečišťování ovzduší přecházející hranice států a směrnice o národních
emisních stropech. Metodika CORINAIR – sleduje počet a roční proběh podle stanovených
kategorií, s danou databankou emisních faktorů sledovaných složek, pro průměrné rychlosti
ve městě, na silnici a dálnici. Dále metodika sleduje i spotřebu paliv a obsahy olova, síry a
těžkých kovů v palivech.
Metodiky COPERT kombinuje dva přístupy k výpočtům emisí: jednak ze
spotřebovaného paliva a jednak z ročních kilometrických proběhů vozidel. Na rozdíl např. od
Metodiky pro stanovení emisí látek znečišťujících ovzduší z dopravy (dále "Metodika CDV")
neobsahuje COPERT kontrolní mechanismy pro shodu zajištění souhlasu součtů km proběhů
s evidovanou spotřebou paliv. Zásadní rozdíl spočívá v kategorizaci zdrojů, která je
v COPERTu velmi podrobná: existuje celkem 113 kategorií silniční dopravy.
Hlavní vstupní údaje metodiky COPERT jsou (pro každou kategorii vozidel):
-
početní stavy vozového parku,
-
průměrné roční kilometrické proběhy,
-
emisní faktory vztažené na 1 km jízdy.
Dále COPERT pracuje s následujícími údaji:
-
spotřeba benzínu, nafty a LPG,
10
-
poměr uhlíku a vodíku v palivu,
-
obsahy síry, olova a těžkých kovů v palivu,
-
zastoupení jednotlivých režimů (městský, silniční, dálniční),
-
průměrná rychlost v jednotlivých režimech,
-
podíl odpařování benzínu.
Kategorie se navzájem liší podle druhu dopravy (osobní, lehká nákladní, těžká
nákladní, autobusy a motocykly), používaného paliva (benzín, nafta, LPG), objemu motoru
(do 1400 ccm, 1400 - 2000 ccm a nad 2000 ccm) a emisní normy, které příslušné vozidlo
musí splňovat (před-EHK, EHK, 15.01 - 15.04), konvenční, EURO I - EURO III (případně
EURO IV. COPERT pracuje s vlastní sadou emisních faktorů, pro každou ze 113 kategorií,
v členění na městský, silniční a dálniční režim jízdy a na studený a teplý start. Emisní faktory
studených startů závisí na ročním období a liší se v jednotlivých měsících.
1.1.2 ARTEMIS
Artemis (Assessment and reliability of transport emission models and inventory
systems) byl řešen jako mezinárodní projekt, jehož cílem bylo spojit zkušenosti z různých
používaných modelů pro výpočet emisí a dospět k harmonizované metodice pro odhady emisí
všech druhů dopravy na mezinárodní, národní i regionální úrovni (André, 2004). Prvotním
úkolem bylo především lepší pochopení příčin používání různých emisních faktorů, na což
navázal další základní výzkum. ARTEMIS je určen pro tři hlavní oblasti: (i) klasické emisní
inventury (na regionální či národní úrovni, za měsíc nebo rok), (ii) výpočet scénářů pro
posuzování dopadů navrhovaných opatření (časové řady, roky), (iii) vstupy pro modely
kvality ovzduší (imisní modely) pro posuzování místních a časových dopadů na životní
prostředí. Model byl pak navržen tak, aby výpočet mohl probíhat jak na agregované úrovni,
tak na úrovni silnic.
Hlavními výsledky projektu a následná aplikace metodiky (Boulter et. al., 2007):
-
Vypracování postupů pro měření emisí vozidel (jízdní cykly pro osobní
automobily - viz Obrázek 1.1, testovací podmínky pro těžká vozidla, atd.) a
systematickou analýzu metodologických aspektů, které vedou k nejistotě
v odhadu emisí (měření, zkušební podmínky, paliva, atd.).
-
Byl měřen velký počet nákladních vozidel, motorek a osobních vozů se
zaměřením na nelimitované látky, a dále se zaměřením na studený start,
vypařování emisí, při využívání různých asistentů řidičů a klimatizací.
-
Proběhlo modelování v různých měřítcích (od regionální po silnice) a jejich
integraci do nástroje, které umožňuje odhad složení vozidel a emisních
kategorií.
-
Shromáždění národních a evropských statistik a vypracování předpokladů
ohledně dopravních charakteristik (vozový park, jízdní podmínky, atd.).
11
Obrázek 1.1 – ARTEMIS – městský jízdní cyklus pro osobní vozidla.
1.1.3 GAINS
Model GAINS (The Greenhouse Gas and Air Pollution Interactions and Synergies)
poskytuje jednotný rámec pro cost-benefit analýzu strategií, které si kladou za cíl snížení
znečištění ovzduší a redukci zdrojů skleníkových plynů. Model pracuje s následujícími
škodlivinami: oxid uhličitý (CO2), metan (CH4), oxidy dusíku (NOx), oxid dusný (N2O),
pevné částice (TSP, PM10, PM2.5 a PM1, oxid siřičitý (SO2) a těkavé organické sloučeniny
(VOC).
GAINS model se skládá z několika částí, které poskytují informace týkající se:
-
Ekonomické aktivity - činnosti způsobující emise (energetická produkce a
spotřeba, osobní a nákladní doprava, průmyslové a zemědělské činnosti,
používání rozpouštědel, atd.).
-
Strategie řízení emisí - vývoj emisí a kontrolu daném časovém horizontu.
-
Scénáře emisí - emise jsou počítány pro vybrané emisní scénáře (kombinace
strategií), emisní faktory.
-
Emisní kontrola nákladů - emisní kontrola nákladů vypočítaná pro vybrané
emisní scénáře.
-
Dopady - dopady znečištění ovzduší na ekosystém a lidské zdraví.
-
Správa dat - poskytuje interaktivní rozhraní, kde mohou být data specifická pro
různé země.
GAINS model současně řeší dopady na zdraví a ekosystém znečištěním pevných
částic, acidifikací, eutrofizací a troposférickým ozonem. Současně GAINS počítá emise
skleníkových plynů a zároveň je přepočítává na hodnotu CO2 ekvivalentní. Historické emise
látek znečišťujících ovzduší a skleníkových plynů se odhadují pro každou zemi na základě
shromážděných informací dostupných z mezinárodní emisní inventury a na základě informací
z jednotlivých zemí. GAINS hodnotí emise ve střednědobém časovém horizontu, emisní
projekce jsou specifikovány v intervalech pěti let až do roku 2030.
Model může pracovat v režimu "analýzy scénářů", tj. identifikuje cestu emisí ze zdrojů
k jejich dopadům. V tomto případě poskytuje model odhady regionální nákladů a ekologické
přínosy různých strategií. Model také pracuje v "režimu optimalizace", který identifikuje
12
nákladově optimální alokace emisí za účelem dosažení úrovně zadané depozice nebo emisí
stropy skleníkových plynů. Současnou verzi modelu lze použít pro zobrazení úrovně aktivity
a strategie řízení emisí, tak i pro výpočet emisí a řízení nákladů na tyto strategie (Amann et.
al., 2009).
1.1.4 MEFA
Ministerstvo životního prostředí iniciovalo vznik výpočetního programu MEFA, který
slouží pro výpočet emisních faktorů motorových vozidel. Tento uživatelsky jednoduchý
program umožňuje výpočet univerzálních emisních faktorů pro všechny základní kategorie
vozidel poháněných jak kapalnými, tak alternativními plynnými pohonnými hmotami.
Program zohledňuje rovněž rychlost jízdy, podélný sklon vozovky i stárnutí motorových
vozidel a umožňuje výpočet emisních faktorů pro široké spektrum znečišťujících látek (NOx,
NO2, SO2, CO, PM10, CxHy, metan, propan, 1,3-butadien, styren, benzen, toluen,
formaldehyd, acetaldehyd, benzo(a)pyren).
Použité výpočetní vztahy vycházejí z dostupných informací a reflektují současný stav
znalostí o této problematice. Při konstrukci modelu byla použita již získaná a ověřená emisní
data o vozidlech z řady testů v zemích EU. Jako výchozí podklad byla využita databáze
HBEFA „Handbook Emission Factors for Road Transport“, která představuje oficiální datový
podklad pro výpočet emisí z dopravy ve Spolkové republice Německo, ve Švýcarsku a
Rakousku. Získané údaje byly dále doplněny s využitím dalších zahraničních metodik
(CORINAIR, COPERT) a zejména výsledků emisních testů charakteristických zástupců
vozového parku ČR. Program sice nemůže postihnout emisní charakteristiky jednotlivých
vozidel v plné šíři (zejména u těžkých nákladních vozidel, kde je produkce emisí do značné
míry ovlivněna celkovou hmotností vozidla), poskytuje však typické průměrné hodnoty
odpovídající vozovému parku v České republice a středoevropském regionu. Rovněž
v případě organických látek, které nejsou v emisích standardně sledovány, bylo velmi obtížné
získat potřebné podklady pro vypracování matematických závislostí modelujících výsledné
hodnoty emisních faktorů v závislosti na jízdním režimu, kategorii motorového vozidla a
druhu použitého paliva. Na některé z prezentovaných emisních faktorů pro organické
sloučeniny (např. benzo(a)pyren, styren, 1,3-butadien) je proto nutné nahlížet jako na
kvalifikované odhady (Štěbor a kol., 2010).
Hlavní funkcí MEFA je výpočet emisí z dopravy pro definované úseky silničních
komunikací. Při databázovém výpočtu je ze vstupních údajů generován výstupní soubor, který
obsahuje hodnoty emisí (vyjádřené v g/s) pro uživatelem vybrané látky. Vedle této hlavní
funkce počítá program také emise pro vozidla jednotlivých kategorií – osobní (OA), lehká
nákladní (LDV), těžká nákladní (HDV) a autobusy (BUS), používaného paliva – benzin,
motorová nafta, LPG a stlačený zemní plyn (CNG) a emisních předpisů EURO. Uživatel má
možnost definice vlastní skladby vozového parku (viz kap. Editor vozového parku) nebo
využít vestavěných schémat, která vycházejí z průzkumů automobilové dopravy a jeho
statistického zpracování. Její využití je především na lokální či regionální úrovni.
13
1.1.5 Metodiky pro stanovení emisí látek znečišťujících ovzduší z dopravy
Metodika byla jedním z hlavních realizačních výstupů projektu VaV „Stabilizace a
postupné snižování zátěže životního prostředí z dopravy v České republice“, které Centrum
dopravního výzkumu řešilo v letech 1996 – 2001. V roce 2010 proběhla její aktualizace
(Adamec a kol., 2010). Metodika zahrnuje pouze emise vzniklé přímo při provozu dopravních
prostředků a zatím nezahrnuje emise z výroby elektrické energie spotřebované elektrickými
vozidly ani emise z motorů ne-dopravních strojů a prostředků, používaných např.
v zemědělství, stavebnictví, armádě nebo domácnostech. Metodika prošla oponentním
řízením. Komise byla složena ze zástupců MŽP ČR, ČHMÚ, ÚVMV a doporučila tuto
metodiku k praktické aplikaci.
Základní principy
-
Rozdělení dopravních prostředků do celkem 23 kategorií, při kterých byla
použita následující kritéria: druh dopravy, používané palivo, hmotnost vozidel
(u silniční nákladní dopravy a vybavení vozidel účinnými katalyzátory
(u osobních automobilů). Ke každé kategorii jsou přiřazeny emisní faktory
CO2, CO, NOx, N2O, CH4, NM VOC, SO2, Pb a pevných částic, dle
dostupných měřených údajů. Emisní faktory jsou vyjádřeny v g*kg-1 paliva a
jsou zpracovány v databázi MS Access, která tvoří nedílnou součást metodiky.
-
Z počtu 23 výše uvedených kategorií se vyčlení celkem 5 kategorií (tzv. kp)
s největšími rozdíly v počtu ujetých km za rok. Pro tyto kategorie vozidel se
spotřeba počítá dvakrát: paralelně „shora“, tj. rozdělením celkových spotřeb
dle přepravních výkonů a počtů vozidel, a „zdola“, tj. z ročních kilometrických
proběhů a průměrné spotřeby v l*100km-1. Jsou to: 1. motocykly, 2. benzínové
osobní automobily bez řízených katalytických systémů, 3. benzínové osobní
automobily s řízenými katalytickými systémy, 4. naftová nákladní vozidla do
3,5t, 5. naftová nákladní vozidla nad 3,5t. Kilometrické proběhy se zadávají
tak, aby součet spotřeb kategorií 1 - 3 počítaných „zdola“ byl shodný se
spotřebou benzínu individuální dopravy, vyjádřenou „shora“. Obdobně je
postupováno u silniční nákladní dopravy. Rovněž vzájemný poměr
nastavených km proběhů musí souhlasit se zjištěnými poměry uvedených
kategorií ve skutečném provozu.
-
Je dosazována celková spotřeba pohonných hmot u příslušného druhu dopravy
(nikoli tedy měrná spotřeba na jednotku přepravního výkonu jak tomu bylo
v minulosti) a přepravní výkon je použit k vyjádření poměrné spotřeby paliv
jednotlivými druhy dopravy.
-
Vzhledem k oddělenému výpočtu všech hmotností emisí pro každé palivo
odpadá přímá závislost výsledků na palivovém koeficientu (tzv. koeficient
přerozdělení podle původní metodiky) a tento je použit, obdobně jako
přepravní výkony, pro vyjádření spotřeby paliv jednotlivými druhy dopravy.
14
-
Kategorizace umožňuje oddělit produkce oxidu dusného (N2O) od ostatních
oxidů dusíku (NOx), rovněž organické látky (VOC) jsou rozděleny na metan a
ne-metanové VOC.
-
Odstraněna je přímá závislost výsledků na přepravních výkonech udávaných
v oskm (osobní doprava) nebo tkm (nákladní doprava). Je vycházeno z celkové
spotřeby pohonných hmot u příslušného druhu dopravy. Přepravní výkony jsou
použity k vyjádření poměrné spotřeby paliv jednotlivými druhy dopravy.
-
Odečtena je spotřeba pohonných hmot mimo resort dopravy, na základě
kvantifikace spotřeby nafty v resortu zemědělství a odhadu spotřeby v dalších
resortech.
-
Metodika je vhodná především pro stanovení emisí na celostátní úrovni a jejich
prognózy v časovém horizontu. Je však možno ji využít i na regionální úrovni,
pro stanovení emisní na úrovni okresů či krajů. Emise na regionální úrovni se
zjišťují rozdělením celkových emisí kalkulovaných podle této metodiky.
U silniční dopravy se využívají výsledky celostátního dopravního sčítání, ke
kterým se připočítají intenzity dopravy v Praze a také nesčítaná síť
v intravilánu ostatních měst. Emise z železniční dopravy se rozdělí do regionů
podle zastoupení neelektrifikovaných tratí, emise z vodní dopravy dle délky
splavných řek. Emise z letecké dopravy, režim start – přistání, se rozdělí podle
výkonů letišť, emise z přeletů se rozdělí mezi regiony rovnoměrně, podle
velikosti regionu. Metodika je rovněž vhodná pro emisní prognózy. Prognózy
jsou založeny přímo na rozdílných scénářích rozvoje dopravy, které se
promítají do sledovaných ukazatelů. Tyto ukazatele, tj. přepravní objemy a
výkony, spotřeba pohonných hmot a početní stavy a skladba vozového parku
v ČR jsou současně vstupními daty této metodiky. Metodika umožňuje dát
konkrétní odpověď na otázku jaké parametry, objemy a energetickou bilanci by
mohla mít doprava v ČR při dosažení jakékoli konkrétní emisní hodnoty.
V tomto ohledu se metodika již uplatnila při stanovení tzv. národních emisních
stropů, ke kterým se ČR zavázala (Dufek, 2001).
1.1.6 Příklady praktické využití
Praktické využití Metodiky pro stanovení emisí látek znečišťujících ovzduší z dopravy
se realizuje například pro „Studii o vývoji dopravy z hlediska životního prostředí za rok
2011“, která podává souhrnný přehled o vývoji dopravy v České republice a navazuje na
předchozí Studie, které jsou zpracovávány již od roku 1998. Jako příklad jsou níže uvedeny
hodnoty produkce oxidu dusného způsobené dopravou.
15
Tabulka 1.1 - Produkce N2O podle druhů dopravy [t].
Rok/Year
Druh dopravy
1993
1995
2000
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
IAD
930
1 085
1 070
1 357
1 609
1 727
1 802
1 824
1 910
1 850
1 817
1 703
1 664
Silniční veřejná
41
40
51
63
72
78
91
92
93
95
91
85
84
Silniční nákladní
60
100
134
169
212
255
310
320
336
355
350
351
360
25
30
19
17
17
16
16
17
17
