PRINCIPI GENERALI PER LA PRODUZIONE DELLE
MAPPE ACUSTICHE STRATEGICHE
III.1 Dati necessari per l’elaborazione delle mappe
Nel quadro del recepimento della Direttiva 49/2002/EC, l'articolo 3 del D. Lgs. 194/2005 indica i soggetti obbligati a elaborare le mappe acustiche strategiche ed i termini temporali per la presentazione delle stesse. Si tratta delle autorità individuate dall’Ente Regionale che si trovano nel perimetro degli agglomerati con più di 250.000 abitanti per la prima scadenza del 30 giugno 2007 e per quelle ricadenti nel perimetro di agglomerati con più di 100.000 abitanti per la seconda scadenza del 30 giugno 2012. Ultimata ormai la prima fase, è fissata proprio nel periodo di stesura del presente lavoro (art. 7), più precisamente entro il 31 dicembre 2008, la comunicazione alla Commissione Europea da parte del Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio, degli agglomerati con più di 100.000 abitanti.
Si precisa che la definizione di agglomerato può, secondo quanto indicato in normativa, comprendere aree più estese rispetto a quelle comunali: infatti la definizione riportata dalla Direttiva europea è: “una parte di territorio, delimitata dallo Stato membro, la cui popolazione è superiore a 100.000 abitanti e la cui densità di popolazione è tale che lo Stato membro la considera un’area urbanizzata”.
Sul territorio dei comuni che compongono gli agglomerati con più di 100.000 abitanti, le mappe acustiche strategiche devono tenere in considerazione il rumore emesso da tutte le sorgenti di seguito elencate:
- le autostrade, le strade nazionali, le strade regionali e le strade locali; - le ferrovie;
- gli aeroporti;
- i siti di attività industriali quali quelle definite nell’allegato 1 del D. Lgs. 18 febbraio 2005, n. 59 recante “Attuazione integrale della Direttiva 96/61/CE relativa alla prevenzione e riduzione intergrate dell’inquinamento”;
Per ciascuna delle sorgenti sopra citate devono essere tracciate mappe acustiche distinte. È in tale contesto che si situa il presente lavoro, destinato a produrre la mappatura acustica strategica del territorio del Comune di Pisa che, sebbene inferiore ai 100.000 abitanti, è plausibile che, in occasione della presentazione da parte del Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio alla Commissione della lista degli agglomerati italiani, possa rientrarvi dopo l’accorpamento ad alcune porzioni di territorio urbanizzate limitrofe.
Pisa è una città interessata da quasi tutte le tipologie di sorgenti summenzionate; infatti vi è una fitta rete di strade urbane, un tratto di strada di grande comunicazione, un tratto di autostrada, cinque linee ferroviarie, un aeroporto internazionale e dieci aziende che rientrano nella classificazione di cui all’allegato 1 del D. Lgs. 59/2005.
Figura 3.1 – Localizzazione delle industrie del Comune di Pisa soggette ad AIA ai sensi del D. Lgs. 59/2005.
Nel presente lavoro sono state considerate e quindi analizzate le sole sorgenti stradale, ferroviaria e aeroportuale, tralasciando quella relativa ad attività industriali. Tale scelta è derivata dal fatto che, come si può vedere dalla Figura 3.1, le industrie interessate hanno
un’estensione molto ristretta e quindi il loro impatto è limitato allo spazio nelle loro vicinanze. Se si considera poi che le mappe acustiche da produrre sono globali e che nella maggior parte delle zone dove sono localizzate le attività industriali non sono presenti edifici residenziali e/o sensibili, la scelta effettuata appare ragionevole.
Si è proceduto alla mappatura acustica delle tre sorgenti menzionate per ogni periodo di riferimento (day 6-20, evening 20-22 e night 22-6) dettato dalla Direttiva 49/2002/EC, aggiungendo anche quella relativa al periodo di riferimento diurno indicato nella normativa italiana, che va dalle 6.00 alle 22.00 per una durata complessiva, quindi, di 16 ore, due in più del livello day previsto dalla normativa europea. Dove possibile sono stati stimati gli edifici con una facciata silenziosa. In più è stato stimato il numero di persone esposte ai livelli divisi in classi di 5 dB per ogni sorgente e per il rumore globale da loro generato.
