MONITORAGGIO E MAPPATURA ACUSTICA DELLE STRADE PROVINCIALI DELLA PROVINCIA DI NAPOLI

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1 MONITORAGGIO E MAPPATURA ACUSTICA DELLE STRADE PROVINCIALI DELLA PROVINCIA DI NAPOLI Michele Avino 4, Raffaella Bellomini 1, Francesco Borchi 1, Giuseppe Ciaburro 2, Massimiliano Masullo 2, Massimo Nunzi 3, Valentino Pagliuca 4 1) Vie En.Ro.Se. Ingegneria, Firenze, raffaella.bellomini@vienrose.it, francesco.borchi@vienrose.it 2) Centro Interdipartimentale per il Controllo dell Ambiente Costruito - Ri.A.S., Seconda Università degli Studi di Napoli, Aversa, giuseppe.ciaburro@unina2.it, massimiliano.masullo@unina2.it 3) Politecnica Ingegneria ed Architettura, Firenze, mnunzi@politecnica.it 4) Provincia di Napoli, mavino@provincia.napoli.it, vpagliuca@provincia.napoli.it 1. Introduzione La realizzazione di mappature acustiche rappresenta, ad oggi, il principale strumento per la caratterizzazione acustica ambientale e per la gestione dei territori [1] in relazione all inquinamento acustico. Attraverso l utilizzo di software commerciali di modellazione acustica per ambienti esterni è possibile stimare i livelli prodotti in specifici punti ricevitore o realizzare mappature, a partire da dati caratterizzanti le sorgenti acustiche (traffico veicolare, ferroviario, aeroportuale o da sorgenti industriali). Tuttavia, nell ambito della procedura di redazione delle mappature acustiche per la redazione dei Piani di Contenimento previsti dal D.M.A. 29/11/2000 [2] risulta estremamente delicata la fase di utilizzo dei dati rilevati in situ per la calibrazione del modello acustico implementato nei suddetti software. Allo stesso tempo, la fase di calibrazione risulta di particolare interesse dato che gli standard proposti dalla direttiva 2002/49/CE [1] portano ad un errore generale in particolare riguardo al modello di emissione a causa del fatto che sono riferiti a database delle emissioni particolarmente datati. Nel seguito viene descritta una procedura di misura e calibrazione/validazione del modello acustico ispirata alla norma UNI 11143, parti 1 e 2 [3, 4]. La procedura ha previsto una prima fase di scelta delle strade oggetto di monitoraggio, tale scelta è stata effettuata in modo da formare un database di tipologie stradali omogenee secondo emissione e propagazione acustica tali da coprire le diverse tipologie presenti sul territorio di studio. Per ogni strada è stata scelta una sezione rappresentativa in cui effettuare il monitoraggio fonometrico e dei flussi di traffico. In ogni sezione oggetto di monitoraggio sono stati effettuati rilievi fonometrici di lunga durata in corrispondenza del ricettore abbinati a misure in prossimità della sorgente ed a rilievi spot a distanza crescente dall infrastruttura. Le rilevazioni fonometriche sono state accompagnate da rilievi dei flussi di traffico per permettere la taratura del modello acustico e la determinazione dei fattori correttivi per i modelli di emissione e propagazione. 1

2 39 Convegno Nazionale Roma 4-6 luglio 2. Individuazione delle strade oggetto di monitoraggio La procedura ha previsto una prima fase di scelta di delle strade oggetto di monitoraggio. Le strade sono state scelte per rappresentare un quadro completo degli scenari di emissione e propagazione presenti per le strade in gestione alla Provincia di Napoli. I criteri di valutazione e scelta sono stati basati sui seguenti fattori di influenza: - tipologia di strada in relazione ai ricettori al contorno (raso, viadotto,trincea, ecc.); - pendenza stradale; - percentuale di veicoli pesanti; - velocità media dei flussi di traffico; - tipologia di carreggiata (unica, due indipendenti); - tipologia di pavimentazione (asfalto tradizionale/asfalto fonoassorbente). Successivamente alla scelta delle strade si è proceduto all individuazione di una sezione rappresentativa in cui effettuare monitoraggio fonometrico e dei flussi di traffico. 