NAISS model - Факултет · PDF fileGrađevinske mašine; Komunalne delatnosti; Rekreativne aktivnosti; Buka suseda; Buka u domaćinstvu. Seminar o buci urbanih sredina 27. 12

Seminar o buci urbanih sredina27. 12. 2011. Mašinski fakultet u Kraljevu 1/40

Modeliranje buke urbanih sredina

NAISS model


Buka urbanih sredina kao problemBuka u velikim gradovima je sve veći problem:

Povećanje demografske gustine;Povećanje po glavi stanovnika broja uređaja, opreme i vozila koji generišu glasnu buku;Nedovoljno poznavanje efekata buke i mera za smanjenje buke.

Izvori buke u urbanim sredinama:Saobraćaj (drumski, železnički, avionski);Industrija;Građevinske mašine;Komunalne delatnosti;Rekreativne aktivnosti;Buka suseda;Buka u domaćinstvu.


Buka u evropskim gradovima

Lden


Buka u evropskim gradovima





Menadžment bukom urbanih sredinaCilj:

Sprečavanje daljeg porasta nivoa buke i njegovo svođenje na najniži mogući nivo i na taj način zaštita zdravlja stanovništva i stanja urbanih sredina.

Princip:Predostrožnost: Buku treba redukovati na najniži nivo koji se može ostvariti u konkretnoj situaciji.Zagađivač plaća: Sve troškove vezane za monitoring stanja, menadžment, snižavanje nivoa buke i nadzor snose oni koji su odgovorni za izvore buke.Prevencija: Akcije za snižavanje nivoa buke treba preduzimati kadgod je to moguće na samom izvoru buke.


Menadžment bukom urbanih sredinaProgram:

Mere: Zakonske mereInženjerske mere

Edukacija i informacije


Menadžment bukom urbanih sredina

Kontrola emisije buke Emisioni standardi za putnička vozila, građevinskuopremu, fabrike; nacionalni propisi, direktive EU

Kontrola prenošenja buke Propisi o merama za postavljanje preprekaza prostiranje zvuka

Kontrola imisije bukeGranične vrednosti za nivoe izloženosti buci, monitoring i modeliranje buke,

propisi za složene situacije; propisi za "rekreativnu" buku

Mapiranje buke i zoniranje okoputeva, aerodroma, industrije

Pokretanje procedura monitoringa i predikcijestanja nivoa buke u životnoj sredini

Podsticanje propisaPlan primene propisa zasnižavanje nivoa buke

Minimalni zahtevi za akustičkeosobine zgrada

Konstruktivni zahtevi za zvučnu izolaciju elemenata zgrada

Ograničenje brzine Rekreacione zone, bolnice

Zakonske mere:


Menadžment bukom urbanih sredinaInženjerske mere:

Redukcija emisijemodifikacijom izvora

Profili pneumatika; "tihe" površine puta; promeneu osobinama mašina

Nove tehnologije mašina Putnička vozila; avioni; građevinske mašine

Orijentacija zgrada Orijentacija zgrada ka mirnim zonama; korišćenjezgrada za barijere

Redukcija prenošenja Oklopljavanje mašina; barijere za zaštitu od buke

Pasivna zaštita Štitnici za uši; izolacija zgrada; konstrikcija fasada

Urbanističko planiranjeMinimalno rastojanje između industrije,

prometnih saobraćajnica i stambenih zona; lokacija mirnih zona; obilaznice za teški

saobraćaj; odvajanje inkompatibilnih funkcija

Menadžment saobraćajem Ograničenje brzine; usmeravanje protokasaobraćaja elektronskim sredstvima


Menadžment bukom urbanih sredinaEdukativne mere:

Porast svesti javnosti Informisanje javnosti o uticaju buke na zdravlje, podsticanjepreduzimanja akcija

Monitoring i modeliranjebuke

Publikacija rezultata

Pokretanje istraživanja i razvojaFinansiranje naučno-istraživačkih

potreba

Dovoljan broj eksperata za buku Univerzitetski i visokoškolskinastavni planovi i programi

Pokretanje promenaponašanja

Smanjenne brzine pri vožnji; kontrolisano korišćenjealarma, sirena, zvučnika za reklame i sl.