Si è infine provveduto ad effettuare un confronto della mappatura acustica strategica con i limiti normativi italiani vigenti in ogni porzione del territorio pisano considerando sia la classificazione acustica che le fasce di pertinenza delle infrastrutture, al fine di costruire una mappa di conflitto che risulterà sicuramente utile nella definizione delle eventuali zone da risanare.
La realizzazione delle mappe acustiche ha supposto di condurre molti studi e soprattutto una ingente raccolta di dati. Le competenze necessarie hanno riguardato allo stesso tempo l'acustica ambientale (previsione del rumore e metrologia), ma anche le tecniche legate ai sistemi informativi territoriali (elaborazione e trattamento dei dati) e alla cartografia.
III.2
L’iter procedurale di realizzazione di una mappatura
acustica
L’iter procedurale di realizzazione di una mappatura acustica può essere schematicamente scomposto in 5 fasi fondamentali, più una opzionale [6]:
1. raccolta dei dati informativi e territoriali;
2. monitoraggio acustico delle aree da mappare (opzionale);
3. predisposizione del sistema di calcolo per la stima dei livelli sonori; 4. generazione delle mappe acustiche;
5. predisposizione dei risultati secondo i formati stabiliti dagli organi competenti; 6. divulgazione dei risultati della mappatura (informazione al pubblico).
Ciascuna fase prevede l’implementazione di alcuni specifici processi metodologici connessi con l’attuazione degli schemi valutativi sanciti dalla legislazione vigente.
Nel caso in esame, relativo ad un agglomerato, a questa attività di base vanno aggiunte anche le operazioni di sovrapposizione dei risultati conseguiti per le singole sorgenti, funzionali alla redazione delle mappe tematiche e delle mappe acustiche strategiche.
Nel diagramma di flusso riportato in Figura 3.2, sono esplicitate, in forma schematica, le fasi di cui si compone l’iter di mappatura.
Figura 3.2 – Iter procedurale di mappatura acustica. Raccolta dati informativi e
territoriali
Individuazione dei punti di rilievo
Esecuzione rilievi fonometrici
Elaborazione dei dati acquisiti
Formattazione dei risultati
MONITORAGGIO PREDISPOSIZIONE SISTEMA DI CALCOLO MAPPATURA ACUSTICA Ricostruzione dell’ambiente di propagazione ed inserimento dati
d’ingresso
Esecuzione delle elaborazioni richieste
Taratura del modello
Tracciatura delle mappe
Trasmissione agli organi competenti Informazione alpubblico FORMATTAZIONE E PRESENTAZIONE DEI RISULTATI RACCOLTA DATI
III.3 Dati cartografici rappresentativi del territorio, delle sorgenti
e dei ricettori esposti
Per l’elaborazione delle mappe acustiche e delle mappe acustiche strategiche, la Direttiva 49/2002/EC dispone l’uso di modelli di calcolo in grado di determinare i valori dei descrittori a lungo termine nei tre periodi di riferimento diurno, serale e notturno, tenendo conto degli effetti meteorologici e delle fluttuazioni dell’emissione acustica delle sorgenti nell’anno di osservazione. I modelli di calcolo utilizzati per la mappatura acustica delle tre sorgenti stradale, ferroviaria ed aeroportuale hanno richiesto l’acquisizione in forma vettoriale e georeferenziata delle informazioni riguardanti le caratteristiche geometriche e morfologiche dell’area del Comune di Pisa. Tali dati sono stati forniti dagli uffici preposti dell’ente stesso sotto forma di carte tecniche regionali in formato vettoriale in scala 1:2000 ed hanno compreso:
la localizzazione e caratterizzazione dimensionale delle sorgenti di rumore;
la localizzazione e caratterizzazione geometrica dell’edificato (perimetro, altezza, forma);
l’acquisizione dell’andamento altimetrico del terreno;
l’individuazione del perimetro delle aree con specifiche caratteristiche di attenuazione dell’onda sonora (tipo di copertura del suolo);
la localizzazione e caratterizzazione dimensionale di ostacoli naturali o artificiali alla propagazione.