3. Piano di monitoraggio Il piano di monitoraggio è stato progettato in funzione della fase di calibrazione del modello di emissione e di propagazione definendo le postazione di misura in riferimento alla procedura di taratura indicata dalla norma UNI [3, 4]. Per ogni sezione oggetto di monitoraggio è stata scelta una postazione di misura in prossimità della sorgente (postazione PS), da utilizzare per la calibrazione del modello di emissione ed una serie di postazioni SPOT a varie distanze dall infrastruttura per la calibrazione del modello di propagazione. Infine è stata definita una postazione PR in corrispondenza dell edificio ricettore più esposto da utilizzare per la validazione finale. Nella postazione PS sono state effettuate misurazioni della durata di circa 4 ore, mentre le misure nelle postazioni SPOT, contemporanee alla postazione PS, sono state di breve durata (15-20 minuti), ritenuti adeguati in base all entità dei flussi di traffico presenti sulle diverse infrastrutture [5]. Infine, nella postazione PR utilizzata per la validazione finale, sono state eseguite misure di durata settimanale coerenti con quanto indicato dalla normativa per le misure di verifica del rumore prodotto dal traffico stradale [6]. In generale, le rilevazioni fonometriche sono state eseguite in contemporanea nelle tre postazioni ed in abbinamento a rilievi dei flussi di traffico realizzati con conta traffico appositamente installati basati su tecnologia di acquisizione a spire oppure radar. 4. Procedura di calibrazione e validazione del modello acustico La procedura di calibrazione del modello numerico predisposto per la successiva mappatura acustica è stata eseguita apportando apposite correzioni ai modelli di emissione e propagazione, in due fasi successive. La calibrazione del modello di emissione è stata effettuata in riferimento alle postazioni PS, poste in prossimità della linea di traffico stradale e quindi caratterizzanti l emissione sonora della sorgente specifica. Le posizioni SPOT, ubicate a maggior distanza dalla sorgente, vengono invece utilizzate per la calibrazione del modello di propagazione. Infine, le postazioni PR, poste in corrispondenza dell'edificio ricettore, vengono utilizzate per la fase finale di validazione del modello. I dati di traffico utilizzati per le diverse fasi di calibrazione e validazione precedentemente descritte sono quelli acquisiti attraverso il conta traffico relativamente al periodo di misura della rilevazione fonometrica. 4.1 Fase di calibrazione del modello di emissione La calibrazione del modello di emissione è consistita nella determinazione, per ciascuna delle 20 sezioni stradali (due delle quali sulla stessa strada di grande comunicazione), di opportuni coefficienti di correzione Ki. Il valore di ciascun coefficiente di 2

3 Roma 4-6 luglio 39 Convegno Nazionale correzione Ki è stato definito a partire dalla differenza tra il livello continuo equivalente di pressione sonora ponderato A (L Aeq ) misurato e quello simulato in corrispondenza delle postazioni PS: tali valori sono stati determinati in modo da garantire uno scarto tra il dato misurato e quello simulato in generale non superiore a ±1.5 db(a). La procedura utilizzata ha previsto i seguenti passaggi: - costruzione, all interno del modello di simulazione, di uno scenario virtuale contenente i punti PS e le sorgenti stradali; - calcolo del livello L Aeq immesso, in corrispondenza dei punti PS facendo riferimento allo standard di calcolo NMPB richiamato dalla direttiva per la simulazione del rumore da traffico stradale [1] e implementando nella sorgente acustica il flusso medio orario dei veicoli conteggiati durante le misure ed i relativi valori di velocità media; - confronto dei livelli misurati con gli analoghi livelli simulati; - determinazione del valore del coefficiente