19
17
16
16
Vodní
3
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Letecká
79
81
87
80
107
137
142
147
153
162
148
139
136
1 138
1 340
1 361
1 686
2 017
2 214
2 362
2 400
2 509
2 481
2 425
2 296
2 262
Železniční
Motorová trakce
Doprava celkem
Zdroj: CDV
Shrnutí pojmů 1.1.
Emise, Kategorie vozidel, Jízdní cyklus, Metodika, Skleníkové plyny.
Otázky 1.1.
1. Co jsou emise?
2. Vyjmenuj a stručně popiš aspoň 3 metodiky sledování a výpočtů emisí?
3. Pro jaké škodliviny se emise většinou počítají?
16
Klíč k řešení
O 1.1.1, .............................................................................................................................. str. 15
Emise jsou obecně látky, které jsou vypouštěny do životního prostředí.
O 1.1.2, .............................................................................................................................. str. 15
CORINAIR (COPERT), ARTEMIS, GAINS, MEFA – viz kapitola 1.1.1 až 1.1.4.
O 1.1.3, .............................................................................................................................. str. 15
Oxid uhličitý (CO2), metan (CH4), oxidy dusíku (NOx), oxid dusný (N2O), pevné
částice (TSP, PM10, PM2.5 a PM1, oxid siřičitý (SO2) a těkavé organické sloučeniny
(VOC).
Další zdroje
Použitá literatura v kapitole 1:
ADAMEC, V., DUFEK, J., JEDLIČKA, J. a kol., (2006). Výzkum zátěže životního
prostředí z dopravy. Závěrečná zpráva projektu VaV MD ČR č. CE 801 210 109,
Brno, Centrum dopravního výzkumu, 2006, 86 s.
AMANN, M, et. al., (2009). Potentials and Costs for Greenhouse Gas Mitigation in
Annex I Countries: Methodology. IIASA Interim Report IR-09-043 (11 09).
ANDRÉ, M., (2004). The ARTEMIS European driving cycles for measuring car
pollutant emissions. Sc. of the Tot. Envir., n°334-335, p. 73-84, 2004.
BOULTER, P., et. al., (2007). ARTEMIS: Assessment and reliability of transport
emission models and inventory systems – Final Report, Deliverable 15. Commission
Européenne. Crowthorne, UK: TRL, TRL Report UPR/IE/044/07, 333 p.
DUFEK, J., HUZLÍK, J., ADAMEC, V., (2001). Metodika pro stanovení emisní
zátěže látek znečišťujících ovzduší v České republice. Brno, Centrum dopravního
výzkumu, 2001, 21 s.
ŠEBOR, G., a kol., (2010). Souhrnná metodika pro hodnocení emisí znečišťujících
látek ze silniční dopravy. Projekt VaV č. 1F54E/121/520, Praha 2010.
17
Imise z dopravy Křivánek, V., Dostál, I., Jedlička, J.
2
IMISE Z DOPRAVY
V první kapitole byla probrána problematika emisí, což jsou znečišťující látky
vypouštěné ze zdroje do ovzduší. Naproti tomu imise jsou znečišťující látky přítomné
v ovzduší rozptýlené často do značných vzdáleností i od emisního zdroje, které mohou mít
v některých případech i jiné fyzikálně-chemické vlastnosti než původní emise. Imisní limity
lze považovat za mez přijatelného rizika, nikoliv za bezpečný práh.
2.1 SW pro modelování imisí
Popsat základní principy využívané v programech pro modelování imisí.
Vysvětlit jednotlivé používané softwary pro modelování imisí.
Interpretovat výstupy z jednotlivých modelů imisí
Výklad
Měření je vázáno na konkrétní měřící místo a podmínky v průběhu měření, je proto
nutné značné množství měřících bodů. Při modifikaci měřené situace je nutné provést nový
soubor měření. Vlastním měřením tak není zcela možné postihnout rozsáhlou plochu území,
což u množství imisí, které se šíří na velké vzdálenosti od vlastního zdroje v kombinaci
s dalšími zdroji může být často vyžadováno k posouzení a hodnocení vlivů. Z měření byť jsou
velmi přesná, vyplývají určité nevýhody, jako značná časová, organizační, finanční náročnost
a proto se velmi často využívá výpočtové modelování.
Při výpočtovém modelování jsou nutná vstupní data, pomocí nichž se daná situace
vytvoří a na jejich kvalitě také závisí přesnost výsledků. Modelování lze použít pro existující
situace i prognózu očekávaného stavu. Zásadní výhodou postupů založených na výpočtových
procedurách je vysoká míra automatizace při získávání požadovaných deskriptorových údajů,
unifikovanost postupu výpočtu, omezení vlivu lidského činitele na získané výsledky, snížení
pracnosti, organizační a časové náročnosti na zjištění plošného stavu akustické situace
v území, možnost rychlé reakce na změny ve vstupních údajích, možnost vytvoření
databanky, stanovení počtu zasažených lidí a dalších informací v rámci území a v rámci
zpracování GIS. Nevýhodou je závislost výsledků na kvalitě dodaných, resp. získaných
vstupních dat a to jak pro sestavení modelu, tak i pro vlastní výpočty (jde tedy o kvalitu
dopravně-inženýrských dat). Ovšem pro co nejvěrnější přiblížení studií realitě v dané oblasti,
je nutné v několika dobře zvolených místech provést reálná měření zkoumaných parametrů.
Změřené hodnoty pak jsou následně porovnány s hodnotami vypočtenými prostřednictvím
výpočtového programu, čímž se ověřuje správnost daného výpočtového modelu.
18
2.1.1 Modelování intenzit dopravy
Hlavním cílem modelování dopravy je předvídání celkové poptávky po dopravě
a identifikování očekávané změny v prostorovém rozložení a intenzitách dopravy. Tyto údaje
nám pak mj. slouží jako základní vstupní údaj pro stanovení emisní a hlukové zátěže. Na
základě prostorového rozsahu modelové oblasti a celkové podrobnosti modelu lze rozlišit dva
základní přístupy k modelování:
-
Makroskopický – jde o strategicko-plánovací model zahrnující obvykle větší
město, region (např. kraj) nebo dokonce i celý stát. Takový model je využíván
především k ověření dopadů různých navrhovaných opatření a k porovnání
jejich různých variant (výstavba nové silnice, rekonstrukce části města, výskyt
různých krizových stavů – např. uzavření komunikace v důsledku hromadné
havárie nebo přírodní katastrofy).
-
Mikroskopický – modeluje se konkrétní křižovatka, průmyslový areál, obvykle
slouží k evaluaci konkrétního dopravně-inženýrského řešení – posouzení
křižovatky z pohledu její konfigurace, dostatečné kapacity, uspořádání
návrhových prvků, aj.
Při emisních výpočtech hrají roli zejména modely strategicko-plánovací. Dnes
klasickým přístupem k dopravnímu modelu tohoto typu je tzv. čtyřstupňový model, který se
poprvé objevil v druhé polovině padesátých let minulého století v USA (např. CATS, 1959).
V modelech je uplatněn zonální přístup – modelové území je rozděleno na homogenní celky,
zvané dopravní zóny, tj. oblasti kde začíná nebo končí doprava. Je-li modelována městská
oblast, mohou představovat zóny např. sídliště, centrum, velké nákupní středisko nebo
průmyslovou zónu. Při modelování většího regionu jsou zóny představovány jednotlivými
městy a obcemi. Dále jsou do modelu implementovány dopravní sítě pro jednotlivé dopravní
módy formou uzlů a úseků, jež je navzájem propojují. Jednotlivé úseky mají základní
charakteristiky (u silnic např. délka, kapacita, počet pruhů, povolená rychlost, atd.; u linek
veřejné dopravy jde o zastávkové body, průměrné zdržení spojů v jednotlivých zastávkách,
interval spojů, apod.), uzly zase představují křižovatky charakterizované jednotlivými
křižovatkovými pohyby (turns), kde se zadávají zákazy odbočení a časová penalizace, která
zohledňuje zdržení vozidla na křižovatce. Není-li uzel označen jako křižovatka, všechna
odbočování jsou povolena a nejsou penalizována, tedy se nepředpokládá žádné zdržení. Dále
se do modelu zadávají údaje o dopravním omezení jako zákazy vjezdu těžkých vozidel nebo
určitá forma zpoplatnění vjezdu (mýtné).
Vedle informací o dopravních sítích pro jednotlivé druhy dopravy potřebuje každý
dopravní model spoustu informací charakterizujících jednotlivé zóny z pohledu toho, jak
jejich obyvatelé přistupují k dopravě a uspokojení svých mobilitních potřeb. Mnohé z těchto
údajů nejsou běžně sledovány a lze je zjistit pouze specializovaným průzkumem dopravního
chování. Kvalita těchto údajů přitom významně ovlivňuje přesnost a vypovídací schopnost
modelu. K vstupním informacím o dopravním chování obyvatelstva pro model zjišťovaných
při průzkumech patří: zdroj, cíl, cestovní čas, volba dopravního prostředku, účel cesty, volba
trasy.
19
Dále je důležité znát celkovou charakteristiku jednotlivých dopravních zón z pohledu
funkčního zařazení ve struktuře modelové oblasti (např. obytné území x průmyslová zóna x
rekreační areál) a také obecné socio-ekonomické charakteristiky (počet obyvatel, počet
pracovních míst, stupeň motorizace, průměrný příjem, aj.) Ke kalibraci modelu potom slouží
intenzity dopravy zjištěné přímo v terénu sčítáním nebo z indukčních smyček při dopravním
průzkumu.
Vlastní modelování lze rozdělit do čtyř základních kroků (odtud název čtyřstupňový):
1. Vznik cest (trip gereration) – stanovení celkového počtu cest, které v každé jednotlivé
zóně vznikají (dopravní produkce), a které v dané zóně končí (dopravní atraktivita). A
to pro každý ze základních účelů cest samostatně (dojížďka do zaměstnání,
nakupování, příp. volnočasové aktivity).
2. Rozdělení cest (trip distribution) – stanovení matice dopravních vztahů mezi
jednotlivými dopravními zónami na základě jejich produkce a atraktivity. Nejčastěji se
využívá gravitačních modelů. Z matice přepravních vztahů můžeme odvodit celkové
objemy poptávky po dopravě v dělení na dopravu:
-
Vnitřní – se zdrojem i cílem uvnitř modelovaného území (v Brně např. cesta
z Bystrce do Líšně).
-
Vnější – zdroj nebo cíl cesty leží vně modelovaného území, protějšek uvnitř
území (v Brně např. cesta ze Slatiny do Vyškova).
-
Tranzitní – se zdrojem i cílem vně modelovaného území, ale cestou
procházející přes řešené území (v Brně např. průjezd po dálnici D1 z Prahy do
Olomouce).
3. Podíl jednotlivých druhů dopravy (modal split) – známý celkový počet cest mezi
dvěma zónami se rozdělí mezi jednotlivé modelované druhy dopravy.
4. Zatěžování sítě (assignment) – objemy poptávky po dopravě stanovené ve třetím
kroku jsou přiděleny na implementované dopravní sítě, samostatně pro každý
z modelovaných dopravních módů. Přidělení dopravy na síť je iteračním procesem, při
kterém je hledána taková rovnováha (equlibrium), při které již není možné zlepšit
cestovní čas pro žádný z dopravních vztahů. Tento proces je kapacitně závislý –
zohledňuje kapacitu jednotlivých komunikací, v případě, že tato je na dané
komunikaci překročena, snižuje se cestovní rychlost, čímž dochází k prodloužení času
nutného k překonání daného úseku a tím i ke snížení jeho atraktivity. Tento přístup
odráží výskyt kongescí na přetížených úsecích sítě.
Výsledkem popsaného procesu jsou dopravní objemy přidělené k dané dopravní síti a
to samostatně v jednotlivých modelovaných druzích dopravy, viz Obrázek 2.1. Mezi další
údaje, které lze zjistit, patří kapacitně závislá rychlost nebo čas, který je potřebný k překonání
jednotlivých úseků i celé trasy, mezi zdrojovou a cílovou zónou. Doprava realizovaná na
krátké vzdálenosti v rámci jednotlivých zón (intrazonální) není součástí modelu.
20
Obrázek 2.1 - Příklad výstupu z modelu města – kartogram intenzit dopravy v centru města
v modelu Zlína a okolí.
Nad výsledky modelování jsou následně prováděny další výpočty ve specializovaných
programech, které zahrnují již konkrétní environmentální dopady - např. výpočet emisního
toku daného úseku (na základě Metodiky stanovení emisního toku (Dufek et al., 2009),
s využitím známých údajů o vozovém parku v dané lokalitě, databáze emisních faktorů a
výsledků modelování) nebo stanovení hlukové zátěže. Řešeny mohou být i specifické
modelové situace jako např. výpočty emisních toků pocházejících ze studených startů,
výpočty emisí v závislosti na rychlosti a kapacitě dopravního proudu nebo emisní tok
parkovišť a další.
Programy pro dopravní modelování
Programů pro dopravní modelování, které ctí výše uvedený postup je ve světě
nabízeno větší množství, všechny však na komerční bázi. Již standardem je v současnosti
celková robustnost jednotlivých softwarových balíků a import/export vstupních údajů a
výsledků modelování do GIS, většinou na bázi produktů ESRI (ArcInfo).
PTV Vision je softwarový balík německé provenience sloužící pro dopravní plánování
a provozní analýzy, užívá se v cca 90 zemích světa. Je založen na systému vzájemně
propojených samostatných modulů zahrnujících všechny procesy v dopravě, především mezi
strategickým plánováním, řízením dopravy a dopravním inženýrstvím. Jeho rozsah tak
přesahuje samotné dopravní modelování. V současnosti jde u nás o nejrozšířenější
z moderních dopravně-inženýrských programů.
21
Kanadský software EMME/4 (Équilibre Multimodal - Multimodal Equilibrium) je
nejnovější verzí programu vyvíjeného od roku 1976 v Montrealu firmou INRO a užívaného
v mnoha vyspělých zemích po celém světě, vč. světových velkoměst jako jsou Los Angeles,
London, Sydney nebo Helsinki. EMME je složeno z několika desítek vzájemně provázaných
modulů řešících komplexně celý proces modelování vzniku a průběhu přepravy, založený
nejen na klasickém čtyřkrokovém přístupu, ale také zahrnuje možnosti vícetříďového
zatěžování s přímými funkcemi poptávky či agregátní poptávky a řetězců cest. Pro
přizpůsobení výpočtu pro řešení jednotlivých úloh je možné využívat rozsáhlé možnosti
vlastního makrojazyka. Ten umožňuje také automatizaci rutinních úloh.
CUBE 6 představuje rodinu softwarových produktů britské firmy Citilabs, která tvoří
kompletní systém pro předvídání dopravní poptávky. Základem je software Cube Base, ke
kterému se pak přidávají knihovny jednotlivých funkcí. Tato struktura umožňuje uživateli
využívat funkce podle potřeby učit se nové programové rozhraní a bez vytváření
vícenásobných databází. V současnosti je nabízeno dokonce i cloudové řešení, které
umožňuje přístup k modelu prakticky odkudkoliv a využívá možnosti distribuovaných
výpočtů pro zvýšení rychlosti.
TransCAD je software rozšířený zejména v Severní Americe. Je to první dopravněplánovací software vyvinutý speciálně jak geografický informační systém (GIS), navržený
speciálně pro použití v dopravě – vedle běžných funkcí pro správu prostorových dat (body,
linie, polygony) obsahuje také moduly pro uložení, zobrazení, správu a analýzu specifických
dat o dopravě. TransCAD lze použít pro všechny druhy dopravy, v libovolném měřítku a
úrovni detailu
Zajímavost k tématu
PTV Vision http://www.ptvag.com/software/transportation-planning-trafficengineering/software-system-solutions/
EMME/4
http://www.inro.ca
CUBE 6
http://citilabs.com/
TransCAD
http://www.caliper.com/tcovu.htm
2.1.2 Modelování hlukové zátěže
Doprava se stala významným faktorem ovlivňujícím život člověka. Rozvoj dopravy,
který souvisí se vzrůstající mobilitou, rostoucími přepravními objemy a výkony, s sebou