Blah, blah, blah…Blah, blah, blah...


Merenje ili modeliranje buke?Modeliranje jedini način za ocenu buke:

Sprovođenje merenja u uslovima visoke pozadinske buke;Ograničen pristup nekim mernim tačakama;Prognoza nivoa buke za npr. izradu planske dokumentacije;Poređenje alternativa u razvoju i primeni mera za redukciju buke;

?

Izrada strateških karata buke.


Merenje ili modeliranje buke?

Prednosti NedostaciDetaljne informacije o kritičnim izvorima i odvajanje doprinosa pojednih izvora buke.Detaljne informacije za mnogo pozicija u “kratkom” vremenskom intervalu.

Potreban veoma veliki broj informacija o topografiji terena, geometriji objekata i karakteristikama izvora koji nisu uvek dostipni i moraju se nekad i proceniti.

Nezavisnost od meteoroloških uslova.

Tačnost rezultata zavisi u mnogome od veštine i iskustva osobe koja stvara model.Ocena hipotetičkih situacija.Modeli su uprošćeni prikaz realnih situacija.Jednostavnost ažuriranja situacije.

Manja osetljivost na pozadinsku buku.


Modeli bukeModeli omogućavaju:

Procenu efekata buke u toku izrade planskih i razvojnih projekata stambenih naselja;Procenu efekata planiranih mera za snižavanje nivoa buke;Prognozu nivoa buke pri:

Planiranju novih gradskih saobraćajnica, proširivanju ilidislociranju postojećih;Povećavanju protoka motornih vozila;Uvođenje novih svetlosnih signalizacija;Akustičko zoniranje i zoniranje urbanih oblasti prema nameni prostora;


Standardizovani modeliModeli su uglavnom orijentisani ka određnom tipu izvora buke;Primena je ograničena samo za taj izvor buke;Izuzetak: ISO 9613 koji određuje nivo buke na osnovu zvučne snage izvora buke;

Poznavanjem zvučne snage izvora ovaj standard se može primeniti na bilo koji izvor.

Road Noise RVSRLS 90NMPBCRoadTNTNM

Rail Noise OAL 30Schall03RLMCRailTN

Airport Noise AzB, AzB-L DIN 45643

IndustrialNoise OAL 28VDI 2714CONCAWEISO 9613-2

Harmonised Accurate and Reliable Methods for the EU Directive on the Assessment and Management Of Environmental NOISE.

Improved Methods for the Assesment of the Generic Impact of Noise in the Environment

Common Noise Assessment Methods


Standardizovani modeliAlgoritmi se baziraju na primeni dvodelnog modela;

U prvom se modelira izvor buke;U drugom se modelira prostiranje buke (od referentne tačke do posmatrane tačke);Primena oba modela daje nivo buke u tački

Nivo buke na mestu

prijemnika ili u čvorovima

mreže1

Model izvoraModel drumskog saobraćajaModel izvoraPodlogaStruktura

Model železničkog saobraćajaModel izvora iliIzračunavanje Lw/m

Industrijski i drugi izvoriPopis izvoraNivo zvučne snageVreme angažovanja

2Model prostiranja

buke+ =


Standardizovani modeli

CCGLL TW +++=

Lw, G, CT

CD, CA

CB

CG

CR

L – nivo buke u dBLW – nivo zvučne snage u dBG – indeks direktivnosti u dBCT – korekcija u dB ako izvor nije stalno aktivanC – korekcija zbog slabljenjapri prostiranju u dB

CD – korekcija zbog divergencijeCA – korekcija zbog apsorpcije vazduha, CA<0CB – korekcija zbog barijere, CB<0CG – korekcija zbog apsorpcije terena, CG<0CR – korekcija zbog refleksija, CR>0CZ – korekcija zbog zelenila , CZ<0

RZGBAD CCCCCCC +++++=± - - - - +

Nivo buke u nekoj tački: Slabljenje pri prostiranju:


Standardizovani modeliNedostaci:

Optimizirani na osnovu nacionalnih baza podataka o emisiji saobraćajne buke - mogu biti manje precizniji za primenu u drugim zemljama gde godina starosti i struktura vozila može biti drugačija;

Tačnost Zvučna snagatačnost

Protok saobraćajatačnost

Topografski podacitačnost

Kvalitet ulaznih podataka značajno utiče na preciznost i tačnost rezultata;Veština i iskustvo korisnika koji promenjuje standard ima veoma važnu ulogu u optimiziranju rezultata;

Zadovoljavajuća preciznost modela je odstupanje od 3 dB.


