Mobiliteit en geluidshinder Prof. Dr. ir. Dick Botteldooren
Acoustics Group – Department of Information Technology – Ghent University
Geluid
Fysisch
Overdracht van energie in een fluidum of vaste stof door wisselwerking van potentiële en kinetische energie Gekenmerkt door niveaus en frequenties
Geluid
Fysisch Biologisch - evolutionair
Waarschuwing voor gevaar Hulp bij het opbouwen van een mentaal beeld van de omgeving en de bronnen van geluid Communicatie
Geluid
Fysisch Biologisch - evolutionair Sociaal
Overbrengen van informatie en emotie Draagt bij tot identiteit van groep Draagt bij tot identiteit van buurt
80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30
Activity office
lunch
office meeting
travel to work
get up
sleep
relax
home office
home office
outside
relax
household
walk
train
bus
office afternoon
Personal noise level
Geluid
Persoonlijke blootstelling Korte periodes waar verkeersgeluid relevant is Dag / avond / nacht
L5
L10
L50
L90
L95
Als geluid een probleem wordt
Gezondheidseffecten
Auditieve effecten
Gehoorsverlies (+ indirect effect op welzijn) Tinnitus Reeds tussen 18 en 30 i.t.t. ouderdomsgehoorverlies Impulsgeluid: ook middenoorschade Constant geluid:
absoluut veilig niveau breedband ruis = 78 dB(A) richtwaarde op het werk (8u/dag): 80 / 85 dB(A)
Vergeet recreatieve en individuele blootstelling niet
7
Gezondheidseffecten
Auditieve effecten Geluidshinder
Meestal gemeten als retrospectief gerapporteerde hinder Intrusief en interfererend met activiteiten Perceptie van hinder is persoonsgebonden
Individuele gevoeligheid (deels genetisch) Ingesteldheid ten opzichte van de bron
Blootstellings-effectrelatie bestaat Slechts deel van variantie door Lden/LAeq verklaard
percentage dat ernstige geluidshinder rapporteert
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
spoor weg lucht
40
50
60
Lden
70
80
8
Gezondheidseffecten
Auditieve effecten Geluidshinder Slaapverstoring
Ontwaken is het topje van de ijsberg Fysiologische (primaire) effecten goed gekend: hartritme, slaappatroon (diepe slaap, REM), hormonen
Korte termijn nawerking: performantie, slaperigheid Lange termijn: chronische ziektes Individuele gevoeligheid is ook hier belangrijk 9
Gezondheidseffecten
Auditieve effecten Geluidshinder Slaapverstoring Cardiovasculaire effecten
Best gedocumenteerd van alle harde gezondheidseffecten Mogelijk pad: stress en slaapverstoring (nacht)
Artherosclerose Verhoogde bloeddruk Ischemisch hartfalen
Ischemische hartziekte 2.2 2
relatief risico
BMI >30 kg/m2
1.8 1.6 BMI 25-29 kg/m2
1.4 1.2 1 55
60
65
70
75
80
Verkeersgeluidsdrukniveau (Ldag)
Blootstellings-effectrelatie, maar klein relatief risico en onzekerheid op deze resultaten is nog steeds groot 10
Gezondheidseffecten
Auditieve effecten Geluidshinder Slaapverstoring Cardiovasculaire effecten Mentale en cognitieve effecten
Mentale gezondheid (SALSA score, depressie) is gecorreleerd met geluidshinder, maar causaal verband is moeilijk te bewijzen Effect op prestatie, cognitieve taken, leervermogen en keuze van strategie voor uitvoeren van taken Effect op monotone, motorische taken is beperkt en soms positief
11
Gezondheidseffecten, mechanismes
Een sluipend risico!