přináší vedle pozitivních i řadu negativních dopadů, ke kterým mimo jiné patří i nadměrná
hluková zátěž v okolí komunikací či železničních tratí, jenž v postižených oblastech působí
bez přestání ve dne v noci a ovlivňuje velké množství lidí. Do roku 2001 byly v ČR
preferovány, a to především hygienickými stanicemi, pouze hlukové mapy na základě měření,
které byly zpracovány pro řadu krajských i okresních měst. Hlukové mapy byly pořizovány
na základě výsledků měření, čemuž odpovídalo značné množství měřících bodů. Proto
s rozvojem výpočetní techniky vznikly vhodné výpočtové programy, které mapování při
zachování určité přesnosti značně zjednoduší.
22
Systém popisu stavu akustické situace měřením je tedy pouze přiblížením k akustické
situaci podél komunikací. Například pro potřeby územního plánování neumožňuje výhledové
zjišťování dopadu záměru do území a neumožňuje tedy zajistit žádoucí úroveň managementu
hluku v území. Popis akustické situace na základě měření poskytuje pro okolí dopravních tras
pouze bodové údaje. Proto se využívá modelování, kdy model je-li to možné, je kalibrován na
základě výsledků měření v terénu. Modelování dopravního hluku se používá zejména pro:
hodnocení akustické situace v okolí dopravních komunikací, zjištění hlukové zátěže obyvatelstva,
návrh protihlukových opatření, strategické hlukové mapování a akční plány. Existuje množství
výpočtových softwarů na výpočet hluku: HLUK+, CadnaA, IMMI, SoundPLAN, LimA,
MITHRA, aj., které se liší používanými metodikami výpočtu, způsobem výpočtu, databází
jednotlivých zdrojů hluku, různými modely šíření, ovšem základní princip všech těchto
nástrojů je identický.
Výpočetní program SoundPLAN
Program pochází od firmy Braunstein+Berndt GmbH, jeho používání pro akustické
výpočty bylo schváleno Národní referenční laboratoří pro hluk v komunálním prostředí při
OHS Ústí nad Orlicí v červenci 1997. Tento program umožňuje modelování posuzovaného
území podle skutečnosti a výpočet izofonového pole v souladu se zadanou technologií
dopravy. Po spuštění programu je v nabídce několik modulů, viz Obrázek 2.2 (User’s Manual
SoundPLAN, 2008).
-
Modul Geodatabáze - zde se importují a vytváří mapové podklady (vrstevnice,
komunikace) zpracovávají vstupní data (intenzita provozu, počet obyvatel aj.).
-
Modul Výpočet - zde se provede kalkulace podkladu zadaných v modulu
Geodatabáze. (Prvně se vypočítává geometrie terénu po zadání vrstevnic.)
-
Modul Tabulka výsledků - zde se zobrazují výsledky, jejichž vstupní data byla
vytvořena v modulu Geodatabáze a byl proveden výpočet v modulu Výpočet.
-
Modul Expertní tabulka - zobrazují se vypočtené výsledky z modulu Výpočet
ve formě tabulky, lze kombinovat různé zobrazování a počítání s výsledky.
-
Modul Grafika - představuje obrazový výstup z akustických výpočtů (hluková
mapa jednotlivých výpočtových území s průběhem izofonového pole).
-
Modul Knihovna - sbírka databází s emisními a absorpčními spektry. Slouží
k práci s akustickými údaji strojů, vozidel, které lze umisťovat do modelu.
-
Modul Návrh stěny - umožňuje vytvořit protihlukovou stěnu o různých
parametrech. Výsledek je zapsán do modelových dat modulu Geodatabáze.
-
Modul K systému odborného průmyslu - umožňuje počítat hluk ze specifické
průmyslové činnosti.
-
Modul Nosie Allotment - vypočítává maximální hlukovou zátěž průmyslových
oblastí v dané oblasti tak, aby v okolí pozemků nebyl porušen hlukový limit.
-
Modul Akustika vně budov - umožňuje počítat hluk uvnitř budov a jeho
projevy na vnější fasádu budov.
23
Obrázek 2.2 - SoundPLAN manager po otevření programu.
Vstupní data
Níže je uveden stručný přehled významných vstupních údajů zadávaných v prostředí
programu SoundPLAN, obdobné je to pro analogické výpočetní softwary na hluk.
-
Geografické údaje, mapové podklady: polohopis a výškopis, ortofotomapa.
-
Údaje o budovách: poloha budov, půdorys, výška budov a počet podlaží.
-
Údaje o komunikacích: trasy silničních komunikací a železničních tratí, profil
komunikace, železnice, druh povrchu vozovky, konstrukce kolejiště, mosty,
tunely apod.
-
Údaje o obyvatelích: uvádí se počet obyvatel ve sledovaném území, počet
obyvatel připadajících na jeden adresní bod, průměrný počet obyvatel
připadajících na jeden adresní bod apod.
-
Údaje o zdrojích průmyslového hluku: umístění a parametry zdrojů hluku.
-
Dopravní data: 24 hodinová intenzita dopravy, délka vlaků, počet vzletů a
přistání letadel, časové rozdělení intenzity na denní dobu (6 - 22 h) a noční
dobu (22 – 6 h), složení dopravního proudu – typ aut, vlaků, letadel, jízdní
rychlost v jednotlivých úsecích.
Pro výpočet dané hlukové situace je třeba do programu SoundPLAN zadat potřebná
vstupní data, na jejichž základě bude probíhat příslušná simulace. Nejdříve je nutné vytvořit
model terénu území, na který se dle potřeby nanesou další objekty představující zástavbu
budov, profil komunikace, železnice aj. Takto dojde k vypracovaní 3D prostorového modelu
sledovaného území včetně druhu terénu. Na Obrázek 2.3 lze vidět vrstevnice, rozmístění
budov a polohu železnice na příkladu modelování železničního hluku. Bod B je srovnávací
místo, kde následně proběhlo reálné měření hlučnosti.
24
Obrázek 2.3 - Výpočtová oblast pro modelování železničního hluku.
Má-li se určit i zatížení obyvatelstva hlukem je nutné přidat informaci o počtu
obyvatel v dané oblasti. Nakonec se přidají jednotlivé zdroje hluku působící v dané oblasti, ať
se již jedná o průmyslové objekty, stavební stroje, počet vlakových souprav, nákladních či
osobních automobilů aj., dle toho co je záměrem spočítat za hlukovou zátěž. Podle záměru
výpočtu se volí i příslušná výpočtová metodika pomocí níž program SoundPLAN provede
simulaci na základě zadaných údajů. Pro strategické hlukové mapování (2002/49/EC, 2002)
jsou dány metodiky: silniční doprava - NMPB-Routes-96, železniční doprava - Rekenen
Meetvoorschrift Railverkeerslawaai 96, letecká doprava - ECAC.CEAC Doc. 29., průmyslový
hluk - ISO 9613-2.
Výstupní data
Výstupy zahrnují vyhodnocení údajů poskytujících souhrnné přehledy o stavu hlukové
zátěže venkovního prostoru sledovaného území z provozu pozemní dopravy a průmyslu, které
lze využít jako podkladové materiály pro územně plánovací dokumentaci, nebo pro
informování veřejnosti o stavu životního prostředí atd. – např. hluková mapa (Obrázek 2.4),
tabulky zatížení obyvatelstva. Podle platné legislativy je jediným závazným deskriptorem pro
popis stavu akustické situace v oblasti ekvivalentní hladina akustického tlaku A (LAeq).
Hluková mapa je grafická vizualizace údajů o hlukové situaci v území při použití
předem zvoleného hlukového ukazatele, např. denní ekvivalentní hladiny LAeq,16 nebo
ekvivalentní hladiny den-večer-noc Ldvn apod. Grafické zobrazení odpovídá účelu, pro který
byla mapa vytvořena a je třeba říci, že nelze vytvořit univerzální hlukovou mapu. Tvorba
mapy je tedy vždy podřízena jasnému cíli a má vždy svoji určitou vypovídací schopnost
v závislosti na účelu - definování překročení mezních hodnot, rozložení zvukového pole,
definování hlukového zatížení konkrétních objektů, atd.
25
Obrázek 2.4 - Zatížení okolí od železniční trati pomocí horizontální mapy pro hlukový
ukazatel Ldvn.
Přesnosti výpočtů
Je nutné si uvědomit, že jakýkoliv výpočtový software je pouze výkonným nástrojem
pro modelování akustické situace. Přesnosti výpočtů hlukových map jsou omezeny
geometrickou přesností běžně dostupných mapových podkladů a dalších vstupních dat.
U digitálního mapového podkladu ZABAGED 1 : 10 000 je střední polohová chyba (jedná se
o střední chybu nikoliv o maximální odchylku) u bodů jednoznačně identifikovatelných
v terénu (železnice, silnice, budovy aj.) odhadována na cca 5 m. Vliv dalších změn základních
vstupních parametrů výpočtů na emisní hodnoty LAeq udává Tabulka 2.1 (Ládyš a kol., 2006).
Proto, aby byl výpočtový postup, resp. použitý softwarový produkt pro výpočet hluku v území
akceptovatelný, je nutné dbát na to, aby vykazoval výsledky v takové třídě přesnosti, s jakou
lze získat výsledky terénními měřeními (ČSN ISO 1996-2, 2009). Rozdíl hodnoty LAeq od
konvenčně správné hodnoty LAeq by měl být menší než 2 dB, tj. celková nejistota výpočetního
modelu +/- 2 dB. Této hodnoty lze u schválených metodik výpočtů pro jednotlivé druhy hluku
dosáhnout za předpokladu dostatečné korektnosti vstupních dat.
Tabulka 2.1 - Velikost další chyby výpočtu hlukových map na základě nepřesných
vstupních údajů (Ládyš a kol., 2006).
Výpočtový vstup:
Změna vstupu:
Změna hodnoty LAeq:
Intenzita dopravy
+/- 10%
+/- 0,4 dB
Skladba dopravního proudu
+/- 5% NA
+/- 0,5 dB
Rychlost dopravního proudu
+/- 10%
+/- 0,8 dB
Niveleta komunikace
+/- 1 % (obousměrně)
+/- 0,3 dB
Typ povrchu
Ac (F3 = 1,1)
+/- 0,4 dB
26
2.1.3 Modelování imisních koncentrací
Nejspolehlivějším nástrojem pro hodnocení imisní situace je kvalitní měření, které je
ovšem poměrně nákladnou záležitostí, proto není možné měřit všude. Zde se potom otvírá
možnost využití modelů pro rozptyl znečištění ovzduší, které lze využít jako nástroj pro
doplnění chybějících hodnot. Další výhodou modelů je, že jsou schopny podat informaci
o stávajícím stavu, ale i vývoji do budoucna na základě stanovených scénářů. Transport a
rozptyl znečištění ovzduší jsou procesy velmi obtížně měřitelné a proto je matematické
modelování těchto procesů nejdůležitějším přístupem k jejich vyhodnocování. V následujícím
textu budou popsány základní charakteristiky matematických modelů používaných ke studiu
transportu a rozptylu a následné příklady nejrozšířenějších modelů používaných v ČR
(Bednář, 1985).
Modely je možné rozdělit podle horizontálního dosahu a fyzikálního přístupu. Jedním
ze základních kritérií pro dělení modelů transportu a rozptylu je velikost výpočtové oblasti,
pro kterou je daný model určen, viz Tabulka 2.2.
Tabulka 2.2 – Velikost výpočtových oblastí pro model.
Označení
Lokální efekty
Rozměr
Do 1 km od zdroje
Popis
Závětrné efekty za budovami
Transport
na krátké
vzdálenosti
Do 10 km od zdroje
Oblast
největšího
přízemního
dopadu
primárních znečišťujících látek emitovaných
z vyvýšených zdrojů
Regionální
transport
10 – 100 km od zdroje
Oblast kde začínají hrát roli chemické reakce
znečišťujících látek
Nad 100 km
Oblast s velkorozměrovými meteorologickými
efekty, nezanedbatelná role depozice a
transformace
Dálkový
transport
Globální
modely
Global
Jevy zahrnující celou atmosféru
Při dělení podle fyzikálního přístupu lze modely rozdělit na dvě základní kategorie
podle použitého přístupu: Eulerovské modely (souřadný systém je pevně spojený se zemským
povrchem, vyšetřujeme změny koncentrace v pevně zvoleném bodě), Lagrangeovské modely
(souřadný systém sleduje individuální vzduchovou částici – sledujeme změny, ke kterým
dochází na této částici).
Eulerovské modely – vycházejí z principu sledování lokální změny dané veličiny ve
zvoleném místě. Souřadná soustava je pevně spojena se zemským povrchem a koncentrace
jsou vyhodnocovány v pravidelné síti uzlových bodů. Jsou založeny na numerickém řešení
rovnic difúze a zákona zachování hmoty. Problematické u Eulerovských modelů je zejména
stanovení počátečních podmínek emise. Eulerovské modely jsou často používány pro
modelové hodnocení okamžité imisní zátěže. Jejich využití je též pro detailní posouzení
malých oblastí např. ve složitém terénu nebo v městské zástavbě.
27
Lagrangeovské modely – jsou založeny na sledování individuální vzduchové částici
při jejím transportu v ovzduší. Souřadný systém je přitom spjat s pohybující částicí. Obecně je
toto označení možno vztáhnout na celou škálu modelů, ve kterých je vlečka od zdroje
rozdělena na jednotlivé elementy, jejichž transport a rozptyl je dále sledován. Lagrangeovské
modely mají řadu podtyp“. Lagrangeovské box modely, Gaussovské modely, puff modely a
částicové modely.
Mezi nejrozšířenější typ modelů transportu a rozptylu znečištění ovzduší patří
Gaussovské modely. Jedná se v podstatě o speciální případ analytického řešení rovnice difúze
se zavedením řady zjednodušujících předpokladů. Gaussovské modely nacházejí široké
uplatnění zejména při rozhodovacích procesech spojených s výstavbou či rekonstrukcí zdrojů
znečišťování, při hodnocení různých scénářů, pro stanovení průměrných koncentrací za delší
časové období.
SYMOS 97
Metodika výpočtu znečištění ovzduší SYMOS 97 vychází z nejnovějších dostupných
poznatků získaných domácím i zahraničním výzkumem a navazuje na dříve vydanou
publikaci „Metodika výpočtu znečištění ovzduší pro stanovení a kontrolu technických
parametrů zdrojů“. V roce 1998 doporučilo MŽP ČR metodiku SYMOS 97 k použití pro
výpočty znečištění ovzduší ze stacionárních zdrojů. Metodika je založena na předpokladu
Gaussovského profilu koncentrací na průřezu kouřové vlečky (Maňák, 1997). Umožňuje
počítat krátkodobé i roční průměrné koncentrace znečišťujících látek v síti referenčních bodů,
dále doby překročení zvolených hraničních koncentrací (např. imisních limitů a jejich
násobků) za rok, podíly jednotlivých zdrojů nebo skupin zdrojů na roční průměrné
koncentraci v daném místě a maximální dosažitelné koncentrace a podmínky (třída stability
ovzduší, směr a rychlost větru), za kterých se mohou vyskytovat. Metodika zahrnuje korekce
na vertikální členitost terénu, počítá se stáčením a zvyšováním rychlosti větru s výškou a při
výpočtu průměrných koncentrací a doby překročení hraničních koncentrací bere v úvahu
rozložení četností směru a rychlosti větru. Výpočty se provádějí pro 5 tříd stability atmosféry
(tj. 5 tříd schopnosti atmosféry rozptylovat příměsi) a 3 třídy rychlosti větru. Charakteristika
tříd stability a výskyt tříd rychlosti větru vyplývají z následující Tabulka 2.3.
Tabulka 2.3 - Třídy schopnosti atmosféry rozptylovat příměsi a rychlost větru.
Třída stability
Výskyt tříd
rychlosti větru (m/s)
Rozptylové podmínky
I
silné inverze, velmi špatný rozptyl
1,7
II
inverze, špatný rozptyl
1,7
5
III
slabé inverze nebo malý vertikální gradient teploty, mírně
zhoršené rozptylové podmínky
1,7
5
11
IV
normální stav atmosféry, dobrý rozptyl
1,7
5
11
V
labilní teplotní zvrstvení, rychlý rozptyl
1,7
5
Termická stabilita ovzduší souvisí se změnami teploty vzduchu s výškou nad zemí.
Vzrůstá-li teplota s výškou, těžší studený vzduch zůstává v nižších vrstvách atmosféry a tento
fakt vede k útlumu vertikálních pohybů v ovzduší a tím i k nedostatečnému rozptylu
28
znečišťujících látek. To je právě případ inverzí, při kterých jsou rozptylové podmínky
popsané pomocí tříd stability I a II. Výskyt inverzí je dále omezen pouze na dobu s menší
rychlostí větru. Silný vítr vede k velké mechanické turbulenci v ovzduší, která má za následek