Kreiranje modela za prognozuZa kreiranje modela neophodno je poznavanje funkcionalnevezu između emisije buke i parametara saobraćaja

Pri kreiranju modela treba imati na umu da:Model je samo jedna od mogućih matematičkih aproksimacija realnog sistema;Detaljnost modela zavisi od postavljenog zadatka i optimizacionemetode;Ako model obuhvata sve detalje nekog sistema bio bi praktično neupotrebljiv za optimiziaciju;Model pomaže istraživaču ali ga ne može da ga zameni i oslobodi odgovornosti u donošenju odluke;Model ne daje sasvim nove informacije o sistemu već omogućava da se na osnovu postojećih podataka bolje shvati sistem i njegovo ponašanje.


Kreiranje modela za prognozuKriterijumi:

Modeli kao izlazni parametar daju veličinu koja pokazuje dobrukorelaciju sa subjektivnim odzivom na buku;Modeli zahtevaju podatke koji su lako dostupni;Modeli su relativno jednostavni da ih mogu koristiti svi oni koji suuključeni u planiranje i razvoj urbanih oblasti;Svaki model u sebi uključuje i određene karakteristike mernogmesta i karakteristike i specifičnosti izvora buke;Model treba veoma obazrivo primenjivati za uslove koji važe u drugim urbanim sredinama.


6565

NAISS MODEL

50

55

60

6510 20 30

izmerene vrednostivarijanta IIvarijanta Ivarijanta III

Leq

[dB(

A]

broj uzoraka

NAISS - model


Kreiran na bazi podataka iz 1996. godine o nivoima buke i strukturi saobraćaja na 11 mernih lokaliteta:

Narodno pozorišteVodova ulicaTrg Oktobarske revolucijeDušanova ulicaRaskrsnica Dušanove i ulice Vojvode MišićaBulevar “12. februar”Bulevar Dimitrija TucovićaKnjaževačka ulicaBulevar Braće TaskovićaUniverzitetski klinički centarBulevar Lenjina


Formirani modeli sa:Jednim ulazom;Tri ulaza.

Nc Nhv Nb

Leq

Leq=10log(p+b t+c a)+k

b,c,k - constants

broj motornih vozila, n

ekvivalentni nivo buk e, Leq

Leq=10 log(n)+k (1)

k - konstanta


Model je kreiran primenom regresione analize – metod Nelder-Mead:

Konstante modela su određene u procesu optimizacije modela fitovanjem eksperimetnalnih podataka;Metod Nelder-Mead je primenjen za nalaženje minimuma funkcije koja se formira kao razlika izmerenog i predviđenog Leq;

Proces fitovanja je urađen pomoću programa napisanog u programskom paketu “Matlab”;U istom program je urađena statistička analiza odstupanja izmerenog i i predviđenog nivoa buke, kao i korelaciona analiza;

Formirani su modeli sa:(a) Jednom jednačinom za sve merne tačke;(b) Dve jednačine:

• Za nivoe od 55 do 65 dB(A);• Za nivoe od 65 do 75 dB(A)

(c) Jednačinom za svaku mernu tačku posebno;


Konstante modela:

merno model 1 model 2

mesto k b c k

1 44.5 1.3 5 43.4

2 44.2 2.4 11.8 42.0

3 47.5 2 6.3 45.4

4 46.5 0.5 5.2 46..6

5 45.7 1.1 1.3 45.7

6 47.9 1.6 3.3 47.2

7 49.0 5.8 11.1 45.9

8 46.5 -0.2 0.4 47.1

9 45.3 4.1 2.3 44.6

10 38.4 6.8 -3.1 38.4

11 37.6 0.8 -0.2 37.9

1-11 44.9 27.9 3.5 41.3

1-9 46.4 11.7 3.1 44.3

10-11 38.0 3.7 1.9 38.2

Jednačine modela:Model 1 (a)