Per l’aggiornamento dell’edificato e per verificare la presenza o meno di ostacoli come i muri di recinzione, sono stati consultati siti internet che forniscono vedute aeree: Google Earth®, Live Search Map®, Pagine Gialle®.
III.4 I software utilizzati
Per effettuare la mappatura acustica del territorio comunale, sono stati utilizzati tre diversi software, uno per ogni sorgente di rumore considerata. Più precisamente, per quanto riguarda la sorgente stradale si è fatto uso del software previsionale IMMI versione 6.3.1, sviluppato da Wölfel; per la sorgente aeroportuale è stato usato invece il software/modello INM (Integrated Noise Model) versione 7.0 della Federal Aviation Administration; infine per la sorgente ferroviaria ci si è serviti del software SoundPlan, versione 6.5 della Spectra Srl.
Per la sovrapposizione dei vari livelli di rumore generati da ogni sorgente al fine di produrre la mappatura acustica strategica e la stima degli edifici e della popolazione esposta, si è impiegato il software GIS ArcView, della ESRI.
III.5 Principi di base utilizzati nella realizzazione delle mappe
Per i trasporti terrestri, la previsione dei livelli sonori è spesso ottenuta secondo un modello che si basa sulla tecnica del Ray Tracing (o, più spesso, dell’Inverse Ray Tracing) [7]. Il metodo di segmentazione da parte sua è invece utilizzato per la costruzione di modelli del rumore aereo. I calcoli sono effettuati in bande di ottava, da 125 a 4.000 Hz per i rumori stradali e ferroviari, da 63 ad 8.000 Hz per il rumore d'origine industriale e da 50 a 10.000 Hz per il rumore aereo. Il risultato finale è espresso in dB(A) dato dalla somma energetica dei livelli sonori corrispondenti a ciascuna banda d’ottava.
Inizialmente, e per quanto riguarda la tecnica del tracciamento dei raggi, il principio di approccio previsionale è che ogni sorgente da considerare (di tipo puntuale, lineare, di superficie, volumetrica) è rappresentata da una sorgente specifica equivalente, o da un insieme di sorgenti specifiche elementari. Questo principio è illustrato qui di seguito per il caso di una sorgente stradale.
Figura 3.3 – Scomposizione di una sorgente stradale lineare in sorgenti puntuali elementari. L'applicazione di questo principio di scomposizione delle sorgenti è la prima tappa dei calcoli di previsione. Successivamente, si determinano tutti i tragitti acustici possibili tra ogni sorgente specifica equivalente ed il ricevitore studiato, considerando i parametri dell'algoritmo di Ray Tracing come la densità dei raggi, il numero di riflessioni massime nel corso di un cammino acustico e la distanza di propagazione massima di un raggio. Secondo il metodo di determinazione dei tragitti di propagazione, queste prime due tappe possono essere
invertite. La terza tappa del calcolo consiste nel destinare ad ogni sorgente specifica equivalente o elementare una potenza acustica e, secondo il tipo di sorgente e se necessario, di una direttività spaziale. In un quarto tempo, si calcolano, per ogni tragitto, tutte le attenuazioni sonore presenti nel corso della propagazione, come:
- la divergenza geometrica; - l'assorbimento atmosferico; - gli effetti del suolo;
- le diffrazioni degli ostacoli;
- le riflessioni ed assorbimenti delle superfici (generalmente verticali).
Per ogni tragitto, questa quarta tappa è ripetuta per due condizioni meteorologiche distinte: condizioni omogenee e condizioni favorevoli alla propagazione del suono. Il livello sonoro a lungo termine proprio di ogni tragitto è allora ottenuto dalla somma energetica dei livelli sonori corrispondenti in condizioni omogenee e favorevoli, ponderati dal verificarsi medio delle condizioni favorevoli a lungo termine nella direzione principale di propagazione di questo tragitto.