Ogenblikkelijk:
Contextual factors
Other environmental stress
“normale” autonome reacties (bloeddruk, hartritme) Aandacht voor het geluid en resulterende appreciatie: aangenaam, hinderlijk, …
Temporary hearing level change
Permanent hearing damage
Instantaneous sleep disturbance
Activity disturbance
Restoration
Other health effects Stress
Permanente gehoorschade Chronische stress en hypertensie, mede bepaald door:
Chronic stress, hypertension
Werkstress e.a. Persoonlijke gevoeligheid Andere omgevingsstressoren: luchtverontreiniging, ongevallenrisico
Well-being (annoyance) time
12
Gezondheidseffecten, mechanismes
Een sluipend risico! Meer dan een gemiddelde dosis
Detecteerbaarheid
Snelle veranderingen in de tijd Periodiek patroon (beat) Zuivere tonen
saliency
Betekenis (in bepaalde context)
Relatie met veroorzaker Te vermijden geluid of niet (b.v. luidruchtige motoren) Belang van de bron voor eigen leven en maatschappij (b.v. groene imago spoorverkeer, …) Passend in socio-economische context (b.v. paardenhoeven, …)
13
Gezondheidseffecten, mechanismes
Een sluipend risico! Meer dan een gemiddelde dosis Gewenning en omgaan met lawaai
De blootgestelde is een actieve participant Resultaat kan versterkend stijl / manier of afzwakkend zijn gevoeligheid emotioneel het Mogelijkheid tot hoofd bieden ontkennen het hoofd focuseren adaptatie bieden habituatie blootstelling
emoties angst|woede
opmerken
beoordelen cognitieve evaluatie
aandacht alertheid activiteit
persoonskenmerken
omgeving context
actief het hoofd bieden achtergrond stijl / manier
mogelijkheid
14
Gezondheidseffecten, mechanismes
Een sluipend risico! Meer dan een gemiddelde dosis Gewenning en omgaan met lawaai Veranderingen geven overreactie
Gemiddelde statische blootstelling-effectrelaties voorspellen de invloed van veranderingen niet accuraat Veranderingen van het eerste type: effect komt overeen met het dubbele aantal dB(A)’s
b.v. 5 dB(A) reductie komt overeen met effect van 10 dB(A) reductie Soorten veranderingen 1. Verandering van de bron (b.v. snelheidslimiet, verkeersintensiteit) 2. Geluidswerende maatregelen (b.v. bermen) 3. Verhuizen
15
Gezondheidseffecten, mechanismes
Een sluipend risico! Meer dan een gemiddelde dosis Gewenning en omgaan met lawaai Veranderingen geven overreactie Restoratie Biologische organismes presteren best wanneer periodes van ogenblikkelijke stress en activiteit afgewisseld worden met periodes van rust en restoratie Men kan verwachten dat negatieve lange-termijneffecten uitblijven Optimale restoratie: sensorische prikkeling die leidt tot een ongefocusseerd ronddwalen van de aandacht ontwerp van geschikte geluidslandschappen (soundscapes),
zie volgend gedeelte van dit betoog 16
Het soundscape concept
Het geluidslandschap (soundscape) wordt ge-evoceerd door het fysische geluid, maar is er niet gelijk aan.
Het geluidslandschap wordt gevormd in een context. Deze context wordt ontwikkeld door alle sensorische prikkels en de kennis die mensen hebben over de omgeving, het gebruik ervan, de culturele betekenis ervan, motivaties en intenties om daar te zijn, bijpassende activiteiten, …
Het soundscape concept wordt meestal gebruikt in relatie tot de buitenomgeving, maar heeft ook toepassingen binnen, meestal publieke, maar ook private ruimte. Altijd gaat het gepaard met een gevoel van ruimtelijkheid.
De tijdschaal waarover we spreken gaat van seconden tot uren. De kwaliteit van het geluidslandschap kan echter ook een langetermijn effect op de leefbaarheid hebben.
