interconfronto tra modelli di simulazione del rumore - ISPRA

Associazione Italiana di Acustica
37° Convegno Nazionale
Siracusa, 26-28 maggio 2010
INTERCONFRONTO TRA MODELLI DI SIMULAZIONE DEL
RUMORE
Salvatore Curcuruto (1), Filippo Berlier (2), Mauro Cerchiai (3), Tina Fabozzi(4),
Jacopo Fogola (5), Gaetano Licitra (3), Paola Maggi (6), Giuseppe Marsico (1), Mauro
Mussin(6), Andrea Poggi (3), Francesca Sacchetti(1), Maddalena Schirone(7), Rosalba
Silvaggio(1)
1) ISPRA, Roma
2) ARPA Valle d’Aosta
3) ARPA Toscana
4) ARPA Lazio
5) ARPA Piemonte
6) ARPA Lombardia
7) ARPA Puglia
1. Premessa
L’Istituto Superiore per Protezione e la Ricerca Ambientale, ISPRA, su mandato del
Ministero dell’Ambiente e in collaborazione con il sistema agenziale ARPA/APPA, ha
svolto un’attività di interconfronto tra modelli di simulazione del rumore per quattro tipologie di sorgente (strade, industrie, ferrovie e aeroporti). L’interconfronto è stato effettuato sulla base di scenari predisposti dal J.R.C. di Ispra (Italia) [1] per conto della
Commissione Europea.
2. Interconfronto sui modelli di rumore per le sorgenti stradali
I laboratori partecipanti all’interconfronto sulla sorgente strade, individuati per tipologia di software, sono: otto laboratori con IMMI, sette laboratori con CadnaA, cinque
laboratori con SoundPlan e un laboratorio con Mithra. L’algoritmo francese NMPB96
[2] è implementato da venti laboratori, mentre quello tedesco RLS90 [3] da due dei laboratori che utilizzano SoundPlan. Gli scenari sono raggruppati per macroscenario, per
configurazione del terreno e tipologia di sorgente, per un totale di 14 scenari di simulazione. Inoltre, gli scenari si differenziano a seconda delle condizioni meteorologiche ipotizzate (propagazione 100 % favorevole e propagazione 50% favorevole e 50 % omogenea) e delle condizioni di traffico (traffico leggero e/o pesante). I macroscenari individuati sono: Motorway, City e Hill. Motorway rappresenta la configurazione tipica di
una strada di grande comunicazione che percorre aree in campo libero, aree con ricettori
sparsi protetti da barriere, aree urbanizzate e aree urbanizzate con barriere, in tre
configurazioni di terreno (strada in piano, strada in trincea e strada in rilevato). City
esemplifica il contesto di una strada principale a doppio senso che attraversa un tessuto
urbano; il macroscenario è suddivisibile in due aree omogenee, una con edificato non
schermato e una con edificato schermato da barriere, nelle tre configurazioni di terreno
descritte in precedenza. Hill rappresenta un’autostrada a 4 corsie in ambiente collinare,
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che corre ad un’altezza intermedia tra il fondo valle e la cima della collina, con ricettori
posti a diverse distanze dalla sorgente e quindi a diverse altezze della collina. L’analisi
dei dati è stata effettuata sia per macroscenario, sia come analisi complessiva,
considerando inizialmente, nella definizione della deviazione standard e nel range dei
risultati ottenuti dalle simulazioni, tutti i laboratori partecipanti e in seguito scremando i
partecipanti dei laboratori che presentano un numero molto elevato di dati e dei
laboratori che hanno impostato diversamente le configurazioni di calcolo. Nella figura 1
sono riportate le deviazioni standard ottenute considerando il campione complessivo e il
campione epurato dei dati critici, secondo l’analisi z-score [4] e l’analisi delle
configurazioni di calcolo. Si rileva che i valori ottenuti senza considerare i dati critici
sono compresi tra 1,3 e 2,8 dB, in funzione dello specifico scenario considerato, con un
valore medio complessivo di 2 dB.
Figura 1 - Deviazione standard media per macroscenario
Le variazioni tra i singoli macroscenari e scenari sono pertanto limitate e dovute
essenzialmente alla complessità del contesto territoriale in cui è inserita la sorgente; è
evidente che le dispersioni tra i risultati dei diversi laboratori aumentano con i seguenti
fattori: complessità dell’ambiente di propagazione, distanza dalla sorgente e
conseguentemente riduzione dei livelli sonori ai ricettori. Analizzando i tre software con
il maggiore numero di partecipanti, IMMI, CadnaA e SoundPlan, non risulta chiaro se
SoundPlan produca dei risultati significativamente diversi rispetto a CadnaA e IMMI o
se siano stati i partecipanti a commettere delle inesattezze che hanno portato ad una
sottostima di tutti i livelli calcolati con questo software; si sottolinea comunque che
IMMI e CadnaA hanno evidenziato dispersioni minori in tutti gli scenari rispetto a
SoundPlan, forse dovuta ad una maggiore semplicità di impostazione dei software.