Il livello sonoro globale a lungo termine al ricevitore studiato è finalmente ottenuto dalla somma energetica dell'insieme dei livelli sonori propri di ogni cammino acustico, ultima tappa del processo. Per calcolare un descrittore composto come Lden, tutte queste tappe sono
da ripetere per ciascuno dei tre periodi giorno, sera e notte, per determinare i livelli globali a lungo termine propri di ogni periodo di riferimento. L'organigramma qui di seguito (Figura 3.4) ricapitola le principali tappe del metodo generale di calcolo di previsione dei livelli sonori.
Il metodo di segmentazione utilizzata per gli aerei è descritto in dettaglio nella versione rivista del doc. 29 ECAC.CEAC. Questo metodo consiste innanzitutto nel ritagliare la rotta di un aereo in molti segmenti diritti lungo i quali l'altitudine, la velocità e la potenza dell'aereo restano costanti. Si determina in seguito per ogni segmento il punto la cui perpendicolare rappresenta la più vicina al ricevitore. La tappa seguente consiste nel valutare il contributo di ogni segmento al livello d'esposizione al rumore indotto dal passaggio dell'aereo a partire dalla distanza sorgente-ricevitore, dai dati di potenza sonora dell'aereo, dalla direttività laterale della sorgente e dall'attenuazione laterale del rumore. Le “frazioni di rumore” dei segmenti significativi, cioè quelli che contribuiscono significativamente al livello di rumore generato dal passaggio dell'aereo, sono sommate. Il valore dell'indice Lden è finalmente
ottenuto dalla somma energetica dei livelli sonori calcolati per ogni passaggio d'aereo tenendo in considerazione le ponderazioni predefinite per i tre periodi giorno/sera/notte.
Figura 3.4: Organigramma generale dei principi di calcolo di Lden.
Una descrizione più dettagliata dei modelli ad interim utilizzati per la previsione dei livelli medi a lungo termine ai sensi del D. Lgs 194/2005 è presentata in Appendice C.
III.6 Modalità di acquisizione dei livelli sonori
La Direttiva 49/2002/EC prevede l'impiego possibile di campagne di misura strumentali nel quadro della realizzazione delle mappe acustiche strategiche. L'elaborazione delle mappe
Scomposizione in sorgenti puntuali
Determinazione dei percorsi sonori
Potenza acustica attribuibile ad ogni sorgente puntuale
Calcolo delle attenuazioni in condizioni omogenee
Calcolo delle attenuazioni in condizioni favorevoli
Determinazione del livello sonoro a lungo termine a partire dall’occorrenza
meteorologica
Determinazione di Lden
Per ogni sorgente
Per ogni percorso
Per ogni periodo
acustiche con questa procedura è generalmente impraticabile a causa, oltre che dei costi spropositati, dell'estensione temporale richiesta (rappresentatività annuale del dato) e della risoluzione spaziale necessaria affinché i dati prodotti e la relativa mappa siano conformi alle specifiche della END. Risulta difficile, infatti, realizzare campagne di misura abbastanza dettagliate per stimare un livello sonoro sulla facciata più esposta di ogni edificio interessato e in particolare riadattare tutte le misure su ipotesi di traffico medio per ogni periodo di riferimento.
Tuttavia, i rilievi strumentali in situ possono essere utilizzati nelle fasi di ricerca di dati di input o, più a valle, in occasione della taratura e poi della validazione dei risultati prodotti dal modello di calcolo necessari per l’elaborazione delle mappe acustiche. Queste situazioni corrispondono ad esempio alle necessità:
- di quantificare alcuni valori d'emissione, come quelli prodotti da sorgenti specifiche o non “catalogate” (impianti industriali, tram, elicotteri, barche, etc.);
- di raffinare alcuni parametri di input (valori estrapolati, valori sommari, etc.);
- di verificare l’accuratezza dei risultati dei calcoli e il livello di accuratezza di una mappa; - di oggettivare una situazione complessa (multi-sorgente) o una situazione controversa
(zona di reclami);
- di qualificare l'esposizione sonora dei ricettori sensibili (per le aree quiete, ad esempio); - di facilitare l'accettazione dei risultati dei calcoli nel quadro di una comunicazione
pubblica.