Model 1 (b)

Model 2 (a)

Model 2 (b)

)(65)(55 2.38)9.17.3log(10

AdBLeqAdBNNNLeq bhvc

<<+++=

)(75)(65 3.44)1.37.11log(10


<<+++=

)(65)(55 38)log(10

AdBLeqAdBnLeq<<+=

)(75)(654.46)log(10

AdBLeqAdBnLeq<<+=

9.44)log(10 += nLeq

3.41)5.39.27log(10 +++= bhvc NNNLeq


Statistička i korelaciona analiza modela (a):


mesto σ r σ r

1 0.79 0.68 0.72 1.09 0.86 0.72

2 1.05 0.81 0.84 1.24 0.80 0.78

3 2.59 1.03 0.75 2.22 1.24 0.78

4 1.64 0.96 0.75 2.53 1.27 0.47

5 0.97 0.71 0.83 1.77 1.30 0.59

6 3.02 0.93 0.91 1.80 1.32 0.88

7 4.12 1.06 0.82 2.00 1.16 0.84

8 1.65 0.55 0.93 1.34 0.99 0.70

9 1.00 0.71 0.92 1.44 0.99 0.75

10 6.45 1.19 0.93 5.41 1.57 0.66

11 7.30 0.82 0.88 6.25 1.58 0.54

1-11 2.80 2.34 0.64 2.46 1.19 0.75

Δ L Δ L

60 65 7

60

65

70

75

r= 0.7456

izracunati nivo, d

izm

eren

i niv

o, d

B(A

)

0 100 200-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

odst

upan

je, d

B

3.41)5.39.27log(10 +++= bhvc NNNLeq


Statistička i korelaciona analiza modela (b):

Δ L Δ L


mesto σ r σ r

1 1.91 0.95 0.72 1.47 0.87 0.75

2 2.25 1.09 0.84 1.40 1.00 0.85

3 1.23 0.85 0.75 1.00 0.83 0.80

4 0.82 0.50 0.75 1.35 0.74 0.55

5 0.92 0.54 0.83 0.94 0.78 0.66

6 1.55 0.89 0.91 1.06 0.84 0.91

7 2.62 1.06 0.82 1.34 0.92 0.85

8 0.46 0.32 0.93 0.88 0.73 0.77

9 1.29 0.95 0.92 1.14 0.75 0.84

10 1.07 0.66 0.93 1.01 0.63 0.91

11 0.75 0.54 0.88 0.72 0.55 0.86

1.35 0.76 0.84 1.12 0.79 0.80

60 65

60

62

64

66

68

70

72

74

76

r= 0.8157

izracunati

izm

eren

i niv

o, d

B(A

)

)(75)(65 3.44)1.37.11log(10


<<+++=

0 50 100 150-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

odst

upan

je, d

B


Statistička i korelaciona analiza modela (b):

Δ L Δ L


mesto σ r σ r

1 1.91 0.95 0.72 1.47 0.87 0.75

2 2.25 1.09 0.84 1.40 1.00 0.85

3 1.23 0.85 0.75 1.00 0.83 0.80

4 0.82 0.50 0.75 1.35 0.74 0.55

5 0.92 0.54 0.83 0.94 0.78 0.66

6 1.55 0.89 0.91 1.06 0.84 0.91

7 2.62 1.06 0.82 1.34 0.92 0.85

8 0.46 0.32 0.93 0.88 0.73 0.77

9 1.29 0.95 0.92 1.14 0.75 0.84

10 1.07 0.66 0.93 1.01 0.63 0.91

11 0.75 0.54 0.88 0.72 0.55 0.86

1.35 0.76 0.84 1.12 0.79 0.80

52 54 56 58

52

54

56

58

60

62

64

r= 0.945

izracunati

izm

eren

i niv

o, d

B(A

)

0 10 20 30 4-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

odst

upan

je, d

B

)(65)(55 2.38)9.17.3log(10


<<+++=


Statistička i korelaciona analiza modela (c):