3. Interconfronto sui modelli di rumore per le sorgenti industriali
All’interconfronto sui modelli di calcolo del rumore industriale hanno partecipato
dodici laboratori. Sono stati confrontati tre diversi programmi commerciali, CadnaA (4
laboratori), IMMI (6 laboratori) e SoundPlan (2 laboratori), tutti implementanti la
norma ISO 9613 [5]. L’interconfronto è stato effettuato su tre scenari, con sorgenti
puntiformi in prossimità di edifici completamente riflettenti. Gli Scenari 1 e 2
riguardano un ambiente pianeggiante con presenza di ricettori in campo libero ed in
facciata ad edifici, aree di terreno a diverso assorbimento, con e senza presenza di
barriere acustiche, in due condizioni di propagazione del rumore (propagazione 100 %
favorevole e propagazione 50% favorevole e 50% omogenea). Lo Scenario 3 riguarda
un ambiente collinare con ricettori a diverse distanze dalla sorgente e a diverse altezze
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della collina. In figura 2 sono riportate le deviazioni standard ottenute considerando tutti
i risultati, quelli relativi ai singoli software con più di due utilizzatori e il campione
completo epurato dei dati critici mediante un’analisi sistematica delle impostazioni di
calcolo adottate da ogni laboratorio.
Figura 2 - Deviazione standard media per scenario
Al variare degli scenari non si rilevano significative differenze della deviazione
standard, sempre inferiore a 2 dB e confrontabile tra i diversi software. Analizzando i
risultati delle simulazioni, si evidenzia che IMMI tende mediamente a sottostimare di 2
dB rispetto a CadnaA, a causa delle differenti impostazioni delle configurazioni di
calcolo inerenti al suono riflesso in facciata agli edifici.
4. Interconfronto sui modelli di rumore per le sorgenti ferroviarie
Per la sorgente ferroviaria, hanno partecipato all’interconfronto tre laboratori con
SoundPlan, due laboratori con IMMI e un laboratorio con CadnaA. Tutti i partecipanti
hanno usato il modello RMR [6]. Sono stati presi in considerazione complessivamente
nove scenari di simulazione, differenti per categoria di treno utilizzata e per la configurazione della linea ferroviaria (a raso, in trincea e in rilevato), mentre sono state ipotizzate sempre condizioni meteorologiche favorevoli. Data l’esiguità del numero di laboratori partecipanti, l’analisi dei dati è stata effettuata raggruppando le tre categorie di materiale rotabile individuato (treni passeggeri, merci e ad alta velocità) e calcolando, per
ciascuna tipologia, la deviazione standard media ottenuta da tutti i laboratori
partecipanti (figura 3).
Figura 3 – Rumore ferroviario: deviazione standard media per categoria di treno
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Dalla figura 3 si osserva come le deviazioni standard delle categorie di treni merci/passeggeri presentano valori piuttosto contenuti, mentre sono decisamente più elevati
i valori riscontrati per la categoria “Treni alta velocità”: ciò è dovuto principalmente alle
inesattezze riguardanti la scelta di categoria di treni e il calcolo dei flussi dei convogli
(nel caso del software IMMI).
5. Interconfronto sui modelli di rumore per le sorgenti aeroportuali
L’attività riguardante la sorgente di rumore aeroportuale ha visto la partecipazione di
dodici laboratori: nove hanno utilizzato il software INM, dei quali sei la versione 7.0a,
due la versione 6.2a e uno la versione 6.1, due laboratori hanno utilizzato CadnaA ed un
laboratorio ha lavorato con SoundPlan. Gli obiettivi principali sono individuabili
nell’analisi e comparazione dei risultati delle simulazioni condotte da operatori differenti sugli scenari adottati, utilizzando software differenti, e nel confronto dei risultati dei
metodi di calcolo utilizzati dai modelli di simulazione adottati con i risultati prodotti dal
modello ad interim indicato dalla Commissione Europea, il documento ECAC.CEAC
Doc 29 2nd version [7]. Sono stati definiti nove scenari, uno dei quali presenta caratteristiche maggiormente rispondenti alle sorgenti aeroportuali presenti nel territorio nazionale. Assunte le medesime impostazioni relative alla sede aeroportuale ed alle condizioni meteorologiche, gli scenari si distinguono per differenti traiettorie di decollo e atterraggio dall’aeroporto, tipo di aereo, numero di movimenti al giorno. I risultati da fornire
sono i valori dei livelli di pressione sonora in LAeq (06-22), per ogni punto ricettore e, relativamente alle configurazioni scelte, con i punti di ricezione posizionati su griglie rettangolari. Una prima analisi dei dati ha individuato scostamenti nei valori riconducibili
ad errori di interpretazione dei dati di ingresso, di entità tale da suggerire successive simulazioni, attualmente in corso, che, diminuendo l’influenza delle scelte a cura degli
operatori, siano in grado di dare indicazioni sulle diversi fasi e componenti dell’evento
rumoroso.
6. Bibliografia
[1] JRC European Commission, Implementation of Directive 2002/49/EC – Protocols
for checking methods against the interim methods, (2008)
[2] NMPB96, NMPB-Routes-96 (SETRACERTU-LCPC-CSTB) (1996)
[3] RLS90, Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (Bundesministerium für Verkehr, Abt. Straßenbau) (1990)
[4] ISO 13528:2005, Statistical methods for use in proficiency testing by interlaboratory comparisons
[5] ISO 9613-2:1996, Acoustics - Attenuation of sound propagation outdoors, Part 2:
General method of calculation
[6] RMR, Reken en Meetvoorschrift Railverkeerslawaai 1996
[7] ECAC.CEAC Doc 29 2nd version. Report on Standard Method of Computing
Noise Contours around Civil Airpots (July 1997)
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