I livelli di rumore derivati da misure sono infatti spesso percepiti dalle popolazioni come più “credibili” rispetto ai risultati dei calcoli, per quanto accurati siano. Così, la realizzazione di misure offre il vantaggio di valorizzare le mappe di rumore allo stesso tempo sul piano tecnico e da un punto di vista informativo: grazie all'introduzione di fattori di temporalità (evoluzione, fluttuazione), “mascherati” in una rappresentazione cartografica globale, fornisce elementi supplementari.
Nel lavoro svolto, tenuto conto dell’estensione dei territori dell’agglomerato oggetto dello studio, le misure sono state accuratamente determinate in luoghi pertinenti e su durate adeguate, in funzione dell'impiego che si è voluto farne. Si è potuto trattare secondo i casi: - di misure spot (della durata di almeno 45 min), accompagnate da osservazioni sulle
- di misure in continua (24 o 48 ore) con contestuale acquisizione audio in formato .wav che hanno permesso di considerare meglio le fluttuazioni locali (ripartizione secondo i periodi giorno/sera/notte, rumori a carattere impulsivo, ecc.);
È stato anche utile utilizzare i dati di misure già disponibili (misure realizzate ad esempio nell’ambito della realizzazione del clima acustico comunale o in occasione di lamentele dei singoli cittadini).
Il metodo di realizzazione di misure in situ ha seguito i dettami del D.M. 16 Marzo 1998 "Tecniche di rilevamento e di misurazione dell'inquinamento acustico” (vedi Appendice B).
III.7 Modalità per il calcolo dell’esposizione della popolazione
La valutazione dell'esposizione della popolazione al rumore richiede di associare informazioni sui livelli di inquinamento acustico presenti e quelle sulla popolazione residente nelle zone interessate. Questo impone dunque un incrocio geografico di dati. In tutti i casi, si è dovuti passare per una fase di elaborazione di dati georeferenziati. Per svolgere questa inevitabile tappa intermedia, l’utilizzo di tecnologie GIS si è rivelato la metodologia idonea.
III.8 Elaborazione e diffusione dei risultati
Due tipi di pubblicazioni sono richiesti dalla Direttiva europea: l'informazione della Commissione europea e quella del pubblico. L'allegato VI della Direttiva elenca i dati da trasmettere alla Commissione. Contiene soltanto parti obbligatorie che non necessitano di alcun adattamento. L'allegato IV della Direttiva indica i requisiti minimi per la produzione delle mappe acustiche strategiche e l'informazione del pubblico; questi elementi sono precisati nel D. Lgs 194/2005, ma si possono aggiungere eventualmente informazioni supplementari se necessario, come ad esempio una descrizione del tipo di elaborazione dei dati di input o anche un'informazione sulle approssimazioni effettuate. La cartografia, per essere compresa del pubblico, deve essere quanto più semplice e leggibile possibile. Deve anche permettere una sovrapposizione delle varie mappature acustiche, il che può richiedere un'elaborazione grafica particolare dei dati. Molti fattori condizionano la leggibilità di questi documenti. Si tratta soprattutto della scelta della scala e del supporto cartografico, ma anche delle tecniche di rappresentazione. Per la pubblicazione dei risultati su Internet, la scelta della rappresentazione è lasciata alla valutazione di ogni comune, così come la redazione del riassunto tecnico e della relazione sinottica della metodologia usata. Tuttavia, se gli elementi descrittivi sono utili alla
concertazione, devono anche permettere di spiegare alcune scelte, la giustificazione delle misure realizzate e fornire una descrizione delle mappe prodotte.
In questo lavoro, come già specificato in precedenza, sono state prodotte le mappe acustiche relative ai tre indicatori Lden, Lnight e LAeq diurno, per ogni sorgente esaminata e la
mappatura acustica strategica costituita dalla somma energetica dei livelli di ciascuna di queste. È stato anche stimato il numero di edifici e di abitanti esposti alle varie classi di livello di pressione sonora. Non sono oggetto del presente studio la redazione dei documenti citati utili all’informazione del pubblico.