di correzione Ki, nell ottica di ridurre al minimo le differenze fra livello calcolato e livello misurato. La correzione Ki è stata implementata nel modello acustico correggendo l emissione sonora e lasciando quindi inalterati gli altri parametri di input (composizione dei flussi di traffico, velocità, ecc.). Nella Tabella 1 sono riportati i termini correttivi risultanti dall applicazione della precedente procedura per ciascuna delle 20 strade considerate. Tabella 1 Calibrazione del modello di emissione. Tutti i livelli sono espressi in db(a) e si riferiscono alla posizione sorgente (PS). Id. sezione Id. pos. misura L Aeq, mis L Aeq, sim Scarto iniziale (L Aeq, sim - L Aeq, mis) Ki L Aeq, sim,corr Scarto Residuo (L Aeq, sim,corr - L Aeq, mis) sez1a 1A_PS 67,3 69,7 2,4-1,5 68,2 0,9 sez2 2_PS 75,8 76,7 0,9-1,5 75,2-0,6 sez3 3_PS 78,2 78,9 0,7-2,0 77,1-1,1 sez23 23_PS 67,3 68,7 1,4-1,0 67,7 0,4 sez6 6_PS 69,9 71,7 1,8 0,0 71,7 1,8 sez9 9_PS 66,2 71,8 5,6-4,5 67,3 1,1 sez9a 9A_PS 75,1 77,4 2,3-2,0 75,6 0,5 sez17 17_PS 69,6 72,7 3,1-2,0 70,8 1,2 sez8a 8A_PS 67,1 68,6 1,5 0,0 68,6 1,5 sez14 14_PS 62,4 66,1 3,7-2,5 63,8 1,4 sez22 22_PS01 63,5 66,0 2,5-2,5 63,5 0,0 sez22 22_PS02 60,0 61,5 1,5-2,5 59,0-1,0 sez25 25_PS 66,3 71,1 4,8-6,0 65,1-1,2 sez1 1_PS 70,1 75,8 5,7-6,0 69,7-0,4 sez7 7_PS 71,7 75,1 3,4-1,0 72,6 2,4 sez13 13_PS 67,7 67,7 0,0 0,0 67,7 0,0 sez24 24_PS 70,0 68,5-1,5 0,0 68,5-1,5 sez3a 3A_PS 69,0 71,7 2,7-2,0 69,8 0,8 sez8 8_PS 69,2 73,1 3,9-3,0 70,2 1,0 sez18 18_PS 66,8 73,7 6,9-6,0 67,7 0,9 sez21 21_PS 64,3 65,9 1,6-2,5 63,2-1,1 Dall analisi della tabella precedente si rileva, come noto anche in letteratura, che il modello di emissione associato allo standard francese NMPB, richiamato dalla Direttiva come standard di calcolo del rumore da traffico stradale, tende a sovrastimare i valori misurati, in particolare quando sono presenti percentuali consistenti di mezzi pesanti. 3

4 39 Convegno Nazionale Roma 4-6 luglio La calibrazione del modello di calcolo comporta quindi l applicazione dei coefficienti correttivi determinati, tali da definire una riduzione dell emissione acustica di ciascuna sorgente stradale pari al valore del Ki stesso. A questo punto risulta interessante considerare se esiste un legame fra il valore assunto dai coefficienti di correzione Ki ed i potenziali fattori di influenza definiti nella fase di scelta delle strade oggetto di monitoraggio: tipologia di strada in relazione ai ricettori al contorno (raso, viadotto, trincea, ecc.); pendenza stradale; percentuale di veicoli pesanti; velocità del flusso; tipologia di carreggiata (unica, due indipendenti). Per quanto riguarda la tipologia di pavimentazione (asfalto tradizionale/asfalto fonoassorbente), questo non è stato valutato poiché le sezioni individuate presentavano tutte pavimentazione con asfalto tradizionale. I fattori di correzione Ki vengono quindi associati ai fattori di influenza (Tabella 2). Tabella 2 Tabella riepilogativa dei coefficienti Ki e dei fattori di influenza Id. Sezione Ki [dba] Carreggiata Area Strada Pendenza % vei. pesanti Vel. media [km/h] sez1a -1,5 unica scars. urban. A raso piano/tratti in legg. pend. 9,5 70 sez2-1,5 indip. scars. urban. Tratti a raso e su viad. piano/tratti in legg. pend. 9,6 90 sez3-2,0 indip. med. urban. Tratti a raso e su viad. piano/tratti in legg. pend. 3,7 90 sez23-1,0 unica med. urban. A raso piano 3,9 50 sez6 0,0 unica scars. urban. A raso piano 9,9 50 sez9-4,5 unica scars. urban. A raso piano 12,9 60 sez9a -2,0 unica /indip. med. urban. Tratti a raso e su viad. piano/tratti in pend 13,5 90 sez17-2,0 unica scars. urban. A raso pendenza 6,0 50 sez8a 0,0 unica med. urban. A raso pendenza 3,3 50 sez14-2,5 unica scars. urban. A raso piano/tratti in legg. pend. 1,6 40 sez22-2,5 unica mediamente urbanizzata A raso piano/tratti in pend. 3,4 40 sez25-6,0 unica scars. urban. A raso piano 4,1 50 sez1-6,0 unica scars. urban. A raso piano/tratti in legg. pend. 4,7 60 sez7-1,0 unica med. urban. A raso piano 7,0 50 sez13 0,0 unica scars. urban. A raso pendenza 9,8 50 sez24 0,0 unica scars. urban. A raso piano 8,3 40 sez3a -2,0 unica med. urban. A raso piano 7,3 40 sez8-3,0 unica med. urban. A raso piano 5,0 50 sez18-6,0 unica alt. urban. A raso piano/tratti in legg. pend. 4,5 40 sez21-2,5 unica med.