normální pokles teploty s výškou a tedy rozrušení inverzí. Silné inverze (třída stability I) se
vyskytují jen do rychlosti větru 2 m/s, běžné inverze (třída stability II) do rychlosti větru
5 m/s. Běžně se vyskytující rozptylové podmínky představují třídy stability III a IV, kdy
dochází buď k nulovému (III. třída) nebo mírnému (IV. třída) poklesu teploty s výškou.
Mohou se vyskytovat za jakékoli rychlosti větru, při silném větru obvykle nastávají podmínky
ve IV. třídě stability. V. třída stability popisuje rozptylové podmínky při silném poklesu
teploty s výškou. Za těchto situací dochází k silnému vertikálnímu promíchávání v atmosféře,
protože lehčí teplý vzduch směřuje od země vzhůru a těžší studený klesá k zemi, což vede
k rychlému rozptylu znečišťujících látek. Výskyt těchto podmínek je omezen na letní půlrok a
slunečná odpoledne, kdy v důsledku přehřátého zemského povrchu se silně zahřívá i přízemní
vrstva ovzduší. Ze stejného důvodu jako u inverzí se tyto rozptylové podmínky nevyskytují
při rychlosti větru nad 5 m/s (Bubník, 1998). V souvislosti se vstupem ČR do EU se
legislativa v oboru životního prostředí přizpůsobuje platným evropským předpisům, a proto
v ní vznikají změny, na které musí reagovat i metodika výpočtu znečištění ovzduší, má-li vést
i nadále k výsledkům snadno použitelným v běžné praxi. Tyto změny zahrnují např.:
-
Stanovení imisních limitů pro některé znečišťující látky jako hodinových
průměrných hodnot koncentrací nebo 8-hodinových průměrných hodnot (dříve
1/2-hodinové hodnoty).
-
Stanovení imisních limitů pro některé znečišťující látky jako denních
průměrných hodnot koncentrací.
-
Hodnocení znečištění ovzduší oxidy dusíku z hlediska NO2 (dříve jen NOx).
Změna průměrovací doby se promítla do změny rozptylových parametrů σy a σz tak,
aby popisovaly rozptyl znečišťujících látek v delším časovém intervalu. Pro NO2, NOx, prach
(PM10) a SO2 jsou jako krátkodobé koncentrace počítané 1-hodinové průměrné hodnoty, pro
CO jsou počítané 8-hodinové průměrné hodnoty. Znečištění ovzduší oxidy dusíku se podle
dosavadní praxe hodnotilo pomocí sumy oxidů dusíku (NOx). Pro tuto sumu byl stanovený
imisní limit a zároveň jako NOx byly (a dodnes jsou) udávané nejen emise oxidů dusíku, ale
i emisní faktory z průmyslu, energetiky i z dopravy. Suma NOx je přitom tvořena zejména
dvěma složkami, a to NO a NO2. Nová legislativa ponechává imisní limit pro NOx ve vztahu
k ochraně ekosystémů, ale zavádí nově imisní limit pro NO2 ve vztahu k ochraně zdraví lidí,
zřejmě proto, že pro člověka je NO2 mnohem toxičtější než NO. Ze zdrojů oxidů dusíku
(zejména při spalovacích procesech) je společně s horkými spalinami emitován převážně NO,
který teprve pod vlivem slunečního záření a ozónu oxiduje na NO2, přičemž rychlost této
reakce značně závisí na okolních podmínkách v atmosféře. Protože vstupem do výpočtu
zůstaly emise NOx, bylo nutné upravit výpočet tak, aby jednak poskytoval hodnoty
koncentrací NO2 a jednak zahrnoval rychlost konverze NO na NO2 v závislosti na
rozptylových podmínkách. Podle dostupných informací obsahují průměrné emise NOx pouze
10 % NO2 a celých 90 % NO. Rychlost konverze NO na NO2 popisuje parametr kp, jehož
hodnota závisí na třídě stability atmosféry. Zároveň platí, že i po dostatečně dlouhé době
zbývá 10 % oxidů dusíku ve formě NO. Ukázka výpočtu na Obrázek 2.5.
29
Obrázek 2.5 - Roční průměrné koncentrace benzenu, Město Kopřivnice, stav roku 2007.
ATEM
Imisní model ATEM je založen na modelu US EPA: Industrial Source Complex
(ISC2). Postupy uvedené v modelu ISC2 byly adaptována na podmínky a zvyklosti České
republiky za využití Metodiky výpočtu znečištění ovzduší pro stanovení a kontrolu
technických parametrů zdrojů a některých postupů navržených v metodice SYMOS 97.
Použitým přístupem k výpočtu charakteristik stavu znečištění ovzduší spadá model ATEM do
skupiny tzv. gaussovských disperzních modelů. Model umožňuje:
-
Výpočet znečištění ovzduší plynnými látkami a prachem od velkého počtu
bodových, liniových a plošných zdrojů znečištění ovzduší.
-
Výpočet charakteristik znečištění v husté pravidelné i nepravidelné síti
referenčních bodů tak, aby výsledky mohly být dále zpracovány např. pomocí
geografického informačního systému.
-
Výpočet znečištění v relativně komplikovaném terénu.
-
Při výpočtu vycházet z většího počtu větrných růžic, přičemž každá je
charakteristická pro určitou část modelové oblasti, každá větrná růžice přitom
bere v úvahu statistické rozložení směru a rychlosti větru vztažené k třídám
vertikální teplotní stability ovzduší podle klasifikace Bubníka a Koldovského.
V každém referenčním bodě je možné modelovým způsobem získat následující
charakteristiky znečištění ovzduší:
30
-
Maximální možné hodinové koncentrace znečištění, které se mohou
vyskytnout ve všech třídách stability ovzduší a rychlosti větru.
-
Hodnotu maximální možné hodinové koncentrace, jíž bylo v daném bodě
výpočtem dosaženo, bez ohledu na rychlost větru a vertikální teplotní stabilitu.
-
Hodnotu roční průměrné koncentrace.
-
Dobu trvání, po kterou hodnota hodinové koncentrace překračuje zadanou
hodnotu.
Dále je možné:
-
V každém referenčním bodě určit procentní podíl, kterým se jednotlivé skupiny
znečišťovatelů podílejí na dosažené hodnotě průměrné roční koncentrace.
-
Určit příspěvky k celkové hodnotě koncentrace z jednotlivých sektorů větrné
růžice (jak pro krátkodobé tak dlouhodobé hodnoty) v každém referenčním
bodě.
-
Stanovit konkrétní emisní zdroje, které v daném referenčním bodě přispívají
k celkové koncentraci vyšší hodnotou, než je předem zadaný procentuální
podíl.
-
Stanovit výšku bodového zdroje tak, aby byly splněny imisní limity.
Tato metodika, ostatně jako všechny metodiky spadající do oblasti Gaussovských
modelů, je především určena k vypracování rozptylových studií použitelných jako podklad
pro hodnocení stavu kvality ovzduší v zájmové oblasti. Metodika není vhodná pro studie, kdy
rozloha modelové oblasti převyšuje hodnotu 100 km a dále není vhodná pro detailní stanovení
hodnot koncentrací např. v uličních kaňonech nebo ve složité zástavbě.
Pro oba výše zmíněné modely se používají následující vstupní data:
-
Informace o jednotlivých emisních zdrojích. Bodové (komín) – souřadnice paty
komína a nadmořská výška, stavební výška komína, tepelná vydatnost,
provozní doba zdroje během roku, třída zdroje, množství emisí daného
znečištění za časovou jednotku. Liniové zdroje (silnice) – souřadnice a
nadmořská výška konců daného úseku komunikace, šířka komunikace, doba po
kterou je daný úsek v provozu během roku, průměrné roční emise znečišťující
látky z celého úseku. Plošné zdroje (lokální vytápění, křižovatka, parkoviště,
lomy nezpevněné plochy, staveniště) – souřadnice a nadmořská výška středu
čtverce aproximujícího plošný zdroj, průměrná výška zástavby, průměrná
tepelná vydatnost, délka strany čtverce, parametrizující zdroj, počet hodin za
rok kdy je zdroj v provozu, emise znečišťující látky za jednotku času z celé
plochy zdroje.
-
Meteorologické informace – větrné růžice.
-
Informace o referenčních bodech – souřadnice, nadmořská výška, výška bodu
nad terénem.
-
Informace o imisních limitech a referenčních koncentracích.
31
AEOLIUS
Na rozdíl od typů modelů, pokrývajících regionální až městské měřítko, jsou modely
pro studium vlivu dopravy na imisní situaci v městském prostředí v lokálním měřítku (uliční
kaňony, městské obvody) rozšířeny dosud jen málo. Podmínky proudění vzduchu a šíření
znečišťujících látek v tomto prostředí jsou určovány zejména charakterem městské zástavby.
Zvláště vysoké koncentrace se mohou vyskytovat v ulicích obklopených vysokými budovami.
Pro tento typ konfigurace bylo zavedeno označení „uliční kaňon“. Vane-li vítr na úrovni
střech budov kolmo na podélnou osu ulice, vytváří se mezi budovami vítr s horizontální osou,
viz Obrázek 2.6. Na úrovni vozovky je směr větru opačný, než je proudění na úrovni střech.
Tento zjednodušený popis režimu proudění byl navržen Hotchkissem a Harlowem (Hotchkiss,
1973), kteří použili rovnici vorticity pro řešení dvourozměrného případu, kdy vítr vane kolmo
na osu nekonečného kaňonu.
Obrázek 2.6 - Schéma proudění vzduchu v uličním kaňonu.
Znečišťující látky emitované dopravou jsou zachyceny v pomalu cirkulujícím víru a
pouze pozvolna jsou vyplavovány z kaňonu ulice nad úroveň střech budov. Koncentrace na
návětrné straně jsou nižší ve srovnání s koncentracemi na straně závětrné, viz Obrázek 2.7.
Modelový produkt AEOLIUS (Assessing the Environmental Of Locations In Urban Streets)
vyvinula Britská meteorologická služba (UKMO) na bázi rovnic Hertela a Berkowitze,
použitých v dánském modelu OSPM (Operational Street Pollution Model). Model je určen
pro podporu rozhodování místních autorit a je dotažen do podoby kladoucí minimální nároky
na uživatele. Model ALEOLIUS je volně dostupný na internetových stránkách britské
meteorologické služby. V ČR je definován jako referenční model pro výpočet očekávaného
znečištění z dopravy v městských oblastech, v jednotlivých ulicích. Z porovnání průběhů
časových řad modelových a měřených koncentrací znečišťujících látek je zřejmé, že model
postihuje obecné rysy reálné časové řady a dobře odráží změny koncentrací v závislosti na
meteorologických podmínkách. Model však podceňuje měřené hodnoty a všech
modelovaných znečišťujících látek.
32
Obrázek 2.7 - Schéma rozložení koncentrací v uličním kaňonu.
Vstupní údaje:
-
Zadání geometrických parametrů uličního kaňonu.
-
Emisní faktory.
-
Datové soubory o hodinové průměrné intenzitě dopravy v dělení na osobní a
nákladní na dané komunikaci.
-
Průměrná hodinová rychlost dopravního proudu v jednotlivých hodinách dne.
-
Meteorologické data – průměrný směr a rychlost větru, teplota vzduchu, tlak.
Výstupy:
-
Hodinové průměry koncentrací NOx, NO2, CO, SO2, PM10, benzen a 1,3butadien.
Model, Makroskopický model, Mikroskopický model, Čtyřstupňový dopravní
model, Vstupní data, Výstupní data, Přesnost, Intenzita dopravy, Meteorologie, Emisní
vydatnost, Referenční bod.
Otázky 2.1.
4. Jaké vstupní informace patří do modelu dopravního chování obyvatelstva zjišťovaných
při průzkumech?
5. Jaké je základní schéma čtyřstupňového modelu pro intenzit dopravy?
6. Jaká vstupní data jsou potřeba pro vytvoření hlukové mapy?
7. Jak velkých chyb se lze při vytváření hlukových map dopustit na základě nepřesných
vstupních údajů?
8. Jak se dělí modely pro modelování znečištění ovzduší?
9. Jaké jsou hlavní vstupní data pro modely Symos a Atem?
33
Klíč k řešení
O 2.1.4, .............................................................................................................................. str. 32
Zdroj, cíl, cestovní čas, volba dopravního prostředku, účel cesty, volba trasy.
O 2.1.5, .............................................................................................................................. str. 32
Vznik cest, rozdělení cest, podíl jednotlivých druhů dopravy, zatěžování sítě.
O 2.1.6, .............................................................................................................................. str. 32
Údaje: geografické, o budovách, o komunikacích, o obyvatelích, o zdrojích hluku,
dopravní data.
O 2.1.7, .............................................................................................................................. str. 32
Viz Tabulka 2.1.
O 2.1.8, .............................................................................................................................. str. 32
Modely se dělí podle horizontálního dosahu a fyzikálního přístupu.
O 2.1.9, .............................................................................................................................. str. 32
Informace o jednotlivých emisních zdrojích, meteorologické informace, informace
o referenčních bodech, informace o imisních limitech a referenčních koncentracích.
Další zdroje
2002/49/EC: 2002. Směrnice Evropského parlamentu a Rady ze dne 25. června 2002
o hodnocení a řízení environmentálního hluku v životním prostředí.
BEDNÁŘ, J., ZIKMUNDA, O., 1985. Fyzika mezní vrstvy atmosféry, Academia,
Praha 1985.
BUBNÍK, J., KEDER, J., MACOUN, J, MAŇÁK, J., 1998. SYMOS 97, metodická
příručka. ČHMÚ , Praha 1998.
CATS, 1959. Chicago Area Transportation Study: final report in three parts. Chicago,
126+156+160 pp.
ČSN ISO 1996-2 akustika, Popis, měření a posuzování hluku prostředí - Část 2:
Určování hladin hluku prostředí. Český normalizační institut, 2009.
DUFEK, J. a kol., 2009. Stanovení emisního toku silniční dopravy pro sledování,
hodnocení a řízení kvality ovzduší. Brno: Centrum dopravního výzkumu, v.v.i., 32 s.
HOTCHKISS, R., HARLOE, F. H., 1973. Air pollution in street canyons, 1973, EPAR4-73-029.
LÁDYŠ, L. a kol., 2006. Systémová podpora interaktivního ovlivňování vývoje
hlukové situace v okolí dálnic a silnic I. třídy. Ekola group, spol. s r. o., Praha, 2006.
MAŇÁK, J., BUBNÍK, J., KEDER, J., MACOUN, J., 1997. SYMOS 97 Systém
modelování stacionárních zdrojů. ČHMÚ, Praha 1997.
User’s Manual SoundPLAN, 2008. Braunstein + Berndt GmbH/SoundPLAN LCC,
January 2008, 532 pp., Backang, Germany.
34
Strategické hlukové mapování, protihluková opatření Křivánek, V.
3
STRATEGICKÉ HLUKOVÉ MAPOVÁNÍ, PROTIHLUKOVÁ
OPATŘENÍ
Dlouhodobé vystavení nepřijatelné úrovni hluku je spojeno s celou řadou nepříznivých
dopadů na lidské zdraví, produktivitu práce a ekosystémy. Narůstání dopravní poptávky a
rozvoje je spojeno se snížením dostupnosti oblastí, které jsou vnímány jako tiché nebo klidné.
Přelom v hlukové politice Evropské unie nastal v roce 1996, kdy byla vypracována “Zelená
kniha o příští hlukové politice EU” (Green Paper on Future EU Noise Policy). Zelená kniha
označila za klíčové problémy pro řešení hlukové situace v EU následující tři oblasti:
-
Odstranění rozdílů ve stavu znalostí o hlukové situaci v jednotlivých členských
státech Evropské unie.
-
Informovanost veřejnosti.
-
Začlenění hlukové problematiky do integrované strategie, která povede ke
zlepšení kvality života.
Tedy cílem hlukové politiky musí být opatření vedoucí ke zlepšení hlukové situace
v životním prostředí. Na základě analýz obsažených v Zelené knize byly Evropskou unií
stanoveny následující cíle:
-
Vytvoření sítě hlukových expertů (Noise Expert Network). Cílem této účelové
pracovní skupiny byla a stále je příprava podkladů a dokumentů pro jednání na
úrovni Evropské komise o vývoji globální hlukové politiky Evropské unie.
-
Vypracování Směrnice o hlukových emisích zařízení a výrobků používaných
ve venkovním prostředí.
-
Vypracování návrhu směrnice 2002/49/EC o hluku v životním prostředí
