Lärmberechnungen an Transitachsen A2 /A13

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1 Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation UVEK Bundesamt für Umwelt BAFU Abt. Lärmbekämpfung Lärmberechnungen an Transitachsen A2 /A13 Projekt LDBS & MFM-U (Monitoring Flankierende Massnahmen, Bereich Umwelt) Kirk Ingold SGA-Tagung, , Bellinzona

2 Ziele - Lärmmodellierung A2 / A13 Berechnung der aktuellen Lärmsituation entlang der Transitachsen A2/A13 (Strassen), Beitrag Schwerverkehr Auswirkungen auf die Lärmbelastung (Anzahl belastete Personen, Gebäude und Wohnungen, Flächen) Anpassungen im BAFU-Pilotprojekt Lärmdatenbank Schweiz (LDBS) Berechnen von vier Verkehrsszenarien Mit / ohne Verlagerungsziel Verschiedene Geschwindigkeiten (gefahrene v, reduzierte v) Lärmschutz-Massnahmen (Nachtfahrverbot SV) 2

3 Datengrundlage Gebäude, Strassen Höhen- und Geländemodell Höhenlinien (1 m), Höhenpunkte Verkehrszahlen (Verkehrsmodell Schweiz (DTV) Geschwindigkeiten u. Steigungen Verkehrszählungen (Messungen) Statistik Anzahl Personen, Wohnungen, Anzahl Personen in Betrieben Raumplanung (Bauzonen, ES, Kantons- und Gemeindegrenzen) Lärmschutzmassnahmen Lärmschutzwände, -wälle, -dämme Vektor25 Vektor25 / DHM25 VM UVEK (ARE) ASTRA VZ2/4 (BFS) BZ21 (BFS) ARE, BFS UH-Peri ASTRA DfA SBB ± 8m ± 8m Nur bestimmte Strecken Messwerte (MFM-U) Studie INFRAS 26, Interpolation zw. Messstellen ASTRA Generalisierte Bauzonen d. Schweiz nur für Nationalstrassen, keine Höhenangabe 3

4 Ausgangsdaten für Lärmberechnung Höhenlinien DHM25 Gebäude V25 Strassen NS Lärmschutzwände etc. 4

5 Daten für die Auswertungen Personenstatistik VZ2/4, BZ4 Bauzonen (ARE) Zusätzlich (Kantone, Gemeinden PK25) 5

6 Anpassungen fehlerhafter Daten Element Gebäude Strassenabschnitt Lärmschutzwände / - wälle NS Attribut Höhe Absorptionseigenschaft Geschwindigkeiten PV/SV Autobahn Autobahn richtungsgetrennt Autostrasse Höhe Absorptionseigenschaft (beidseitig) Defaultwert Algorithmus* h = 2.8*Anzahl Stockwerke (Anzahl Stockwerke <= 4) h = 2.8*Anzahl Stockwerke + Giebeldachhöhe (Falls Anzahl Stockwerke > 4); Fläche 3m2 =3.5 m, Fläche>3m2 = 9 m α =.21 resp. Reflexionsverlust = 1 db 12/9 km/h 12/9 km/h 1/8 km/h 2.5 m α =.84 resp. Reflexionsverlust = 8 db 6

7 System Lärmdatenbank Schweiz (LDBS) 7

8 Rechner-Pool BAFU 15 Rechnern im Verbund 8

9 Emissionsberechnungen (GIS) Verkehrszahlen d. Strassenabschnitte In LDBS Berechnung der Emissionen nach dem Ansatz von StL86 mit SonRoad Emissionsansatz. 9

10 Ausbreitungsrechnung (in CadnaA) Initiale Berechnung der Immissionswerte und Dämpfungsdaten anhand der Gelände- und Emissionsdaten in CadnaA. Die Daten werden anschliessend im GIS abgelegt ( Dämpfungs-Tabellen ) Dämpfung Bahn (LDBahnDaempfung) Bahnemission (LDBahnEm) Bahnabschnitt (LDBahnAbschn) Gebäude (LDGebaeude) Dämpfung Strasse (LDStrDaempfung) Strassenemission (LDStrEm) Strassenabschnitt (LDStrAbschn) Dämpfung Tram (LDTramDaempfung) Tramemission (LDTramEm) Tramabschnitt (LDTramAbschn) LDBahnDaempfung LDStrDaempfung LDTramDaempfung ID_Immissionspunkt Integer ID_Immissionspunkt Integer ID_Immissionspunkt Integer ID_Gebaeude Integer ID_Gebaeude Integer ID_Gebaeude Integer ID_BahnEm Integer ID_StrEm Integer ID_TramEm Integer Daempfung Double Daempfung Double Daempfung Double 1

11 Dämpfungsdatenbank Neben den Hausbeurteilungen wurden für sämtliche berechneten Gebäude die Teilimmissionen der einzelnen Quellen für den lautesten Punkt am Tag und den lautesten Punkt in der Nacht berechnet und in der LDBS abgelegt. Szenario, Prognosen: Basierend auf Dämpfungen können Hausbeurteilungen innerhalb des GIS-System effizient neu berechnet werden (Veränderungen von Verkehrszahlen, Emissionen. 11