Δ L Δ L


mesto σ r σ r

1 0.71 0.66 0.72 0.61 0.58 0.77

2 0.83 0.73 0.84 0.67 0.48 0.91

3 0.86 0.55 0.75 0.69 0.47 0.84

4 0.81 0.49 0.75 0.81 0.50 0.76

5 0.60 0.60 0.83 0.60 0.60 0.82

6 0.77 0.51 0.91 0.74 0.47 0.92

7 0.85 0.62 0.81 0.70 0.55 0.87

8 0.44 0.32 0.93 0.41 0.29 0.94

9 0.99 0.60 0.92 0.98 0.57 0.91

10 0.95 0.67 0.93 0.86 0.70 0.88

11 0.67 0.45 0.88 0.67 0.45 0.88

0.77 0.56 0.84 0.70 0.51 0.86

58 60 62 64 6658

60

62

64

66

68

70

72

74

r= 0.9121

izracunati

izm

eren

i niv

o, d

B(A

)

0 5 10 15-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

odst

upan

je, d

B


Analiza:S obzirom na široki dijapazon izmerenih ekvivalentnih nivoa buke praktično je nemoguće modeliranje nivoa buke jedinstvenom jednačinom sa zadovoljavajuom tačnošću – odstupanja su i preko 7 dB(A);Modeliranje nivoa buke pomoću posebnih jednačina za dva opsega nivoa daje zadovoljavajuće rezultate i ovakav model je jednostavna za primenu – odstupanja manja od 1.5 dB(A);Modeli formirani za svaku tačku pojedinačno daju najpreciznije rezultate mada us relativno složeniji za primenu s obzirom na broj jednačina;Model 2 je nešto precizniji od modela 1.

)(65)(55 2.38)9.17.3log(10


<<+++=

)(75)(65 3.44)1.37.11log(10


<<+++=


Komparativna analiza

Primeri raspoloživih modela zasnovanih na statističkoj analizi mernih podataka:

)2/log(3.193.0log2.105.55 LpQLeq −++=LQLeq loglog. 1015838 −+=

53388810 .)log( ++++= bhvmc NNNNLeq

pNLeq c += )log(10

Burgess

Josse

Fagoti

CEE


Komparativna analiza +Dobri rezultati dobijeni u analizi modela potvrđeni su u komparaciji sa ostalim modelima.


Komparativna analiza +

Očekivano NAISS model daje najbolje rezultate jer je provera vršena na podacima na osnovu kojih je NAISS model kreiran.Veća odstupanja kod drugih modela ukazuju na ograničenu primenu za uslove na teritoriji grada Niša.


Validacija modelaPrethodna konstatacija je uslovila potrebu za validacijom modela na podacima različitim od podataka na osnovu kojih je model kreiran.Validacija je izvršena na osnovu merenja nivoa buke na mernim lokalitetima teritorije grada Niša i podataka o saobraćajnoj strukturi.Obuhvaćeni su podaci monitoringa buke iz 2008, 2009 i 2010. godine.Broj podataka koji je analiziran je bio oko 100 za svaku godinu.Eliminisani su ekstremni slučajevi (prolazak voza, rad građevinskih mašina, sirena i sl.). Broj izuzetih podataka nije bio veći od 10%.Izvršena je statistička analiza odstupanja izmerenog i izračunatog nivoa buke.


Validacija modela +


Validacija modela +


Validacija modela +


Validacija modela +


Zaključak

NAISS model se može koristiti za prognozu saobraćajne buke u urbanim zona grada Niša na osnovu podataka o strukturi saobraćaja.

Srednja vrednost odstupanja je oko 1.6dB(A)Standardna devijacija odstupanja je oko 1.05 dB(A).

Za primenu u drugim gradovima potrebno je podešavanje modela zasnovano na podacima o merenju buke i strukturi saobraćaja.

Na osnovu sprovedene:Analize modelaKomparativne analize sa drugim modelimaValidacije modela

može se zaključiti sledeće:

Documents

NAISS model - Факултет · PDF fileGrađevinske mašine; Komunalne delatnosti; Rekreativne aktivnosti; Buka suseda; Buka u domaćinstvu. Seminar o buci urbanih sredina 27. 12