(Environmental Noise Directive - END).
Cílovou skupinou pro práci s touto směrnicí jsou kompetentní subjekty v jednotlivých
členských státech EU, které zodpovídají za vypracovávání hlukových map
v harmonizovaných indikátorech (tj. hlukových ukazatelích pro posuzování hluku, které jsou
jednotné a závazné pro všechny členské státy EU). Na základě takto vytvořených map mají
členské státy jednak povinnost informovat obyvatelstvo o zatížení hlukem a o důsledcích,
které z tohoto zatížení vyplývají, jednak vypracovávat a realizovat adresné akční plány na
snižování hluku v životním prostředí.
Strategickým cílem směrnice END je snížit v EU v roce 2010 počet obyvatel
zasažených hlukem o Ldvn (hlukový ukazatel pro celodenní obtěžování hlukem) nad 65 dB
o 10 %, v roce 2020 o 20 %. Tato směrnice se vztahuje na hluk ve venkovním prostředí,
kterému jsou vystaveni lidé zejména v zastavěných oblastech, ve veřejných parcích nebo
v tichých oblastech aglomerací, v tichých oblastech ve volné krajině, v blízkosti škol,
nemocnic a jiných citlivých budov nebo obydlených oblastí. Cílem END je na základě
stanovených priorit definovat společný přístup k vyvarování se, prevenci nebo omezení
škodlivých či obtěžujících účinků hluku ve venkovním prostředí.
35
Postup směrnice je následující:
-
určení míry expozice hluku ve venkovním prostředí prostřednictvím hlukového
mapování s využitím metod hodnocení, společných pro všechny členské státy.
-
zpřístupnění informací o hluku ve venkovním prostředí a jeho účincích na
veřejnost.
-
na základě výsledků hlukového mapování přijetí akčních plánů členskými státy
s cílem prevence a snižování hluku ve venkovním prostředí.
Směrnice 2002/49/EC ukládá členským státům, aby zajistily nejpozději do 30. června
2007 zpracování strategických hlukových map, které zdokumentují situaci na jejich území
v předcházejícím kalendářním roce a pak po každých následujících pěti letech.
Negativním dopadům dopravy na životní prostředí a zdraví obyvatel se nikdy nelze
úplně vyhnout, avšak v zodpovědné a udržitelné společnosti jsou aplikovány soubory
opatření, která tyto dopady omezí na nezbytně nutné minimum. Při omezování negativních
dopadů dopravy na životní prostředí platí, že prakticky každá lokalita nebo území potřebuje
citlivě stanovit specifickou kombinaci opatření a nelze plošně stanovit to nejvhodnější řešení
(Adamec a kol., 2011) proto existuje rozsáhlý soubor možných protihlukových opatření,
jejichž účinnost a uplatnitelnost závisí na dané konkrétní lokalitě.
3.1 Vývoj hlukového mapování v ČR, legislativa
Čas ke studiu: 0,5 hodiny
Popsat měření a modelování dopravního hluku.
Definovat základní rozdíly mezi měřením a modelováním.
Vysvětlit k čemu slouží strategické hlukové mapy, akční plány.
Výklad
3.1.1 Hlukové mapování v ČR
Hlukem z dopravy a jeho měřením se zabýval Masarykův zdravotní ústav (dnes Státní
zdravotní ústav) již v 30. letech dvacátého století. Do roku 2001 byly v ČR preferovány, a to
především hygienickými stanicemi, pouze hlukové mapy na základě měření, které byly
zpracovány pro řadu krajských i okresních měst. Od roku 1975 do roku 2001 bylo v ČR
zpracováno kolem 100 hlukových map měřením.
V letech 1978 – 1988 pořídila hygienická služba hlukové mapy pozemní dopravy
většiny okresních měst (i dalších). V té době nebyla k dispozici ani vyspělá výpočetní
technika, ani vhodná metodika výpočtu a proto byly mapy pořizovány na základě výsledků
měření (desítky až stovky měřících bodů, podle velikosti města). Měření zajišťovalo 20 až 30
36
měřících skupin. Měřilo se simultánně a jedno město bylo proměřeno během 2 dnů.
V devadesátých letech dvacátého století v rámci nového povědomí o škodlivosti hluku
v životním prostředí i tlaku orgánů ochrany veřejného zdraví, si hlukové mapy začala
pořizovat řada měst na své náklady. Mapy byly stále ještě pořizovány na základě měření, ale
začaly se objevovat i první výpočtové mapy (Jihlava).
Krátkodobá měření aktuální akustické situace na daném profilu komunikace, jsou však
úzce vázány na měřený profil komunikace (měřicí bod) a především jsou vázány na podmínky
v době měření. Při jakékoliv změně v území, jak urbanistického, tak dopravního charakteru,
nemůže zmíněný postup pružně reagovat na vyvolávající změny a podchytit je. Takový
systém popisu stavu akustické situace je tedy pouze přiblížením k akustické situaci podél
komunikací a např. pro potřeby územního plánování neumožňuje výhledové zjišťování
dopadu záměru do území a neumožňuje tedy zajistit žádoucí úroveň managementu hluku
v území. Popis akustické situace na základě měření poskytuje pro okolí dopravních tras pouze
bodové údaje. Zjištěné výsledky se tedy vztahují k měřené situaci a při její modifikaci jsou
nutná nová měření. Další nevýhodou tohoto postupu je především časová náročnost na získání
terénních údajů, omezené možnosti jejich zobecnění, vysoká finanční a organizační náročnost
zajištění měření, zejména pro případy, kdy jde o synchronní měření.
V zemích EU se proto daleko dříve než u nás v souvislosti s rozmachem výpočetní
techniky jednoznačně preferovaly výpočtové postupy. Simulační výpočty lze použít jak pro
existující, tak pro prognostické zjišťování očekávaného stavu akustické situace ve venkovním
prostředí. Zásadní výhodou postupů založených na výpočtových procedurách je vysoká míra
automatizace při získávání požadovaných deskriptorových údajů, unifikovanost postupu
výpočtu, omezení vlivu lidského činitele na získané výsledky, snížení pracnosti, organizační a
časové náročnosti na zjištění plošného stavu akustické situace v území, možnost rychlé reakce
na změny ve vstupních údajích, možnost vytvoření databanky, stanovení počtu zasažených
lidí a dalších informací v rámci území a v rámci zpracování GIS, viz Obrázek 3.1. Nevýhodou
je závislost výsledků na kvalitě dodaných, resp. získaných vstupních dat, a to jak pro
sestavení modelu, tak i pro vlastní výpočty (jde tedy o kvalitu dopravně-inženýrských dat
(Orlík, 2005).
Obrázek 3.1 - Ukázka vstupních dat modelu v rámci GIS (Orlík, 2005).
37
Hluková mapa vytvořená na základě modelování má oproti hlukové mapě vytvořené
na základě měření tu výhodu, že může zobrazovat hlukové poměry pro neexistující (např.
plánovanou urbanistickou a dopravní) situaci stejně dobře jako pro aktuální situaci. Tím se
nabízí možnost optimalizace situace vedoucí k zamezení porušování stanovených hlukových
limitů, které jsou stanoveny Nařízení vlády o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku
a vibrací (NV 272/2011 Sb., 2011).
3.1.2 Legislativa
Směrnice END byla implementována do české legislativy v červenci roku 2006
formou nepřímé novely zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví. Nepřímá novela
byla provedena zákonem č. 222/2006 Sb., kterým se mění zákon č. 76/2002 Sb.,
o integrované prevenci. V zákoně jsou obsaženy povinnosti uložené směrnicí 2002/49/EC.
Vlastní provedení je pak implementováno v prováděcím předpise z listopadu 2006, kterým je
vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 523/2006 Sb. o hlukovém mapování. Vyhláška řeší
stanovení mezních hodnot hlukových ukazatelů, jejich výpočet, základní požadavky na obsah
strategických hlukových map (SHM) a akčních plánů (AP) a podmínky účasti veřejnosti na
jejich přípravě. Zásadní a velmi důležitou skutečností je ovšem to, že "nová" hluková
legislativa, založená na směrnici 2002/49/EC, neruší a ani nenarušuje již existující dosavadní
hlukovou legislativu.
Hygienické limity hluku jsou stanoveny nařízením vlády č. 272/2011 Sb., o ochraně
zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací ((NV 272/2011 Sb., 2011). Mezní hodnoty
hlukových ukazatelů pro účely strategického hlukového mapování v ČR jsou dány vyhláškou
č. 523/2006 Sb., o hlukovém mapování (Vyhláška č. 523/2006 Sb.). V červnu 2012 byl
představen návrh věcného záměru zákona o hluku, který by měl vstoupit v platnost v letech
2014 – 2015 (CENIA, 2012). Zákon by mj. zcela změnil dosavadní praxi ochrany před
hlukem z dopravy ve venkovním prostoru. Návrh je k dispozici na webových stránkách
Ministerstva zdravotnictví (Ministerstvo zdravotnictví, 2012).
Garantem naplnění požadavků Směrnice 2002/49/EC je Ministerstvo zdravotnictví
(MZ), které je zákonem pověřeno:
-
Pořízením strategických hlukových map hlavních silnic, hlavních železnic,
hlavních letišť a stanovených aglomerací.
-
Stanovením mezních hodnot hlukových ukazatelů.
-
Zpřístupněním strategických hlukových map veřejnosti.
-
Stanovením základních požadavků na obsah AP.
-
Zpracováním souhrnu AP.
Souhrnné výsledky strategického hlukového mapování a souhrnné akční plány bude
MZ ve stanoveném formátu předávat Evropské komisi. K zajištění těchto úkolů si MZ
v souladu se svými stávajícími kompetencemi zřídilo odborné pracoviště, kterým je Národní
referenční laboratoř pro měření a posuzování hluku v komunálním prostředí při Zdravotním
ústavu se sídlem v Ostravě. Povinnost zpracovávat AP pro dopravní zdroje hluku je zákonem
uložena Ministerstvu dopravy a krajským úřadům pro okolí hlavních pozemních komunikací,
38
které vlastní kraj, včetně hlavních pozemních komunikací ve vlastnictví obcí ve správním
území kraje. Na tvorbě SHM a AP se ze zákona podílejí i další resorty – Ministerstvo pro
místní rozvoj a Ministerstvo životního prostředí.
Hlukové mapy, Měření hluku, Strategická hluková mapa, Akční plán.
Otázky 3.1.
10. Co je pro zjištění současné akustické situace v daném konkrétním místě přesnější a
spolehlivější, proč?
11. K čemu především slouží simulační výpočty akustické situace v daném území či
lokalitě?
12. Kdo je garantem naplnění požadavků směrnice END?
3.2 Strategické hlukové mapování
Čas ke studiu: 1,5 hodiny
Popsat jednotlivé typy používaných mapových zobrazení.
Definovat strategickou hlukovou mapu a akční plán.
Vysvětlit k čemu slouží výsledky strategického hlukového mapování.
Výklad
3.2.1 Strategické hlukové mapy
Strategická hluková mapa je mapou, jejíž výstupy mají být podkladem pro strategické
rozhodování a řízení hluku v území. Cílem strategického hlukového mapování je stanovit tzv.
"hot spots" v území, tzn. stanovit lokality, kde dochází k překračování tzv. mezních hodnot
v některém ze zvolených ukazatelů.
Při zpracovávání strategických hlukových map a následně při vypracovávání akčních
plánů musejí být použity směrnicí definované indikátory - 24 hodinová hodnota Ldvn a
8 hodinová hodnota Ln pro noční dobu. (Při vypracovávání hlukových map se obvykle
používají deskriptory LAeq pro denní dobu a pro noční dobu.) Indikátor Ldvn nebyl do doby
vypracování směrnice 2002/49/EC používán v žádném z členských států EU. SHM jsou
primárně vypracovávané pro volné akustické pole a výšku 4 m nad terénem, přičemž se
neberou v úvahu odrazy od objektu, pro nějž se vypočítávají hodnoty Ldvn a Ln. (Cílem
směrnice je snižování hluku u zdroje).
39
Hlavní rozdíly mezi strategickým hlukovým mapováním a hlukovým mapováním
spočívají (2002/49/EC).
-
V zaměření na oblast strategické či operativní práce s hlukem v území.
-
V použité výpočtové metodice.
-
V nestejných souborech indikátorů pro posuzování environmentálního hluku.
-
V zohledňování - nezohledňování odrazů akustické energie od odrazivých
struktur.
-
V případě aglomerací i v posuzování všech zdrojů hluku v území (strategické
hlukové mapování) oproti (známým) relevantním zdrojům hluku v území,
charakteristickým pro řešenou konkrétní situaci.
Pojmy k zapamatování
Strategickou hlukovou mapou - se rozumí mapa určená pro globální posuzování
zatížení hlukem z různých zdrojů v dané oblasti nebo pro souhrnné predikce pro takovou
oblast.
Hlukovým mapováním - se rozumí prezentace údajů o stávající nebo předpokládané
hlukové situaci s použitím hlukového indikátoru, která ukazuje překročení jakékoli příslušné
platné mezní hodnoty, počet postižených osob v uvažované oblasti nebo počet obydlí
vystavených definovaným hodnotám hlukového indikátoru v uvažované oblasti.
Mezní hodnotou - se rozumí hodnota Ldvn a Ln (popřípadě Lden, Lvečer) určená
členským státem, při jejímž překročení příslušné orgány zvažují nebo zavádějí opatření ke
zmírnění hluku; mezní hodnoty se mohou lišit pro různé typy hluku (hluk ze silniční,
železniční nebo letecké dopravy, průmyslové činnosti atd.), různá prostředí a různou citlivost
obyvatel; mohou být také odlišné pro stávající a pro nové situace (pokud dojde ke změně
situace z hlediska zdroje hluku nebo využití daného prostředí).
Akustickým plánováním – se rozumí řízení postupu při vytváření budoucí akustické
situace pomocí plánovaných opatření v rámci územního plánování, inženýrských opatření
v oblasti dopravních systémů, plánování dopravy, snižování hluku ochrannými
protihlukovými opatřeními a řízením oblasti zdrojů hluku; (2002/49/EC).
Hluková mapa je zároveň grafickou vizualizací údajů o hlukové situaci v území při
použití předem zvoleného hlukového ukazatele, (např. denní ekvivalentní hladiny LAeq,16 nebo
ekvivalentní hladiny den-večer-noc Ldvn). Grafické zobrazení pak odpovídá účelu, pro jaký je
hluková mapa vytvářena. Není možné udělat univerzální hlukovou mapu, ale vždy je tvorba
hlukové mapy podřízena jasnému cíli - definování překročení mezních hodnot, rozložení
zvukového pole, definování hlukového zatížení objektů, atd. Každá hluková mapa má vždy
svoji určitou vypovídací schopnost právě v závislosti na účelu, pro jaký je vytvářena.
Rozlišujeme 3 typy hlukových map:
-
Emisní hlukové mapy - umožňují přehled o zdrojích hluku a hladině
akustického tlaku, která je těmito zdroji vyzařována. Jedná se tedy o první
40
informace o významnosti zdroje hluku (komunikace) v zájmovém území, viz
Obrázek 3.2.
Obrázek 3.2 - Ukázka emisní hlukové mapy (ATEM, 2012).
-
Horizontální hlukové mapy - jsou zobrazovány v barevných plochách, kde
každá barevná plocha charakterizuje předem stanovené akustické zatížení
území. Zpravidla se tyto hlukové mapy vytváří v 5 dB barevném škálování pro
určitou výšku nad terénem. Tyto hlukové mapy jsou vhodné především pro
územní plánování, návrhy ochranných hlukových pásem - letišť, nových
komunikací, průmyslových závodů, apod. viz Obrázek 3.3.
Obrázek 3.3 - Ukázka horizontální hlukové mapy.
-
Vertikální hlukové mapy - jsou zobrazovány v barevných plochách, kde každá
barevná plocha charakterizuje předem stanovené akustické zatížení vertikální
struktury. Zpravidla se tyto hlukové mapy vytváří v 5 dB barevném škálování
41
pro fasády objektů. Tím vznikají tzv. fasádní hlukové mapy, které se používají
pro zobrazení zatížení fasád chráněných objektů, a tím rozložení hlukového
zatížení fasády na objektech, viz Obrázek 3.4.