12 Immissionsberechnungen (GIS) LDBS berechnet anhand der Dämpfungsdaten direkt Immissionen (im GIS-System). Möglichkeit: Nach einem Update von Emissionen können (nach erfolgter Erstberechnung in CadnaA) neue Immissionen z.b. schnell als Szenarien berechnet werden. 12

13 Berechnungseinstellungen 1 Hausbeurteilungen: lautester Punkt pro Fassade minimale Fassadenabschnittslänge 2, m maximale Fassadenabschnittslänge 15, m Höhe des ersten Empfangspunktes über Boden 1,5 m Stockwerkhöhe 2,8 m Raster: Abstand der Rasterpunkte 1 x 1 m Berechnungshöhe 4, m über Terrain Raster unter Häusern extrapolieren 13

14 Berechnungseinstellungen 2 Generelle Einstellungen in CadnaA ( Grob ): Maximaler Fehler =.5 db Maximaler Suchradius = 4 m Mindestabstand Quelle-Immissionspunkt = 5. m Rasterinterpolation = 17 x 17 Maximale Differenz Eckpunkte = 5. db Maximale Differenz Mittelpunkt =.1 db Rasterfaktor = 1. Maximale Abschnittslänge = 1 m Minimale Abschnittslänge = 1 m Projektion von Linienquellen = ja Reflexionsordnung = 1 14

15 Kachel rechnen

16 Resultate - Raster (Auflösung 1x1 m) 16

17 Immissionen (Hausbeurteilungen) 17

18 Resultate Format Hausbeurteilungen + Personenstatistik BFS (VZ2, BZ24) = Auswertungen über Personen, Wohnungen, Arbeitsplätze 1. Histogramme < NULL_ Werte Tag Nacht Grenzwertüberschreitungen (LSV) : Typ ES I ES II UNTER_PW > PW > IGW > AW NULL_Werte 32 ES III ES IV

19 Resultat Belastete Personen A2/A Belastete Personen Tag Nacht 1 5 < > 75 db-klassen Personen total : ca Stark belastet (Tag > 6, Nacht > 5 db(a) = 46 5 Personen (Tag), 84 5 Personen (Nacht) 19

20 Resultat Belastete Personen A2/A13 nach BGW Tausende ES I ES II ES III ES IV UNTER_PW > PW > IGW > AW Nach BGW IGW = ca Personen (Tag), 7 Personen (Nacht) AW = ca. 6 7 (Tag), 4 2 (Nacht) 2

21 Resultate - Wohnungen 3 25 Anzahl Wohnungen Tag Nacht 5 < > 75 db-klassen Wohnungen tot.: 578 Stark belastet (> IGW ES II) = 22 Wohnungen (Tag), 4 Wohnungen (Nacht) 21

22 Resultate Gebäude Gebäude Tag Nacht < > 8% 75 db-klassen 1% 9% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% Gebäude tot.: 175 IGW = ca. 4 4 (Tag), (Nacht) AW = ca. 8 (Tag), 474 (Nacht) Belastete Gebäude in % % ES I ES II ES III ES IV BGW > AW > IGW > PW UNTER_PW 22

23 Resultate Flächen (über Raster) in db-klassen Nacht Tag 35-4 < 3 5'' 1''' 1'5'' 2''' Fläche (in m2) 2'5'' 3''' Fläche total MFM-U-Korridor: 4'14 km 2 Stark belastet (Tag > 6, Nacht > 5 db(a) = 121 km 2 (3%), 164 km 2 (4%) ES I ES II ES III ES IV UNTER_PW > PW > IGW > AW nach BGW 23

24 FAZIT I Erste flächenhafte und punktgenaue Strassenlärmberechnung entlang d. Transitachse A2/A13 Statistische Auswertungen Ist-Zustand Lärmbelastung (Personen, Gebäude, Wohnungen, Flächen). Differenzbetrachtungen zu 4 Szenarien. Verbesserungen jederzeit möglich (genauere Grundlagedaten, Import & Berechnen für Teilgebiete) 24

25 Datenmenge Rechenzeit = ca. 3 Computertage Berechnete Fläche = km2, (4km Perimeter) Gesamte Datenmenge (Grundlagendaten + Resultate) angeben = ca. 2.6 GB Ausbreitung mit Reflexionen erster Ordnung, Emissionen aus EMPA97. 25

26 Fazit II - Qualität d. Resultate? Modellierung der Resultate, Jahresmittelwerte (Leq, Lr), damit keine saisonalen Schwankungen enthalten Genauigkeit: Geometrie +/- 8 m (Vektor25), ungenaue Lage VZ2-Punkte (BFS) Verzerrungen: Höhen Gebäude und Lärmschutzwände fehlen (Defaultwerte). Hinderniswirkung und Reflexionen bei Ausbreitungsrechnung. Brücken nicht modelliert. Verkehrsdaten Strasse: Unvollständig, nur DTV (kein Tag / Nacht, Schwerverkehr, Geschwindigkeiten). Ergänzungen u. Korrekturen (manuell), Interpolationen. 26