-alt. urban. A raso piano/tratti in legg. pend. 2,6 40 Dall analisi della Tabella 2, si nota come l entità delle correzioni apportate non abbiano una dipendenza significativa da nessuno dei fattori di incidenza individuati in fase preventiva. Allo stesso tempo, dall analisi condotta sulle 20 sezioni stradali monitorate emerge con chiarezza come lo standard utilizzato porti in generale ad una sovrastima dell emissione sonora della strada e che quindi, per la modellazione di tratti di strada in cui non sia disponibile il dato fonometrico, sarebbe opportuno utilizzare una correzione di -2 db(a) (dato medio, arrotondato a 1 db, delle correzioni ottenute sulle 20 sezioni). 4.2 Fase di calibrazione del modello di propagazione La seconda fase della calibrazione del modello acustico riguarda la Taratura del modello di propagazione. La procedura è stata effettuata mediante il calcolo degli scarti tra il livello equivalente acustico misurato in situ e quello simulato in corrispondenza 4

5 Roma 4-6 luglio 39 Convegno Nazionale delle postazioni SPOT per ciascuna sezione di riferimento. La procedura utilizzata ha previsto i seguenti passaggi: - costruzione, all interno del modello di simulazione, di uno scenario virtuale contenente i punti SPOT e le sorgenti stradali in questione; - correzioni al modello di emissione: vengono mantenute le correzioni definite nella fase di calibrazione del modello di emissione; - correzione iniziale al modello di propagazione: come prima ipotesi, è stato applicato per tutti gli scenari di studio un fattore suolo G=0,5, corrispondente ad un terreno misto; - calcolo del livello acustico equivalente L Aeq immesso, in corrispondenza dei punti-ricettore, implementando nella sorgente acustica il flusso medio orario dei veicoli conteggiati dall operatore durante le misure, ed i relativi valori di velocità (vedi Tabella 3); - confronto dei livelli acustici misurati con gli analoghi livelli simulati; - calibrazione: risulta verificata se la differenza tra i dati misurati e quelli simulati sia contenuta entro ±3 db(a), in caso contrario viene variato il valore del fattore suolo G (tra valori compresi da 0 a 1, corrispondenti rispettivamente a condizioni di terreno completamente fonoriflettente e fonoassorbente). Il confronto dei livelli simulati con i dati sperimentali, ha dimostrato una buona correlazione in tutti gli scenari investigati, al netto di 7 postazioni SPOT ritenute non significative nella fase di post-elaborazione dati e che sono state quindi escluse dalla procedura di calibrazione. In conclusione, si ottiene una calibrazione del modello di propagazione in tutti gli scenari con un fattore suolo G=0,5 ad eccezione di alcune postazioni di misura situate in corrispondenza di un campo arato presso una delle sezioni oggetto di monitoraggio (in tale scenario è stato necessario effettuare una modellazione di maggior dettaglio applicando il fattore suolo G=1 in corrispondenza del campo). 