Obrázek 3.4 - Ukázka vertikální hlukové mapy (Gruppo alavai ingenieros,2012).
Před více jak 10 lety bylo v ČR zavedeno jednodušší plošné tříbarevné zobrazení
akustické situace, vhodné pro laickou veřejnost, pro rychlé rozhodování investorů a státní
správy - semaforové zobrazení. Zelené pásmo - akusticky komfortní prostředí splňující limitní
požadavky. Žluté (oranžové) pásmo - výstražné. Hladiny akustického tlaku se pohybují na
hranici limitních požadavků. Červené pásmo - území zatížené nadlimitními hladinami, viz
Obrázek 3.5.
Obrázek 3.5 - Ukázka vertikální hlukové mapy (Ládyš, 2005)
42
Mezní hodnoty pro strategické hlukové mapování v ČR jsou dány vyhláškou
č. 523/2006 Sb. o hlukovém mapování. Pro hlukové ukazatele pro den-večer-noc Ldvn a pro
noc Ln platí mezní hodnoty:
-
Pro silniční dopravu Ldvn se rovná 70 dB a Ln se rovná 60 dB.
-
Pro železniční dopravu Ldvn se rovná 70 dB a Ln se rovná 65 dB.
-
Pro leteckou dopravu Ldvn se rovná 60 dB a Ln se rovná 50 dB.
Cílem strategického hlukového mapování je stanovit tzv. "hot spots" v území, tzn.
stanovit lokality, kde dochází k překračování tzv. mezních hodnot v některém ze zvolených
ukazatelů. Strategická hluková mapa je mapou, jejíž výstupy mají být podkladem pro
strategické rozhodování i řízení hluku v území, představuje obecný souhrn údajů o:
-
Stávající hlukové situaci vyjádřené pomocí hlukových ukazatelů Ldvn a Ln.
-
Překročení mezní hodnoty hlukového ukazatele v příslušném kalendářním roce
a v zájmové oblasti, pro kterou se zpracovává strategická hluková mapa.
-
Odhadovaném počtu osob vystavených definovaným hodnotám hlukového
ukazatele v oblasti, pro kterou se zpracovává strategická hluková mapa.
-
Odhadovaném počtu staveb pro bydlení, škol, školských poradenských
zařízení, školských zařízení pro zájmové a další vzdělávání, školských
výchovných a ubytovacích zařízení, zařízení školního stravování,
diagnostických ústavů, dětských domovů, dětských domovů se školou,
výchovných ústavů a středisek výchovné péče a nemocnic vystavených
definovaným hodnotám hlukového ukazatele v oblasti, pro kterou se
zpracovává strategická hluková mapa.
3.2.2 Akční plány
Na základě implementované evropské směrnice 2002/49/EC ukládá Evropská komise
kromě pořízení hlukových map také vytvoření Akčních plánů (AP) na snižování hlukové
zátěže. Akční plán - je navržené řešení vedoucí ke snižování problémů s hlukem zahrnující
také samotné snížení hluku (Směrnice 2002/49/EC). Cílem AP je řešení problémů s hlukem a
jeho účinky na území každého státu Evropského společenství včetně snižování hluku.
Základní požadavky na obsah akčních plánů v souladu s Direktivem Evropské unie
(2002/49/EC) stanovuje Vyhláška ministerstva zdravotnictví č. 523/2006 Sb. v níž základní
požadavky na obsah akčních plánů upravuje příloha č.3 dokumentu o hlukovém mapování
(Vyhláška č. 523/2006 Sb.).
Akční plán obsahuje:
-
Popis aglomerace, hlavních pozemních komunikací, hlavních železničních tratí
nebo hlavních letišť a integrovaných zařízení.
-
Označení pořizovatele.
-
Výčet právních předpisů, na základě nichž jsou akční plány připravovány.
43
-
Mezní hodnoty hlukových ukazatelů.
-
Souhrn výsledků hlukového mapování.
-
Vyhodnocení odhadu počtu osob vystavených hluku (obtěžování hlukem,
rušení spánku a další účinky), vymezení problémů a situací, které je třeba
zlepšit.
-
Všechna schválená nebo prováděná protihluková opatření.
-
Všechny připravované projekty, včetně návrhů na vyhlášení tichých oblastí
v aglomeraci.
-
Opatření, která pořizovatelé plánují přijmout v průběhu příštích 5 let včetně
všech opatření na ochranu tichých oblastí.
-
Dlouhodobou strategii ochrany před hlukem.
-
Ekonomické informace - hodnocení efektivnosti nákladů, hodnocení nákladů.
-
Přínosy ochrany před hlukem, odhady snížení počtu osob vystavených hluku.
Ministerstvo dopravy a krajské úřady zpřístupňují návrhy akčních plánů a pořízené
akční plány v listinné podobě v místě svého sídla a v elektronické podobě na své internetové
adrese.
3.2.3 Výsledky I. kola strategického hlukového mapování
Zveřejněné výsledky hlukového mapování neodhalují celkovou míru hlukového
zatížení v České republice (V současnosti je odhadováno nadměrné zatížení hlukem, který
překračuje hygienické limity u 600 tisíc osob. Hlukové mapy nejsou pořízeny pro území celé
republiky, ale pouze pro zákonem vymezené aglomerace a dopravní infrastrukturu, viz
výsledky I. kola Obrázek 3.6. V roce 2012, při druhé etapě hlukového mapování, dojde ke
zpřesňování obrázku o stavu hlučnosti v ČR. Lze předpokládat, že ve všech ukazatelích dojde
k dalšímu nárůstu. Výsledky hlukové mapování tak nejsou relevantní pro celkový stav
hlučnosti v ČR, ale pro konkrétní lokality, na které se vztahuje.
Obrázek 3.6 - Přehled zmapovaných lokalit v rámci 1. kola strategického hlukového
mapování (Šlachtová a kol., 2007).
44
Hlukové mapování prokázalo celodenní obtěžování hlukem u 242 152 lidí a rušení
spánku hlukem u 281 306 lidí. Hlavním zdrojem hluku je identifikována silniční doprava, kdy
celkem 278 800 obyvatel je rušeno hlukem ze spánku ze silniční dopravy, který v noci
překračuje 60 dB a 226 700 obyvatel je obtěžováno hlukem ze silniční dopravy, který
překračuje mezní hodnotu pro celodenní obtěžování 70 dB. Tedy silniční doprava se
na prokázaném obtěžování hlukem v rámci I. kola mapování podílí z více než 95 %.
Železniční doprava pak hlukem obtěžuje 14 800 osob, továrny 1406 a letiště Ruzyně 1900
osob. Nejvyšší počet lidí, kteří jsou v České republice vystaveni nadlimitnímu hluku, žije
v Praze. Ovšem větší vypovídací hodnotu mají tyto údaje při přepočtu na celkový počet
obyvatel. V Praze žije nad mezními hodnotami hluku 12,9 % obyvatel, v Ostravě 10,8 %
obyvatel a v Brně 10,3 % obyvatel. Je třeba si však uvědomit, že ani tato uváděná čísla nejsou
konečná, jelikož v jednotlivých krajích jsou výsledky vázány pouze na tranzitní dopravu.
Mapovány jsou jen ty lokality, kde projede více než šest milionů aut ročně a železnice s více
než 60 tisíci vlaky ročně. Hluk z vnitroměstské dopravy zahrnut není, který na mnohých
místech je značný a dominantní. Níže uvedená čísla u jednotlivých měst neznamenají celkový
počet obyvatel, kteří jsou obtěžování nadlimitním hlukem, ale pouze počet obyvatel žijících u
nejvíce frekventovaných silnic, kteří jsou vystaveni hluku překračujícímu hygienické limity.
Celková čísla budou u většiny měst řádově vyšší.
Druhé kolo strategického hlukového mapování proběhlo v období do 30. 6. 2012, kde
se zdokumentovala hluková situace pro všechny aglomerace s více než 100 000 obyvateli a
pro všechny hlavní silnice, po kterých projede více než 3 000 000 vozidel za rok, hlavní
železniční trati, po kterých projede více než 30 000 vlaků za rok, a pro hlavní letiště civilní
letiště určené členským státem, které má více než 50 000 vzletů nebo přistání za rok.
Z povahy věci je logické, že v době zveřejnění hlukových map se již jedná
o neaktuální údaje. Hluková situace se neustále vyvíjí. Je proto třeba reálnou situaci
konfrontovat s realitou, což by mělo být dosaženo právě opakováním hlukového mapování
v pětiletých cyklech.
Emisní hluková mapa, Horizontální hluková mapa, Vertikální hluková mapa,
semaforové zobrazení, Hot spots.
Otázky 3.2.
13. Jaké jsou hlavní rozdíly mezi strategickým hlukovým mapováním a hlukovým
mapováním?
14. Proč se využívá v ČR i semaforového zobrazení horizontálních hlukových map,
k čemu slouží?
15. K čemu je určen akční plán?
16. Jak moc jednotlivé zdroje obtěžují hlukem obyvatelstvo v ČR?
45
3.3 Současný stav snižování hlukové zátěže
Popsat jednotlivé typy protihlukových opatření.
Definovat způsoby realizace protihlukových opatření.
Vysvětlit výhody a nevýhody jednotlivých protihlukových opatření.
Výklad
V oblasti snižování hlukové zátěže způsobené silniční dopravou existuje množství
přístupů, která hlučnost redukují buď přímo u zdroje jeho vzniku (aktivní), nebo na dráze
šíření (pasivní). Zahrnují např. opatření, která se uplatňují při návrhu komunikace, omezení
rychlosti nebo odklon trasy určitých vozidel a stavebně-technická opatření. V různé míře je
možné dosáhnout snížení hlukové zátěže z různorodých zdrojů hluku (Jedlička, Křivánek,
2011).
3.3.1 Intenzita dopravy na silničních komunikacích a vliv na silniční hluk
Pokles dopravní intenzity přibližně o 20% přinese snížení hlukové zátěže o 1 dB.
Závislost vlivu snížení intenzity prostřednictvím odklonu dopravy je zobrazena na Obrázek
3.7. Až teprve snížení dopravní intenzity na polovinu (cca o 50%) přináší znatelný pokles
hladiny hluku o 3 dB. Subjektivní pokles hluku o polovinu (-10 dB) vyžaduje snížení dopravy
přibližně až o 90 %. Avšak intenzita dopravy a rychlost spolu souvisejí a snížení intenzity je
obvykle spojeno se zvýšením rychlosti. V důsledku toho nemusí být dosaženo optimálního
přínosu z redukovaného dopravního proudu, viz Obrázek 3.7.
Obrázek 3.7 - Vliv snížení intenzity dopravy.
46
3.3.2 Složení dopravního proudu na silničních komunikacích a vliv na silniční hluk
Z provedených měření pro určení SPBI indexů jednotlivých povrchů vozovek (ČSN
73 6123-1; Cholava, 2011) lze změnou výpočtového vzorce na základě změřených dat získat
informaci o dopravním hluku v závislosti na zastoupení kategorie jednotlivých vozidel.
Z uvedeného Obrázek 3.8 je zřejmé, že zvýšením podílu nákladní dopravy v intenzitě
dopravního proudu o 10% představuje zvýšení hlukové zátěže přibližně o 1 dB. (Procentuální
zastoupení v obrázku udává podíl osobních automobilů k dvounápravovým těžkým
nákladních automobilů k vícenápravovým těžkým nákladním automobilům).
Obrázek 3.8 - Vliv zastoupení jednotlivých vozidel na hlučnost při daných typech povrchů
vozovek
3.3.3 Snížení rychlosti a vliv na silniční hluk
Souborem měření bylo zjištěno, že snížením rychlosti o 10 km/h lze dosáhnout
redukce hluku přibližně o 1 dB (závislé na skladbě dopravního proudu). Snížením rychlosti
lze dle Obrázek 3.9 dosáhnout podstatného snížení hlučnosti a představuje jedno z aktivních
protihlukových opatření. Důležité je vědět, že takovéto omezení rychlosti bude z hlediska
hluku podstatně úspěšnější, pokud v těchto místech nebudou opatření, která nutí vozidla ke
zpomalení a následné akceleraci.
Uvedené opatření je vhodné pro snížení hluku v obytné zástavbě s nižší intenzitou
provozu bez výrazné intenzity nákladní dopravy. Lze aplikovat i na městské okruhy, kde
snížení rychlosti z 80 km/h na 50 km/h přinese opět snížení hlučnosti přibližně o 2-3 dB (nižší
hodnota snížení hluku je dána vyšší intenzitou nákladní dopravy). Aplikace snížení rychlosti
z hlediska hlukové zátěže není vhodná na rychlostních komunikacích, kde snížení rychlosti ze
130 km/h na 110 km/h nepřinese téměř žádné snížení hlukové zátěže. Těžká nákladní auta
nedosahují rychlosti 110 km/h tj. snížení rychlosti pro ně nebude mít vliv a již při 10%
intenzitě v dopravním proudu představují velmi významnou složku z hlediska celkové
hlukové zátěže.
47
Obrázek 3.9 - Vliv rychlosti na hluk ze silniční dopravy v závislosti na podílu nákladní vozidel
3.3.4 Sklon vozovky a vliv na silniční hluk
Vliv na hlučnost má i sklon vozovky, což je pro rozdílné povrchy ve městě ukázáno na
výsledcích měření v terénu (ČSN ISO 1996-1; ČSN ISO 1996-2; Striegler a kol., 2009)
v obytných zónách na Obrázek 3.10, kde je zachycen i vliv různorodých povrchů, o nichž
bude pojednáno níže. Z obrázku je zřejmé, že zvýšením sklonu vozovky o cca 4% dojde ke
zvýšení celkové hlukové zátěže měřené při vzdálenosti 7,5 m od středu bližšího jízdního
pruhu v úrovni 1-2 dB.
Obrázek 3.10 - Vliv povrchu a sklonu vozovky na hlučnost při dané intenzitě provozu
(Striegler a kol., 2009).
48
3.3.5 Povrch vozovky a vliv na silniční hluk
Automobil pohybující se po vozovce zatěžuje okolí hlukem, který je vyzařován z více
zdrojů. Dominantním zdrojem hluku v automobilové dopravě přibližně do rychlosti 50 km/h
je hnací jednotka vozidla, při vyšších rychlostech se dominantně uplatňuje především hluk
styku pneumatika/vozovka a při rychlostech nad 200 km/h se stává dominantním zdrojem
aerodynamický hluk vozidla.
Snižování hluku, vznikajícího mezi pneumatikou a vozovkou, prostřednictvím hluk
snižující povrchové vrstvy vozovky představuje reálné opatření na straně zdroje. Pak mezi
důležitá technická opatření u zdrojů hluku za účelem jeho snižování patří nízkohlučné
povrchy, které mají významnou roli uvnitř obcí a měst, ve kterých často nelze realizovat
stavební opatření, jako jsou protihlukové stěny, a to z důvodu nedostatečného prostoru,
zabezpečení příjezdu či ochrany estetického vzhledu. Proto povrchy vozovek se sníženou
hlučností hrají velmi důležitou úlohu ve snižování dopravního hluku, jelikož k efektu tiššího
povrchu vozovky dochází okamžitě po pokládce. Následně emise hluku, které při styku
pneumatika/vozovka nevznikají, nemusí být nákladně snižovány dalšími protihlukovými
opatřeními. Tento trend v současnosti představuje moderní dopravně inženýrské řešení
v silniční dopravě. Mezi perspektivní kryty vozovek snižujících hlučnost patří:
-
Povrchy s optimalizovanou texturou. (Asfaltový koberec tenký – AKT, nátěry
povrchů, různé technologie provádění krytů na cementobetonových
vozovkách: např. vymývaný cementový beton povrch s obnaženým
kamenivem, výbrusy, texturování.)
-
Porézní povrchy.
i dvouvrstvý.)
-
Pružné povrchy. (Gumoasfaltový koberec.)
(Asfaltový koberec
drenážní
–
AKD
jednovrstvý
Následující Tabulka 3.1 uvádí pro vybrané druhy povrchů vozovek konkrétní hodnoty
změn hlukových hladin (Morgan, 2008). Nevýhodou nízkohlučných povrchů jsou vyšší
pořizovací náklady, menší životnost a nutnost častější údržby (čištění). Navíc vlivem
degradace povrchu dochází k daleko vyššímu nárůstu hlučnosti, kdy asfaltový koberec
mastixový, který v průběhu své životnosti vykazuje nižší rozpětí způsobovaného hluku
přibližně v třetinové výši na rozdíl od asfaltového koberce drenážního (Cholava, 2011).
Přehledné výsledky provedených měření metodou CPX (Close ProXimity)
(ISO/CD 11819-2), kdy se prováděla měření běžně používaných povrchů především v rámci
dálniční sítě ČR (Cholava, 2011; Morgan et al.,2009) jsou uvedeny na Obrázek 3.11 a na
Obrázek 3.12. Z Obrázek 3.11 je prokázán dynamickou metodou CPX rozdíl v emisi hluku
samotného styku pneumatika/vozovka pohybuje-li se vozidlo po povrchu s úpravou pomocí
juty či pomocí striáže. Rozdíl v hlučnosti je i u zcela nových povrchů, kdy naprosto nový
povrch s úpravou pomocí striáže je hlučnější než povrch s vlečenou jutou, který je již několik
let v provozu. Z provedených měření vyplývá zachování vysokého rozdílu (až 6 dB) ve změně
hlučnosti jak pro rychlost 80 tak pro rychlost 110 km/h. Z Obrázek 3.12 je opět prokázáno