Consequenties voor ontwerp •
Tegemoetkomen aan verwachtingen •
•
Wat zijn de verwachtingen van de huidige en beoogde gebruikers van de (publieke) ruimte? Ontwerper van het geluidslandschap moet hun betrekken
Consequenties voor ontwerp •
•
Tegemoetkomen aan verwachtingen Realistische verwachtingen opwekken •
•
Verwachtingen worden opgewekt door de visuele setting, kennis over de plek, borden, … Verbergen van duidelijke verstoring kan ook negatief werken
Consequenties voor ontwerp •
• •
Tegemoetkomen aan verwachtingen Realistische verwachtingen opwekken Richten van aandacht •
•
Geluiden met sterke variaties in tijd en frequentie trekken de aandacht Geluiden met betekenis behouden aandacht gebruikers luisteren naar hetgeen de ontwerper hun wil later horen
A. L. Brown, S. Rutherford. Using the sound of water in the city. J. Y. Jeon, P. J. Lee, J. You, J. Kang. Perceptual assessment of quality Landscape Australia 2:103-107, 1994. of urban soundscapes with combined noise sources and water sounds. J. Acoust. Soc. Am. 127(3):1357-1366, 2010. G. R. Watts, R. J. Pheasant, K. V. Horoshenkov, L. Ragonesi. Measurement and subjective assessment of water generated sounds. T. Cox. Beyond decibels: Planning the new sounds of the city. New Acta Acust. Acust. 95(6):1032-1039, 2009. Scientist 2771:28-29, 2010.
Een labo experiment
Toevoegen aan wegverkeersgeluid
B1: stille vogels B2: luide vogels F1: zeer stille fontijn F2: stille fontein loudness
21
Belang van omgevingsgeluid
Open vraag in Vlaams schriftelijk leefbaarheidsonderzoek (SLO): waarom zou je vrienden en kennissen (niet) aanraden om hier te komen wonen?
Omgevingsgeluid: zowel positief als negatief! 22
Belang van omgevingsgeluid
Relatie tussen gerapporteerde geluidshinder wegverkeer (SLO) en tevredenheid met de leefbaarheid van de buurt 100% 90%
80% 70%
reported satisfaction with the quality of the living environment for different levels of reported noise annoyance
not at all satisf ied
60%
not satisf ied
50%
more or less satisf ied
40%
satisf ied
30%
very satisf ied
20% 10% 0%
not at all
a little moderately highly
extremely
Geluidshinder (door verkeer) kan en moet in de bredere context van (verkeers)leefbaarheid geplaatst worden
Botteldooren D., Dekoninck L., Gillis D. (2011) The Influence of Traffic Noise on Appreciation of the Living Quality of a Neighborhood. International Journal of Environmental Research and Public Health 8(3):777-798.
Verkeersgeluid wat doe je eraan
Ruimtelijke structuur planning
Triangles = reported annoyance
Ruimtelijke structuur planning
Stedelijke ringlanen en toegangswegen Lokale wegen
Verkeersarme binnenstad, restricties op voertuigtypes Rijsnelheid en beperkte dynamiek
Ruimtelijke structuur planning
Afstand
-10*log(d/d0) voor lijnbron (b.v. weg) -20*log(d/d0) voor puntbron (b.v. industriële bron)
Bijkomend grondeffect
attenuation (D's) (dB(A))
Typisch snelwegverkeersspectrum: (iets boven maaiveld) 0 Maar: 10 100 -10 meteorologische condities, -20 heuvelachtig terrein, -30 hoge bronnen en ontvangers -40 no meteo, flat terrain -50
slight downwind
-60
strong temperature inversion
-70
distance (m)
Afscherming door schermen en gebouwen
Meteo!
1000
Geluidschermwoning
Stille zijde aan een woning
Nut als LAeq, most exposed > 55 dB(A) Stille zijde minstens 10-20 dB(A) stiller Reden: mogelijkheid tot ontsnappen?
