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Willkommen Welcome Bienvenue Schiesslärmberechnung mit sonARMS Modell und Anwendung ERFA-Tagung Lärmsanierung 7. Mai 2015, Konferenzzentrum Walcheturm.

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1 Willkommen Welcome Bienvenue Schiesslärmberechnung mit sonARMS Modell und Anwendung ERFA-Tagung Lärmsanierung 7. Mai 2015, Konferenzzentrum Walcheturm Dr. J.M. Wunderli, Empa, Abteilung Akustik/Lärmminderung

2 Inhalt Zur Vorgeschichte von sonARMS Zum Modell Zu den Schiesslärmquellen und der Emissionsmodellierung Zum Ausbreitungsmodell Zur Modellvalidierung und –genauigkeit Zur Projekterstellung Zu den Eingangsgrössen Zu den Projektelementen Zur Meteorologie und den Meteostatistiken Zu den Resultaten Einzelschusspegel, Beurteilungspegel und Lärmkarten Detailresultate Fazit Demonstration

3 Zur Vorgeschichte von sonARMS Ausgangslage – zivile Modelle: SL-90  SL2000  sonGun Kritik: Ausbreitungsrechnung nicht mehr zeitgemäss (nicht spektral, kein Wettereinfluss) Handling nicht mehr zeitgemäss (manuelle Geländeeingabe, keine Lärmkarten) Keine gemeinsame Beurteilung nach LSV A7 und A9 Konzept: Kombination des Quellenmodells von WL04 (militärisches Schiesslärmmodell) mit dem Ausbreitungsmodell des Eisenbahnlärmmodells sonRAIL (  sonX) Ergänzung einer Laufzeitanalyse zur Maximalpegelberechnung

4 Schiesslärmquellen / Emissionsmodellierung Geschossknall Mündungs- knall Aufprall / Detonation  Berechnung nach ISO  Berechnung nach ISO  Messung im Halbkreis um die Waffe (Richtwirkung)  Waffendatenbank mit 44 zivilen Einzelwaffen und Klassenmittelwerten gemäss LSV Anhang 7

5 Mündungsknall – Mittelwerte der Waffen- kategorien gemäss LSV Anhang 7 ABC a) b) c) d) e) f) Lmax(  ) = A + B·cos(  )+C·cos(2  ) L max(A,fast) (1 m) a) Sturmgewehre und Handfeuerwaffen… b) Faustfeuerwaffen(Zentralfeuerpatronen)c) Faustfeuerwaffen(Randfeuerpatronen)d) Handfeuerwaffen(Randfeuerpatronen) e) Jagdgewehre(Kugelpatronen) f) Schrotflinten

6 Zum Ausbreitungsmodell In Terzen von 25 Hz bis 5 kHz BASIS-Modul: Direktschallberechnung Luftdämpfung nach ISO Bodeneffekt: Analytische Lösung für Kugelwellen, erweitert für unebenes Gelände und variierende Oberflächeneigenschaften Walddämpfung nach ISO Hinderniswirkung nach ISO oder Pierce inkl. seitlichen Schallpfaden Optionale Ergänzungsmodule Modul METEO zur Berechnung von Wettereinflüssen Modul REFLECT für Reflexionen an künstlichen Objekten Modul FOREST für diffuse Reflexionen an Wald und Fels

7 , Wettereinflüsse Temperatur und Feuchte  Luftdämpfung Wind und Temperaturgradienten  Hinderniswirkung Ray tracing Nummerisches Verfahren zur schrittweisen Konstruktion der Schallstrahlen

8 , Reduktion der Hinderniswirkung Längen- und winkeltreue Transformation Überführung in eine bekannte Situation  Behandlung nach den Ansätzen der Direktschallberechnung

9 , Der Pegel in der Schattenzone wird durch Beugung und Streuung bestimmt. Rezept: 1) Schallstrahlsuche 2) Geometrische Parameter 3) Empirischer Ansatz Behandlung akustischer Schattenzonen dx dr lr

10 Zur Modellvalidierung und –genauigkeit Einzelereignisse (Messung – Berechnung): mittlere Abweichung : -0.1 dB(A), Standardabweichung: 4.4 dB(A)  Jahresmittelwerte: resultierende Unsicherheit im Bereich der Immissionsgrenzwerte: dB(A) im Sinne einer Standardabweichung

11 Zur Projekterstellung Notwendige Grundlagen für den Projektstart Topographie (Höhenraster) Primärflächendatensatz (Polygone mit einer ID der Landnutzung) Gebäudedatensatz (Grundriss und Höhe)  Werden für Kt. ZH durch die FALS zur Verfügung gestellt! Objekte, welche in der Benutzeroberfläche definiert werden Empfangspunkte Quellen (Mündung / Ziel / Waffe) Schützenhäuser (  First) Hoch- und Seitenblenden Hindernisse Lärmkarten Meteorologie

12 Meteostatistik für die Berechnung von Jahresmittelwerten sonARMS-GUI: lokale Meteostatistiken für die ganze Schweiz 15 Meteoklassen in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit und der atmosphärischen Stabilität Pro Meteoklasse: mittlere Temperatur und Feuchte 3 wichtigsten Windrichtungen Auftretenshäufigkeiten Vorschlag des GUI zur Auswahl der dominanten Situationen (prozentuale Abdeckung) sonARMS rechnet jede Situation einzeln und liefert ein gewichtetes Mittel

13 Beispiel resultierender Schallstrahlen Quelle Empfänger

14 Zu den Resultaten Einzelschusspegel Beurteilungspegel Lärmkarten (nach Export von Rasterberechnungen ins GIS)

15

16 Detailresultate Laufzeitanalyse + Geländeschnitte, Identifikation des dominanten Reflektors… Ergänzende Informationen zu den Berechnungen Direktschall Gebäude-Reflexion Wald-Reflexion

17 Fazit sonARMS ist ein hochentwickeltes Schiesslärmmodell, das für sich in Anspruch nimmt nicht nur Jahresmittelwerte, sondern auch einzelne Ausbreitungssituationen korrekt abzubilden. Es ist ein Expertensystem, das sowohl ein vertieftes akustisches Verständnis als auch einiges Wissen über das Schiesswesen voraussetzt. Speziell die Abbildung von Wettereinflüssen stellt eine zusätzliche Komplexität dar. Durch eine Vorgabe der zu erzielenden statistischen Abdeckung sollte aber gleichwohl ein einheitlicher Vollzug gewährleistet sein. Das Modell kann auf der Homepage des Bafu inkl. Dokumentation bezogen werden. Eine aktualisierte Version (inkl. Französisch) sollte ab Anfang Juni zur Verfügung stehen.

18 Demonstration…


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