provedeným měřením dynamickou metodou CPX rozdílnost v emisi hluku samotného styku
49
pneumatika/vozovka pohybuje-li se vozidlo po povrchu z asfaltového koberce mastixového či
na asfaltobetonu.
Tabulka 3.1 - Příklady vlivu konstrukce obrusné vrstvy na změnu hladiny hluku.
Změna hladiny
hluku v [dB]
Obrusná vrstva vozovky
Cementový beton
+ 2,0
Cementový beton bez přebroušení ocelovými kartáči s hlazením
v podélném směru vláčením juty
- 2,0
Zdrsněný litý asfalt
+ 2,0
Asfaltový beton nebo zdrsněný AKMS
± 0,0
AKMS zrnitosti 0/8 a 0/11 bez dodatečného podrcení
- 2,0
Otevřený asfaltový koberec s mezerovitostí min. 15%-obj. zrnitosti 0/11
- 4,0
Otevřený asfaltový koberec s mezerovitostí min. 20%-obj. zrnitosti 0/11
- 5,0
Obrázek 3.11 - Porovnání LAeq pro cementobetonové vozovky při rychlosti 80 km/h
(Cholava,2001).
50
Obrázek 3.12 - Porovnání LAeq pro asfaltové vozovky při rychlosti 80 km/h
(Cholava,2011).
3.3.6 Dodatečná opatření na vozidle a vliv na silniční hluk
Jak již bylo uvedeno, hluk při pohybu vozidla je způsoben hnacím ústrojím, stykem
pneumatika – vozovka a aerodynamikou vozu. Hlučnost hnacího ústrojí je dominantní do
40 km/h (u nákladních 60 km/h), přičemž tento problém byl do značné míry úspěšně vyřešen.
Aerodynamický hluk převládá až od 200 km/h a pro běžný provoz jej tedy není nutné řešit.
Další snižování hluku celého automobilu je tedy možné jen díky snížení hluku vznikajícího
stykem pneumatika – vozovka.
Obrázek 3.13 - Označování pneumatik dle 2009/1222 EC
Princip aplikace nízkohlučných povrchů byl uveden v předcházející části, druhou
možností je snížení hluku vlastní pneumatiky. Hluk způsobený valením pneumatik je
51
ovlivněn parametry konstrukce pneumatik (velikost, šířka nebo typ jejího profilu), jakož
i složením a druhem povrchu silnice. Dle nařízení EU od listopadu 2012 budou všechny nově
prodávané pneumatiky v Evropě seřazeny a označeny podle palivové účinnosti, přilnavosti za
mokra a naměřené hodnotě vnějšího hluku, který vydávají (2009/1222/EC). Nařízení
Evropského parlamentu a Rady ze dne ze dne 25. listopadu 2009, o označování pneumatik s
ohledem na palivovou účinnost a jiné důležité parametry. Pneumatiky budou rozděleny do tříd
od nejvyšší (zelená třída A) až po nejnižší (červená třída G) – po vzoru energetických štítků
pro domácí spotřebiče (2009/1222/EC). Míra hluku, který pneumatika vydává, bude označen
symbolem vln vycházejících z reproduktoru, viz Obrázek 3.13. Např. tiché pneumatiky jsou
označeny jednou černou a dvěma bílými vlnkami a údajem o naměřené hlučnosti v
decibelech. I v této oblasti je potenciál na snížení hluku na základě geometrického utvoření
pláště či celé struktury pneumatiky, čímž se ubírá výzkum a vývoj v této oblasti.
3.3.7 Protihlukové stěny, valy a vliv na silniční hluk
Tato opatření se řadí mezi pasivní, neboť snižují již vzniklý hluk. Dosažitelné snížení
hladiny akustického tlaku silně závisí na mnoha parametrech (TP104, 2003).
K nejvýznačnějším patří zejména typ stěny (podle materiálu – odrazné, pohltivé), výška,
vzdálenost od vozovky, dále pak tvar stěny, viz Obrázek 3.14 a tuhost stěny. Dosažitelné
snížení hladiny akustického tlaku silně závisí na vzdálenosti od zdroje a výšce zástavby, která
se má chránit, ve vztahu ke komunikaci. Úroveň snížení hluku se pohybuje v poměrně velkém
rozsahu od 3 do cca 20 dB.
Obrázek 3.14 - Tvary protihlukových stěn: a) svislá, b) šikmá, c) lomená (konzolová),
d) oblá, e) galeriová, h) tunelová.
Návrh protihlukové stěny (PHS) bývá řešen v hlukové studii. Cílem při návrhu
protihlukové stěny je, aby v posuzované lokalitě po realizaci PHS byly dodrženy hygienické
limity hluku dle platné legislativy. Pro stanovení optimálních parametrů PHS je vhodné použít
výpočtový program. Při návrhu PHS se stanoví umístění stěny, určí se její délka a výška a
dále se stanoví požadavky na tuto stěnu (ČKAIT, 2006; Gilles, 1999). Důležité požadavky pro
realizaci PHS jsou následující:
-
Pro realizaci musí být vybrána stěna s odpovídajícími fyzikálními vlastnostmi.
Stavebně fyzikální vlastnosti této stěny (např. neprůzvučnost, pohltivost,
mrazuvzdornost) musí být vyhodnoceny akreditovanou zkušebnou. Dále je
velmi důležitá trvanlivost stěny.
52
-
Protihluková stěna musí být zrealizována s minimem spár, mezer a netěsností
v konstrukci. Stěna musí být umístěna co nejblíže u vozovky komunikace.
-
PHS bude tvořit překážku pro odtok vody z vozovky komunikace, musí být
vyřešeno odvodnění. Toto odvodnění musí být řešeno tak, aby nesnižovalo
útlum hluku PHS.
-
Únikové dveře u PHS musí mít dostatečnou vzduchovou neprůzvučnost.
-
Pro výběr vhodné PHS na mostě je důležité statické posouzení.
-
Začátek a konec stěny je vhodné z výškového hlediska řešit pozvolně.
PHS zabraňují přímé viditelnosti od zdroje hluku k chráněnému místu, jak je možno
vidět na Obrázek 3.15, čímž vytvářejí jakýsi hlukový "stín". Výkon bariéry je stanoven
vložným útlumem, který je definován jako rozdíl hluku (ekvivalentních hladin akustického
tlaku A) před a po realizaci protihlukové stěny.
Obrázek 3.15 - Protihlukové stěny zabraňují přímé viditelnosti od zdroje hluku k
chráněnému místu.
Výpočetní postupy pro predikci snížení hluku silniční dopravy pomocí protihlukových
překážek jsou v českých výpočtových metodikách koncipovány na základě Maekawova
vztahu odvozeného pro bodový zdroj akustické energie a překážku nekonečné délky. Vztah
byl sice později modifikován Fleischerem (Liberko, 1991; Kozák, Liberko, 1996) v platných
českých metodikách se však používá v původní nemodifikované podobě. Z hlediska účinnosti
protihlukové stěny je rozhodující geometrie celé posuzované situace. Při návrhu délky PHS
lze vycházet orientačně z poznatku, že délka PHS by měla být alespoň čtyřnásobkem
vzdálenosti mezi PHS a místem příjmu. Obvyklé výšky stěn jsou v rozmezí 3 m až 6 m. PHS
je vhodné navrhnout s různými výškami. Optimální výšky PHS je nutno stanovit pomocí
výpočtového programu.
K základním požadavkům na akustické vlastnosti materiálů používaných na
protihlukové stěny patří požadavky na vzduchovou neprůzvučnost a zvukovou pohltivost
(ČSN EN 1793-1; ČSN EN 1793-2).
U vzduchové neprůzvučnosti se jedná o zabezpečení dostatečné zvukové izolace tak,
aby zvuk procházející PHS přímo byl energeticky nevýznamný v porovnání se zvukem
šířícím se přes vrchol clony. Pro praxi jsou důležité kategorie vzduchové neprůzvučnosti
53
stanovené jednočíselnými veličinami vzduchové neprůzvučnosti DLR. Hodnoty DLR jsou
zjišťovány v laboratořích na základě normalizovaného spektra hluku silničního provozu. Čím
vyšší je hodnota DLR (dB), tím má materiál vyšší zvukovou izolaci.
V případě lehkých konstrukcí PHS je vzduchová neprůzvučnost důležitým
parametrem. Teoreticky je nutné uvažovat neprůzvučnost protihlukových stěn při určování
vložného útlumu. Ovšem z praktického hlediska jsou stěny často konstruovány z materiálů,
které mají dostatečně vysokou neprůzvučnost (např. betonové stěny), takže v těchto případech
je vliv neprůzvučnosti možné zanedbat. Aby bylo možné zaručit, že je to pravda a aby nebylo
nutné zahrnout vliv neprůzvučnosti do výpočtů, měla by být neprůzvučnost minimálně
o 10 dB vyšší, než je požadovaný vložný útlum. Je nutno zohlednit skutečnost, že
neprůzvučnost měřená v laboratořích, může být výrazně vyšší než neprůzvučnost in-situ
pokud jsou velké mezery mezi panely protihlukové stěny, mezi panely a opěrnými sloupy
nebo mezi panely a zemí.
U zvukové pohltivosti se jedná o efektivní snížení hluku odráženého od původního
akusticky neupraveného povrchu protihlukové stěny. Pro praxi jsou důležité kategorie
zvukové pohltivosti stanovené jednočíselnými veličinami vzduchové pohltivosti DLα.
Hodnoty DLα jsou zjišťovány v laboratořích na základě normalizovaného spektra hluku
silničního provozu. Čím vyšší je hodnota DLα (dB), tím je materiál z hlediska pohlcování
akustické energie účinnější.
Důležitá aplikace absorpčních materiálů je v případě paralelních stěn (PHS po obou
stranách komunikace). Útlum hluku, zajišťovaný stěnou na jedné straně zdroje, se snižuje
v důsledku odrazu z reflexní PHS na protilehlé straně. Při ochraně obytné zástavby po obou
stranách komunikace je nutno řešit proti stojící stěnu jako zvukově pohltivou. Dále je
zvuková pohltivost PHS důležitá pro eliminaci odrazů zvukových vln do území, které leží
naproti PHS v případě nutné ochrany tohoto území. Tedy podle směrodatné neprůzvučnosti a
pohltivosti rozeznáváme stěny dle Tabulka 3.2.
Tabulka 3.2 - Kategorie protihlukových stěn.
Kategorie zvukové pohltivosti
Kategorie DLα [dB]
Charakteristika
A0
neurčeno A1
<4
nízko pohltivé clony
A2
4–7
částečně pohltivé clony
A3
8 – 11
pohltivé clony
A4
>11
vysoce pohltivé clony
Kategorie zvukové neprůzvučnosti
Kategorie DLR [dB]
Charakteristika
B0
neurčeno B1
< 15
neprůzvučné clony
B2
15 – 24 přiměřeně neprůzvučné clony
B3
> 24
dokonale neprůzvučné clony
54
Výkon protihlukové stěny se hodnotí podle vložného útlumu. Vložný útlum je možné
stanovit výpočtem nebo měřením (ČSN ISO 10847). Doporučovanou metodou pro měření
vložného útlumu protihlukové stěny je metoda přímého měření, kde se měří ekvivalentní
hladiny akustického tlaku A na referenčním místě a u příjemce. Měření je provedeno před i po
instalaci stěny.
Na vložný útlum protihlukové stěny mají zásadní vliv tyto faktory:
-
Výška a délka stěny.
-
Vzdálenost mezi zdrojem hluku a stěnou a mezi stěnou a příjemcem.
-
Vzájemná výšková poloha zdroje a příjemce.
-
Kompaktnost (celistvost) stěny.
-
Vzduchová neprůzvučnost stěny.
-
Zvuk pohlcující materiál na povrchu stěny přivráceném ke zdroji hluku
omezující opakující se reflexe mezi paralelními stěnami (stěny po obou
stranách komunikace).
-
Meteorologické vlivy.
Hluková ochrana je nejvyšší pro první řadu zástavby (největší blízkost), přičemž ve
vzdálenějších řadách zástavby se úroveň tlumení hluku snižuje. Nejčastějšími hodnotami
vložného útlumu PHS jsou hodnoty 5 dB až 10 dB. Maximální hodnoty vložného útlumu pro
zrealizované protihlukové stěny u dálnice D1 na Moravě jsou 12 dB.
Obrázek 3.16 - A) za slunečného počasí se zvuk ohýbá směrem nahoru, B) za inverzního či
větrného počasí se zvuk ohýbá směrem dolů.
Hlavní vliv meteorologických podmínek spočívá v refrakci (lomu), ve změně směru
šíření zvukové vlny, způsobené vertikálními změnami teploty a větru. Zvuk se láme (ohýbá)
směrem vzhůru, jak je uvedeno na Obrázek 3.16A, pokud se šíří proti větru. Refrakce směrem
vzhůru vytváří stínovou zónu poblíž terénu, jak je uvedeno na obrázku, což vede k výraznému
55
útlumu. Pokud se zvuk šíří po větru, láme se směrem dolů, jak je uvedeno na Obrázek 3.16B.
Podmínky lomu zvuku dolů jsou příznivé pro šíření a útlum je vzhledem k vlivům prostředí
pouze minimální.
Brzy ráno a pozdě odpoledne ve slunečných dnech, kdy se teplota vzduchu obvykle
snižuje s rostoucí výškou nad zemí, dochází k lomu zvuku vzhůru, což vede ke vzniku stínové
zóny u země naznačeno na Obrázek 3.16A. A naopak, v noci se teplota často zvyšuje
s rostoucí výškou (vzhledem k vyzařování chladu z povrchu terénu), což je známé jako
teplotní inverze; tento stav se může táhnout až do výšky jednoho sta metrů nebo více nad
zemí pozdě v noci. Při teplotní inverzi se zvuk láme směrem dolů, útlum je vhledem k vlivům
okolního prostředí pouze minimální.
Vložný útlum se stanovuje v souladu s ČSN ISO 10847 podle nepřímé měřící metody.
Tato metoda se používá v případě, kdy protihluková stěna je již postavena a nemůže být
snadno odstraněna, aby se umožnilo přímé měření. Hladiny akustického tlaku pro situaci před
realizací stěny jsou získány měřením na místě, které je ekvivalentní posuzovanému místu.
Nadjezdy nebo viadukty jsou ve městech zcela obvyklé a bez protihlukových stěn
představují nejhorší případ šíření hluku ve srovnání s úrovňovými komunikacemi. Zvýšení
zdrojů hluku umožňuje šíření zvuku ve větší výšce na větší vzdálenosti od komunikace,
protože jsou omezeny nebo zcela eliminovány vlivy stínění hluku budovami. Ovšem na druhé
straně postavení protihlukových stěn na těchto nadjezdech, zvýšených komunikacích zaručuje
účinnější tlumení hluku než PHS na úrovňových nebo snížených komunikacích. Avšak
instalace protihlukových stěn na viaduktech nebo zvýšených komunikacích není vždy snadná,
je často nutné omezit jejich výšku z konkrétních důvodů (hmotnost, estetika, bezpečnost).
Stěny o výšce pod 2 m nemohou být skutečně účinné pro tlumení hluku z nejvzdálenějších
jízdních pruhů.
3.3.8 Zeleň a vliv na silniční hluk
Přes relativně malou schopnost zeleně snižovat intenzitu hluku, jako samostatné
opatření by měla zeleň být širší než cca 20 m a proto se obvykle používá v kombinaci s jinými
protihlukovými opatřeními, je nutné zdůraznit řadu dalších pozitivních přínosů zeleně jako je
estetické působení, pohlcování exhalací, ovlivňování mikroklimatu apod. Protihlukové pásy
zeleně tvoří v extravilánu i intravilánu biokoridory a přispívají ke zvýšení ekologické stability
a biodiverzivity prostředí. Významným přínosem je též hygienický přínos, kdy pásy zeleně
pohlcují jemné prachové částice a snižují obsah oxidu uhličitého.
Vliv zeleně je z hlediska lidského vnímání nenahraditelný. Zeleň totiž zakrývá výhled
na zdroj hluku. Obyvatelé pak pociťují účinek hluku mnohem slaběji a přijatelněji. Což může
zároveň představovat i drobný problém, jelikož pocitově (subjektivně) si obyvatelé hluk
neuvědomují, ovšem hluk objektivně působí. Největšího útlumu prostředím (i zelení)
dosáhneme co nejblíže zdroji hluku. Průběh útlumu v závislosti na čase je logaritmický a
nejstrmější průběh je tak na prvních 30 metrech. Účinnost zeleně, jak je v povědomí široké
veřejnosti, je hrubě přeceňována, kdy skutečný fyzikální účinek na tlumení šířícího se hluku
je však velmi malý (Polič, 2010). V některých případech nevhodně vysázené zeleně může
56
dojít naopak ke zhoršení hlukové situace vlivem odrazů (Hradground efekt) a přesměrování
zvukových paprsků.
Nejefektivněji působí pás zeleně s dokonalým zapojením všech pater: bylinného,
nižšího a vyššího keřového a nižšího a vyššího stromového patra. Musí zde být zastoupeny
jak listnaté (nejlépe stále zelené), tak jehličnaté dřeviny s mohutnými korunami a bohatým
zvětvením. Zeleň při tomto uspořádání nejen zakryje výhled na komunikaci (psychologický
efekt), ale i fyzicky snižuje hladinu hluku. Děje se tak absorpcí povrchu mnohočetným
rozptylem (odrazem, ohybem a lomem paprsků) hluku na kulových plochách kmenů a větví.
Pás musí být tak vysoký, aby z žádného místa na chráněném objektu nebylo vidět na zdroj
hluku. Minimální šířka pásu je velmi diskutovanou problematikou, kdy různé metodiky