4.3 Fase di validazione Il modello acustico, calibrato nelle due fasi descritte precedentemente, è stato quindi validato sul lungo periodo, utilizzando i dati fonometrici misurati in corrispondenza delle postazioni PR (postazioni in facciata, ritenute di maggior interesse per la valutazione degli eventuali superamenti) ed i flussi di traffico rilevati nella relativa campagna settimanale di conteggio dei flussi. La validazione del modello di calcolo è stata effettuata nei periodi di riferimento previsti ai sensi della legislazione italiana e corrispondenti al periodo diurno (6:00-22:00) e notturno (22:00-6:00). La procedura utilizzata ha previsto i seguenti passaggi: - sono stati inseriti all interno dello scenario virtuale di simulazione i punti presso i quali sono state eseguite le misurazioni di durata settimanale, postazioni PR; - è stato calcolato il livello equivalente L Aeq,TR, in corrispondenza dei puntiricettore, implementando nella sorgente il flusso medio orario settimanale dei veicoli rilevati contemporaneamente oltre che i relativi valori di velocità media; - è stato effettuato un confronto nel periodo di riferimento diurno ed in quello notturno, con i livelli acustici medi settimanali misurati nelle postazioni PR; - è stato validato il modello nel caso in cui la differenza tra i dati misurati e quelli simulati sia contenuta entro ±3 db(a). In tabella 3 si riportano i risultati della procedura di validazione del modello. 5

6 39 Convegno Nazionale Roma 4-6 luglio Tabella 3 Validazione del modello. I livelli si riferiscono alla posizione (PR). Id. sezione Id. pos. misura Periodo di riferimento diurno (6:00-22:00) Periodo di riferimento notturno (22:00-6:00) L Aeq, mis L Aeq, sim Scarto Residuo (L Aeq, sim - L Aeq, mis) L Aeq, mis L Aeq, sim Scarto Residuo (L Aeq, sim - L Aeq, mis) sez1a 1A_PR 64,2 65,9 1,7 56,5 58,7 2,2 sez2 2_PR 72,0 73,1 1,1 65,8 66,0 0,2 sez3 3_PR 65,9 68,2 2,3 59,7 61,3 1,6 sez23 23_PR 67,2 68,7 1,5 59,6 61,4 1,8 sez6 6_PR 58,1 55,3-2,8 51,4 49,3-2,1 sez9 9_PR 62,1 59,8-2,3 55,5 53,5-2,0 sez9a 9A_PR 59,0 56,8-2,2 51,3 50,2-1,1 sez17 17_PR 65,8 63,0-2,8 57,8 59,3 1,5 sez8a 8A_PR 64,3 65,3 1,0 55,9 58,3 2,4 sez14 14_PR 52,8 53,9 1,1 46,2 47,9 1,7 sez22 22_PR 62,7 62,3-0,4 54,3 52,0-2,3 sez25 25_PR 51,7 53,9 2,2 45,5 47,5 2,0 sez1 1_PR 59,5 59,1-0,4 53,3 55,3 2,0 sez7 7_PR 69,6 67,2-2,4 64,0 61,3-2,7 sez13 13_PR 65,4 64,0-1,4 59,9 57,1-2,8 sez24 24_PR 69,1 68,7-0,4 62,1 59,8-2,3 sez3a 3A_PR 58,6 60,3 1,7 51,2 52,8 1,6 sez8 8_PR 64,2 65,9 1,7 58,1 59,5 1,4 sez18 18_PR 50,7 51,6 0,9 48,1 49,5 1,4 sez21 21_PR 62,7 61,5-1,2 53,1 54,8 1,7 Nella Tabella 3 è possibile evidenziare come mediante la metodologia descritta in precedenza si possano ottenere buoni adattamenti fra i dati sperimentali (misurati in situ) ed i livelli simulati riducendo tutti gli scarti a valori inferiori ai 3 db(a). 5. Conclusioni I risultati generali che emergono dall applicazione della metodologia proposta al caso studio delle 19 strade oggetto di mappatura nella Provincia di Napoli sono i seguenti: - il modello di emissione determina una sovrastima media di +2dBA, che risulta indipendente dagli scenari di emissione considerati; - il modello di propagazione risulta calibrato senza utilizzare un elevato dettaglio del modello del terreno. In particolare, l utilizzo di un suolo mediamente assorbente (G=0,5) risulta valida in generale ad eccezione di casi isolati nei quali è stato necessario utilizzare un elevato valore di assorbimento acustico (G=1); 6. Bibliografia [1] Direttiva 2002/49/CE del Parlamento Europeo del 25 giugno 2002 relativa alla determinazione e alla gestione del rumore ambientale. [2] D.M: Ambiente 29/11/2000, Criteri per la predisposizione, da parte delle società e degli enti gestori dei servizi pubblici di trasporto o delle relative infrastrutture, dei piani degli interventi di contenimento e abbattimento del rumore. [3] UNI :2005, Acustica - Metodo per la stima dell'impatto e del clima acustico per tipologia di sorgenti - Parte 1: Generalità. [4] UNI :2005, Acustica - Metodo per la stima dell'impatto e del clima acustico per tipologia di sorgenti - Parte 2: Rumore stradale. [5] Brambilla G., Fagotti C., Poggi A., Misura del Rumore da traffico Stradale, in Atti del Convegno Nazionale Traffico ed Ambiente, Trento, [6] D.M. Ambiente 16/03/1998, Tecniche di rilevamento e di misurazione dell inquinamento acustico. 6