Tweede-rij gebouwen zijn beschermd Ontwerpsrichtlijn:
Ononderbroken rij gebouwen Voldoende hoog Absorberende en diffuus reflecterende facades
(Gedeeltelijke) overkapping
Details zijn belangrijk: balustrade +7 dB(A)
Gevalstudie •
Nieuw Zurenborg • •
19de eeuwse gordel Antwerpen Oppervlakte: 11ha
abandoned gasworks site
elevated railway (goods trains)
parking lot public bus company
major road and freeway
transformer station
residential area
Stap 1: plaatsing gebouwen •
Scenarios voor de inrichting van het gebied • • •
1
Gekozen door architecten / stadsdiensten / geluidsconsultant Gestuurd door de uitkomst van de bevraging Zelfde aantal bewoners, zelfde parkoppervlakte, economisch haalbaar
1s
2
3
(preliminary design)(with noise barrier) (park in center) (peg, mounds) buildings as a noise barrier
Stap 1: plaatsing gebouwen •
Geluid van de ring
1
1s
(preliminary design)(with noise barrier) SPL clearly too high for creating suitable soundscape
SPL reduced to 65 dBA; acceptable but not optimal
2
3
(park in center)
(peg, mounds)
Noise barrier buildings are more effective, because they are higher and located closer to the receiver
Stap 1: plaatsing gebouwen •
Geluid van lokale wegen
1
3
2
(preliminary design) (park in center)
(peg, mounds)
Noise from local roads should not pose any significant problems
Stap 1: plaatsing gebouwen •
Geluid van de spoorweg
1
2
3
(preliminary design)
(park in center)
(peg, mounds)
Railway noise found to be less annoying / more acceptable in small-scale survey
Geluidslandschap: maskeren •
Inrichting van het park • •
Ontwerp van een geschikte geluidslandschap Geluidskaarten voor een van de scenarios Road traffic noise
Railway traffic noise
B. De Coensel, A. Bockstael, L. Dekoninck, D. Botteldooren, B. Schulte-Fortkamp, J. Kang, M. E. Nilsson, The soundscape approach for early stage urban planning: a case study. In Proc. Internoise, Lisbon, Portugal, Jun. 2010
Geluidslandschap: maskeren •
Inrichting van het park • • • •
Ontwerp van een geschikte geluidslandschap Geluidskaarten voor een van de scenarios Spectrogrammen per bron op waarnemingsplaats Fractie van het verkeersgeluid dat niet gemaskeerd is door vogels / fontein i.f.v. LAeq hiervan • •
EM: fontein beter dan vogels bij zelfde gemiddeld niveau IM: vogels bijna even efficient als fontein Energetic masking
Informational masking
Gevels Ruwe of absorberende gevels, i.h.b. in combinatie met lage schermen
Gevels Ruwe of absorberende gevels, i.h.b. in combinatie met lage schermen
Groendaken D1=10m, D2=5m
Het substraat van het groendak maakt de bodem akoestisch zachter
D1=5m, D2=10m
40
Kalmeren wegverkeer
Theoretische berekening geluidsemissie
116 114 112 110 108 106 104 102 100 98 96 94 92 90 88 86 84
HW: 120 km/h HW: 110 km/h HW: 100 km/h
HW: 90 km/h MR: 90 km/h
Speed limit
Sound Power Level (100m in dBA)
Verzadiging van de weg reduceert snelheid en dus geluidsemissie Snelheidsverlaging helpt, maar minder op snelweg wegens vrachtwagens
MR: 80 km/h MR: 70 km/h LR: 60 km/h LR: 50 km/h
Jam it
LR: 40 km/h LR: 30 km/h
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100% 110%
Number of vehicles (as percentage of total capacity)
Kalmeren wegverkeer
Aangepaste vloot
Hybrid/electric only areas
100
Fleet 1: 15%
Sound Power Level (100m in dBA)
98
Fleet 1: 10% Fleet 1: 5%
96
Fleet 2: 15% 94
Fleet 2: 10% Fleet 2: 5%
92
Fleet 3: 15%
Local road, 50km/h 90
Fleet 3: 10% Fleet 3: 5%
88 20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
Number of vehicles (as percentage of total capacity)
Kalmeren wegverkeer Bannen van zwaar verkeer - tijdens de piekuren - tijdens de nacht Reduction needed to compensate
104 102 Sound Power Level in DEN (dBA)
100 98 96
basis
94 92
Local road, 50km/h
night ban rush ban
90 88 1000
3000
5000