udávají různá čísla v rozmezí 20 – 100 m (Polič, 2010).
Ve městech a obcích tak zelené clony mohou vytvářet dlouhé nepropustné bariéry,
které sice brání šíření nadměrného hluku do obytného území, ale brání i příčnému pohybu
obyvatel tohoto území. Běžně používané pásy vegetace vykazují měřitelné snížení dopravního
hluku v rozmezí 0,3 – 4,5 dB(A) (Polič, 2010), což je mnohdy pro lidské vnímaní tohoto
efektu nepodstatné. Zelené pásy jsou tak jako protihlukové opatření oproti konvenčním
protihlukovým bariérám (zdi, stěny, valy) méně účinné, ale významně přispívají ke zlepšení
estetiky a tím i vnímání prostředí. Navrhování protihlukových zelených clon s sebou přináší
i další nejistoty. Je to dáno poměrně dlouhým obdobím růstu (řádově desítky let). Během této
doby se mění i intenzita a složení dopravního proudu, tak jako obytná zástavba i využití
území.
3.3.9 Protihluková okna
Jednu z posledních možností ochrany obyvatelstva před nepříznivými účinky hluku
představuje montáž protihlukových oken s dostatečnou neprůzvučností. U tohoto opatření se
však jedná pouze o pasivní ochranu, kdy se hluk se sníží pouze ve vnitřním prostoru stavby.
Takovou pasivní ochranu je možno použít, pokud by bylo prokázáno, ve stávající
zástavbě po vyčerpání všech reálných prostředků její ochrany před hlukem není technicky
možné dodržet limity pro chráněný venkovní prostor. V takových případech je třeba zajistit
alespoň splnění limitů v chráněných vnitřních prostorech. Toto je však nutno projednat
s příslušnými orgány ochrany veřejného zdraví, protože nebudou splněny limity pro chráněný
venkovní prostor. Toto protihlukové opatření je možné realizovat pro všechny druhy hluku tj.
nejen pro hluk ze silniční dopravy, ale lze aplikovat i na hluk z železniční či letecké dopravy,
popřípadě na hluk z průmyslových zdrojů.
Při návrhu výměny oken se postupuje podle ČSN 73 0532 Akustika – Ochrana proti
hluku v budovách a posuzování akustických vlastností stavebních výrobků – Požadavky.
Vychází se z ekvivalentní hladiny akustického tlaku A ve vzdálenosti 2 m před fasádou domu
(LAeq,2 m), ve kterém se navrhuje výměna oken. Podle velikosti oken ve vztahu k celému
obvodovému plášti v místnosti se stanoví požadovaná vážená neprůzvučnost Rw oken
(laboratorní hodnota) (ČSN 73 0532). Při návrhu výměny oken kvůli zvýšenému hluku ze
silniční dopravy se zohledňuje faktor přizpůsobení spektru Ctr pro okna. Cílem výměny oken
je dosáhnout splnění hygienických limitů hluku uvnitř v místnosti.
57
Stará okna jsou nejčastěji dřevěná zdvojená a dřevěná dvojitá (kastlová). Zdvojená
okna mají malou vzduchovou neprůzvučnost Rw = 25 dB. U oken dvojitých velmi závisí na
kvalitě rámů oken a křídel a na těsnosti. Vážená neprůzvučnost těchto oken je Rw = 30 dB
(okna netěsná poškozená) a Rw = 35 dB až 40 dB (okna velmi zachovalá těsná).
V dnešní době se nejčastěji používají okna plastová a dřevěná EUROOKNA
s izolačním dvojsklem. Vážená neprůzvučnost těchto oken se pohybuje v rozmezí
Rw = 30 dB - 40 dB. Hlavní podíl na zvukové izolaci těchto oken má typ izolačního dvojskla.
Vhodné je použít izolační dvojsklo s různými tloušťkami skel a s větší vzduchovou mezerou
mezi skly. V případě vyšších požadavků na váženou neprůzvučnost oken než Rw = 40 dB je
nutno použít okna dvojitá (kastlová), která dosahují hodnoty Rw = 41 dB až 45 dB. Při vyšších
hodnotách Rw nových oken je důležité řešení utěsnění styku mezi rámem nového okna a
stavební konstrukcí, aby na stavbě nedocházelo ke snížení výsledné hodnoty neprůzvučnosti
okna.
Vložný útlum dosažený výměnou oken je rozdíl ekvivalentní hladiny akustického
tlaku A v obytné místnosti před výměnou se starými okny a po výměně s okny novými.
Vložný útlum závisí na vzduchové neprůzvučnosti vyměňovaných stávajících oken a na
hodnotě vzduchové neprůzvučnosti oken nových. Při montáži nových oken s vysokou
hodnotou neprůzvučnosti je důležité dotěsnění styku mezi rámem okna a stavební konstrukcí.
Výměnou stávajících oken dřevěných zdvojených (Rw = 25 dB) za okna plastová nebo
dřevěná EUROOKNA s neprůzvučností (Rw = 40 dB) v rodinných domech lze očekávat
snížení hluku v obytné místnosti o 10 dB. Toto platí za předpokladu dobrého utěsnění spár
mezi okenním rámem a stavební konstrukcí. Protihlukové úpravy spočívající ve zvýšení
zvukové izolace obvodového pláště (hlavně oken) je vhodné realizovat až v případě, že nelze
zrealizovat protihluková opatření na snížení hluku v chráněném venkovním prostoru staveb
nebo v případě solitérních obytných staveb u hlavních pozemních komunikací, kdy by
ochrana chráněného venkovního prostoru staveb byla finančně neúnosná.
Intenzita dopravy, Dopravní proud, Rychlost vozidel, Povrch komunikace,
Štítkování pneumatik, Protihluková stěna, Protihluková okna.
Otázky 3.3.
17. Snížení intenzity provozu z 10 000 vozidel na 5000 vozidel znamená snížení hluku
o kolik dB?
18. Má vliv složení dopravního proudu na celkovou hlučnost a jak?
19. Kdy je dominantním zdrojem dopravního hluku styk kolo/vozovka?
20. Jaké jsou dva základní parametry akustické protihlukových stěn?
21. Mezi jaké opatření patří instalace oken se zvýšenou neprůzvučností?
58
Klíč k řešení
O 3.1.9, .............................................................................................................................. str. 38
Měření je přesně vázáno na dané konkrétní místo se všemi podmínkami. Reálné
modely (terénu, současné situace) neexistují - vnášení chyb.
O 3.1.10, ............................................................................................................................ str. 38
Slouží pro zjišťování současného, prognostického, očekávaného stavu akustické
situace ve venkovním prostředí.
O 3.1.11, ............................................................................................................................ str. 38
Ministerstvo zdravotnictví ČR.
O 3.2.12, ............................................................................................................................ str. 44
V zaměření na oblast, v použité výpočtové metodice, v nestejných souborech
indikátorů pro posuzování environmentálního hluku, v zohledňování - nezohledňování
odrazů, v posuzování zdrojů v aglomeracích.
O 3.2.13, ............................................................................................................................ str. 44
Pro rychlé rozhodování investorů, státní správy a informování laické veřejnosti.
O 3.2.14, ............................................................................................................................ str. 44
Akční plán je navržené řešení vedoucí ke snižování problémů s hlukem zahrnující také
samotné snížení hluku.
O 3.2.15, ............................................................................................................................ str. 44
Cca 95% silniční doprava, 4% železniční doprava, 1% letecká doprava a průmyslový
hluk.
O 3.3.16, ............................................................................................................................ str. 57
O 3 dB, viz kapitola 3.3.1.
O 3.3.17, ............................................................................................................................ str. 57
Ano, zvýšení nákladních počtu automobilů o 10% nárůst hlučnosti cca o 1 dB.
O 3.3.18, ............................................................................................................................ str. 57
Hluk styku pneumatika/vozovka převládá od rychlostí cca 50 km/h do 200 km/h.
O 3.3.19, ............................................................................................................................ str. 57
Zvuková pohltivost DLα a zvuková neprůzvučnost DLR.
O 3.3.20, ............................................................................................................................ str. 57
Pasivní protihlukové opatření, chránící pouze vnitřní chráněné prostory staveb.
59
Další zdroje
AHAMMED, M. A., TIGHE, S., L., 2008. Quiet Pavements: A Sustainable and
Environmental Friendly Choice. In University of Waterloo, Ontario, Canada, 2008.
ADAMEC. V. a kol., 2011 Vliv dopravy na životní prostředí – environmentální
technologie a přístupy. Acta Envir. Univ. Comeniae (Bratislava), 2011, roč. 19,
Suppl., s. 14 – 21, ISSN 1335-0285.
ATEM, 2012. Emise z liniových zdrojů (z automobilové dopravy), 1. 8. 2012, [on-line]
Dostupné z: http://www.geoportalpraha.cz/en/fulltext_geoportal?id=%7B6BA4682E59F4-4B9A-920F-374AB3BCF52D%7D
CENIA, 2012. Hluková zátěž z dopravy - vyhodnocení indikátoru. In: ISSAR [on-line
databáze].
ČKAIT, 2006 Doporučený standard technický DOS T 3.18. Protihlukové clony
u komunikací. Česká komora autorizovaných techniků a inženýrů ve výstavbě, 2006.
ČSN 73 0532 – Akustika – Ochrana proti hluku v budovách a posuzování akustických
vlastností stavebních výrobků – Požadavky. Český normalizační institut, 2010.
ČSN 73 6123-1 – Stavba vozovek – Cementobetonové kryty - Část 1: Provádění a
kontrola shody. Český normalizační institut, 2006.
ČSN EN 1793-1 – Zařízení pro snížení hluku silničního provozu – Zkušební metody
stanovení akustických vlastností – Část 1: určení zvukové pohltivosti laboratorní
metodou. Český normalizační institut, 1998.
ČSN EN 1793-2 – Zařízení pro snížení hluku silničního provozu – Zkušební metody
stanovení akustických vlastností – Část 2: určení vzduchové neprůzvučnosti
laboratorní metodou. Český normalizační institut, 1998.
ČSN EN ISO 3095 – Železniční aplikace – Akustika – Měření hluku vyzařovaného
kolejovými vozidly. Český normalizační institut, 2006.
ČSN ISO 1996-1 Akustika – Popis a měření hluku prostředí, část 1: Základní veličiny
a postupy. Český normalizační institut, 2004.
ČSN ISO 1996-2 Akustika – Popis, měření a posuzování hluku prostředí - Část 2:
Určování hladin hluku prostředí. Český normalizační institut, 2009.
ČSN ISO 10847 Akustika – Určení vložného útlumu in situ venkovních
protihlukových clon všech typů. Český normalizační institut, 1999.
Directive 2002/49/EC relating to the Assessment and Management of Environmental
Noise. Official Journal of the European Communities. No. L 189.
Směrnice 2002/49/EC Směrnice Evropského parlamentu a Rady ze dne 25. června
2002 o hodnocení a řízení environmentálního hluku v životním prostředí.
60
GILLES, A., D., 1999. Report by the International Institute of Noise Control
Engineering Working Party on the Effectiveness of Noise Walls. Noise/News
International, September, 1999, ISSN 1021-643X.
GRUPO ALAVAI INGENIEROS, 2012. Nueva actualización, versión 4.1, del
Software de Simulación acústica CadnaA. [on-line]. Dostupné z http://www.alavaing.es/ingenieros/actualidad/nueva-actualizacion-version-41-del-software-desimulacion-acustica-cadnaa, 2012.
CHOLAVA, R. a kol., 2011. Optimalizace technických opatření pro snížení hlukové
zátěže v okolí pozemních komunikací. Průběžná zpráva, Brno: Centrum dopravního
výzkumu, v.v.i., 2011. 81 s. Zadavatel: Ministerstvo dopravy.
CHOLAVA, R., KŘIVÁNEK, V., VOKOUN, P., 2009. Měření hluku z dopravy
v ulicích Nová, Komenského v Hranicích. Studie, Brno: Centrum dopravního
výzkumu, v.v.i., 2009. 43 s., 1 příl. Zadavatel: město Hranice.
ISO/CD 11819-2 Acoustics — Measurement of the influence of road surfaces on
traffic noise — Part 2: The close-proximity method, 2000.
JEDLIČKA, J., KŘIVÁNEK, V., 2011. Studie aktuálnosti stavu zabezpečení a
postupu snižování hlukové zátěže z dopravy. Odborná studie, Brno, Centrum
dopravního výzkumu, v.v.i., 2011. 75 s. Zadavatel: Ministerstvo dopravy.
LÁDYŠ, L., 2005. Hlukové mapy. In: Doprava a hluk, Praha, 19-21. 5. 2005.
LIBERKO, M., 1991. Metodické pokyny pro výpočet hladin hluku z dopravy. VÚVA,
Praha 1991.
KOZÁK, J., LIBERKO, M., 1996. Novela metodiky výpočtu hluku silniční dopravy.
Zpravodaj MŽP ČR 3/96.
MORGAN, P., 2008. Guidance Manual for the Implementation of Low-Noise Road
Surfaces, SILVIA Project Report, FEHRL, 2006, Brussels, Belgium, ISSN 1362-6019.
Accessed December 2008, available from: http://www.trl.co.uk/silvia
Ministerstvo zdravotnictví, 2012. Návrh věcného záměru zákona o ochraně veřejného
zdraví před hlukem a řízení hluku v komunálním prostředí (zákon o hluku).
Dostupné z: http://www.mzcr.cz/Legislativa/obsah/navrh-vecneho-zameru-zakona-oochrane-verejneho-zdravi-pred-hlukem-a-rizeni-hluku-v-komunalnim-prostredizakono-hluku-_2585_11.html.
Nařízení vlády č.272/2011 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a
vibrací.
ORLÍK, A., 2005. Modelování hluku v prostředí Arc/Info. Arcrevue 2005, (2), 8,
Praha, ISSN 804-8498. Dostupné z: http://download.arcdata.cz/ArcRevue/2005/2/04modelovani-hluku-v-ArcInfo.pdf
POLIČ, D., 2010. Mýty a pravdy o roli doprovodné komunikační zeleně při tlumení
hluku z dopravy. Silniční obzor, č. 7-8 roč. 2010, ISSN 0322-7154.
61
STRIEGLER, R. a kol., 2009. Metodika plošného zklidňování dopravy - TEMPO 30.
Průběžná zpráva, Brno, Centrum dopravního výzkumu, v.v.i., 2009, s. 110-184,
Příloha 1, Vytipováni lokalit pro měření, vlastní měření a vyhodnocení naměřených
dat. Zadavatel: Ministerstvo dopravy.
ŠLACHTOVÁ, H., MICHALÍK, J., VOLF, O., 2007. Zpráva o zpracování Strategické
hlukové mapy ČR. Zdravotní ústav se sídlem v Ostravě, 2007, 60 s.
TP 104, 2003. Protihlukové clony pozemních komunikací, Seznam technických
podmínek Ministerstvo dopravy, 2003.
Vyhláška č. 523/2006 Sb., o hlukovém mapování.
Další doporučená literatura ke kapitole 3, webové stránky:
Ministerstvo zdravotnictví 2012. Strategické hlukové mapy. [on-line] Dostupné z:
http://www.mzcr.cz/Verejne/obsah/strategicke-hlukove-mapy_1070_5.html
Ministerstvo dopravy 2012. Akční hlukové plány. [on-line]
http://www.mdcr.cz/cs/Strategie/Akcni_plany/akcni_plany.htm
Dostupné
z:
Národní referenční laboratoř pro komunální hluk 2012 [on-line] Dostupné z:
http://www.nrl.cz/
62

úvod do práce s elektronickými informačními zdroji ochrany

Transkript

Podobné dokumenty

globální granty ()

Výroční zpráva z roku 2008

Procedurální model jazyka - Katedra obecné lingvistiky

Funkce lesa - EnviMod

bonusový materiál

Doprovodný text k pracovnímu dokumentu (červen

originální příslušenství Mazda 3 DE

Zlepšení metod hodnocení znečištění ovzduší částicemi PM10

Specifikace základních údajů zakázky

oznámení záměru

Sborník technických listů CESTI 2013

Posudek MZP230 NJZ Temelín

ArcRevue 2/2016

Problematika pevných částic z pohledu dopravy

Vizualizace pracovišt

Seriál XXVII.V Strunný, FYKOS

návod UV lampa TMCx

Program, který udává směr výstavby

Protihlukové stěny - Centrum dopravního výzkumu, vvi

Zpráva o výsledcích ověřování paliva Ekodiesel B100