27 Weiteres Vorgehen MFM-U Verkehrsszenarien berechnen 27

28 Mögliche Szenarien MFM-U Lärm Ohne Verlagerungspolitik (1.548 Mio aqsgf) Mit Verlagerungsziel (65' aqsgf) Reduktion SGF: -5%, -7% bis -1% (keine SGF) Gefahrene Geschwindigkeiten (Bedingung EXTRA MFM-U SGF +1-15km/h) Signalisierte Höchstgeschwindigkeit PW 12km/h, SGF 8km/h (wie GS1) Massnahme Geschwindigkeitsreduktion PW auf 1km/h Massnahme Erweiterung Nachtfahrverbot bis 6 Uhr 28

29 Aufteilung in Schwer- /Personenverkehr Aufteilung PV - SV Immissionen können auf die verursachenden Verkehrskategorien (Personenverkehr / Schwer- bzw. Güterverkehr) zurückgeführt werden. Vorgehen: Aus einem Stammdatensatz werden zwei separate Versionen gezogen (jeweilige andere Version wird auf null gestellt) 29

30 Exkurs Pilotprojekt LDBS (BAFU) Lärmmonitoring Schweiz, Lärmberechnungen Gesamtschweiz Pegelbereich - ab 45 db(a) Tag, bzw. 35 db(a) Nacht Auflösung - in 1 db - Schritten. Belastungs- und Störungsmasse Tag/Nacht (CH, EU): Lr (Tag), Lr (Nacht), L max nach LSV L d, L e, L n, L den (EU) L eq Berücksichtigte Berechnungsmodelle: Strassenverkehrslärm: StL86+ Eisenbahnlärm: SEMIBEL Flugverkehr: Import d. Lärmisophonen BAZL 3

31 Berechnungseinstellungen CH Parametereinstellungen: Max. Fehler = 1, dba Max. Suchradius = 2 m Max. Reflexionsordnung = Rechengebiet: Gesamte Schweiz ( > 41 km 2 ) Datenmenge: > 1 GB 31

32 LDBS Immissionen Strasse, Eisenbahn (Tag, Raster) 32

33 Berechnungszeit Hochrechnung Schweiz (Anzahl Rechnertage auf 1 PC): Strasse Raster Strasse Hausbeurteilung Bahn Raster Bahn Hausbeurteilung Totale Rechenzeit 18 Tage 7 Tage 4 Tage 25 Tage 315 Tage Rechengebiet: Gesamte Schweiz ( > 41 km 2 ) Datenmenge: > 1 GB 33

34 Auswertung Selektion Strassen mit Emissionen > 65 db (Tag) 34

35 Auswertungen Gebäude > 65 db 35

36 Auswertungen Zonen zw. 65/8 db 36

37 Tabellen Typ, Belag, Massnahmen 37

38 Tabellen Verkehrsmenge, Emissionen 38

39 Vergleich LDBS MFM-U Lärm Einstellung Genauigkeitsstufe Grob Mittel Fein Max. Fehler [db] Max. Suchradius [m] Rasterfaktor Maximale Abschnittslänge [m] Minimale Abschnittslänge [m] Projektion Linienquelle nein nein ja Reflexionsgrad 1 Relative Berechnungszeit [%]

40 Differenz Fein Grob (Basis: LDBS) > -2.5 db > -2. db > -1.5 db > -1. db > -.5 db >. db >.5 db > 1. db > 1.5 db > 2. db > 2.5 db > 5. db 4

41 Vergleich Resultat Anzahl lärmbelasteter Personen Anzahl Bewohner Pegel [dba] Variante Genau Variante Mittel Variante Grob von bis Tag Nacht Tag Nacht Tag Nacht

42 Fazit MFM-U - LDBS im innerstädtischen Bereich sind die Differenzen relativ gering ( bis 3 db absolut) grössere Differenzen in Distanzen >1m zu einer Quelle mit hohen Emissionen; jedoch hier mit Lr < 4 dba ( Ruhezonen ) die Rechenzeit hängt direkt von der gewählten Genauigkeitsstufe ab 42

43 BAFU Applikation LDBS Flächendeckend homogene Basis- und Lärmdaten CH Unabhängigkeit gegenüber externen Datenquellen /-formaten. Daten zu verschiedenen Zeitpunkten halt- und auswertbar. Auswertungen effizient, einheitlich und kostengünstig (auch von Nichtlärmspezialisten) Externe Stellen einbindbar (skalierbares System) und flexible Benutzerverwaltung. Bürgerportal möglich (Website) Szenarien und Prognosen möglich ( Was-wäre-wenn? ) Modularer Aufbau (ESRI) ermöglicht Erweiterungen und Auswertungen effizient zu ändern und einzubinden. 43

44 Kontakt BAFU Kirk Ingold Abt. Lärmbekämpfung, Bundesamt für Umwelt BAFU CH-33 Bern Tel. +41 () Tom Klingl CC Geo- und Umweltdatenmanagement Bundesamt für Umwelt BAFU CH-33 Bern Tel. +41 () tom.klingl@bafu.admin.ch 44