7000
9000
11000
Total number of vehicles per day
13000
15000
Groene golf, microsimulatie •
Verandering in LAeq langs een sectie van de weg • •
Maximum, i.e. verschil tussen groene en rode golf Plaats: 7.5m van de weg, hoogte 1.5m
Wegdek en banden Wegdek
Significante invloed bij voldoend hoge rijsnelheden 70
LAeq, dag, belastend
68 66 64
62 60 58 56 54
N1 = 25% afname auto’s, 70% afname vrachtwagens CON = chemish uitgewassen beton
Wegdek en banden
Wegdek
Significante invloed bij voldoend hoge rijsnelheden Extreem stille wegdekken zijn soms minder duurzaam
ZOA richting Oostende
ZOA richting Brussel
Wegdek en banden
Wegdek
Significante invloed bij voldoend hoge rijsnelheden Extreem stille wegdekken zijn soms minder duurzaam
Banden
significant effect, maar niet cumulatief met wegdek Europese bandenrichtlijn zal effect van stille wegdekken uiteindelijk reduceren
Hoe aanpakken
Van analyse naar actieplan
Strategische geluidsbelastingskaarten
Identificeren black spots Mobiliteitsplanning en ruimtelijke planning Macroscopische actie plannen: vb. snelheid, wagenpark
Vb. Lden, wegverkeer Gent centrum
niveau gewest
niveau agglomeratie
Van analyse naar actieplan
Strategische geluidsbelastingskaarten Het internet van geluidsmonitors : innovatieve monitoring noise micro policy
Geluidskwaliteit van de publieke ruimte Resultaten van een dag wandelen in Rivierenhof, Antwerpen
Rivierenhof
Van analyse naar actieplan
Strategische geluidsbelastingskaarten Het internet van geluidsmonitors : innovatieve monitoring noise micro policy
Geluidskwaliteit van de publieke ruimte Bijsturen van activiteiten (ook mobiliteit) Pilot Katendrecht, Rotterdam Gebied in transitie 12 sensoren
Van analyse naar actieplan
Strategische geluidsbelastingskaarten Het internet van geluidsmonitors : innovatieve monitoring noise micro policy Geluidskwaliteit van de publieke ruimte Bijsturen van activiteiten (ook mobiliteit) Identificatie van “overschrijders” ... maar vooral ook andere bronnen van geluid
Hinderrapport automatisch gekoppeld aan meting
Rekenen en meten Monitoring meetnetwerk
Berekende geluidskaart
Holistische waarneming van het geluidsklimaat
Enkel geselecteerde bronnen, typisch de belangrijkste en meest voorkomende
Hoge resolutie in tijd en spectrum zijn mogelijk
Hoge tijdsresolutie is moeilijk te bereiken
De blootstelling relateren aan een bron is moeilijk tenzij een brontype domineert
Blootstelling aan bron relateren is triviaal
Nauwkeurigheid neemt typisch af nabij de bron door beperkte spatiale resolutie
Nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid nemen typisch af in stillere, afgeschermde zones
De kostprijs beperkt de ruimtelijke resolutie
Hoge spatiale resolutie is mogelijk
Inschatten van lange-termijn-blootstelling vereist de nodige aandacht, onder andere m.b.t. representatieve weersomstandigheden
Lange-termijn (jaarlijkse) blootstelling kan gemakkelijk bekomen worden
Ideaal voor lokaal monitoring
Ideaal voor strategische planning Richtlijn Omgevingslawaai 2002/49/EG
Dynamische geluidskaart
Grenswaarden, als het moet
Geen wettelijke vereiste
Gedifferentieerde referentiewaarden wegverkeer
Grenswaarden, als het moet
Geen wettelijke vereiste
Gedifferentieerde referentiewaarden spoorverkeer
Integratie! • • • •
Planning guidelines & regulations EIA of planning proposals (noise limits) Noise issues often only tackled after structural/visual planning is finished Remediation after the problem occurs
Integrated soundscape approach local authorities consultants
developers
Stakeholders
architects
Urban planning & development visual aesthetics
Concerns
local residents
local action committees
transport mobility
safety sustainability social environment
economic
2020 Mobiel met een oor voor het geluidsklimaat
