Uwarunkowania techniczno-ekonomiczne realizacji nowoczesnych ekranów akustycznych

Przemysł, usługi i powiązany z nimi transport dostarczają ludziom wartości, zaspokajając ich potrzeby. Niestety towarzyszy temu procesowi emisja zanieczyszczeń do gleby, wody czy powietrza. Jakości powietrza przyglądają się międzynarodowe instytucje, m.in. Światowa Organizacja Zdrowia (ang. World Health Organization, WHO) czy Europejska Agencja Środowiska (ang. European Environment Agency, EEA).

Kolegialne działania dotyczą także zwalczania hałasu, a ten - traktowany jako zanieczyszczenie środowiska - stanowi jego istotne zagrożenie. Ruch drogowy jest niewątpliwie główną przyczyną hałasu, a tendencja wzrostowa wymusza konieczność kontynuowania działań zmierzających do redukcji hałasu i jego skutków. Trzeba wskazać, że oceny środowiskowe przedsięwzięć drogowych dają odpowiedzi w zakresie potrzeby stosowania ekranów akustycznych.

Określają warunki, jakie muszą być spełnione pod względem środowiskowym, aby dana inwestycja mogła zostać zrealizowana. Oceny środowiskowe nie wymagają analizy rozwiązań zabezpieczeń akustycznych, ani w formie ukształtowania przebiegu tras drogowych, ani w zakresie szczegółów konstrukcyjno-materiałowych ekranów akustycznych.

Trzeba jednak zauważyć, że spełnienie wymagań środowiskowych może odbywać się z wykorzystaniem różnych wariantów w powyższym zakresie. Wybór wariantu spełniającego wymagania środowiskowe może mieć różne skutki ekonomiczne, istotne dla interesariuszy zaangażowanych w poszczególnych fazach cyklu życia budowlanego projektu inwestycyjnego branży drogowej.

Dlatego jako podstawę metodyczną analizy techniczno-ekonomicznej ekranowania otoczenia dróg przed hałasem wskazano ocenę cyklu życia, ang. Life Cycle Assessment (LCA).

Źródła i drogi narażenia hałasem drogowym

Problemy planowania przestrzennego obejmujące lokalizację nowych dróg stanowią ważny element strategii dotyczącej ograniczania hałasu i jego skutków. Niewątpliwie uciążliwość istniejącej infrastruktury drogowej powinna być również analizowana.

Biorąc pod uwagę dotychczasowe zaniedbania w tej dziedzinie, wprowadzono Dyrektywą 2002/49/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 25 czerwca 2002 r. odnoszącą się do oceny i zarządzania poziomem hałasu w środowisku [1] obowiązek gromadzenia przez państwa członkowskie Unii Europejskiej informacji na temat narażenia na hałas.

Od tego momentu należy okresowo w odniesieniu do m.in. głównych dróg sporządzać strategiczne mapy hałasu, które stanowią narzędzie monitoringu hałasu (w tym drogowego) w ujęciu wieloletnim. Warto też wskazać, iż na tej podstawie opracowywane są odpowiednie plany działań, które mogą objąć m.in. kategoryzację akustyczną dróg, wyznaczanie stref akustycznych czy modyfikację przebiegu dróg tranzytowych. Mapy hałasu wraz z przyjętymi planami działań stanowią również element jawnej informacji o środowisku.

Technicznemu usprawnianiu konstrukcji pojazdów silnikowych przyświeca m.in. potrzeba redukcji generowanego przez nie hałasu. Prawne regulacje dotyczące tego problemu można odnaleźć w Rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 540/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie poziomu dźwięku pojazdów silnikowych i zamiennych układów tłumiących oraz zmieniającym dyrektywę 2007/46/WE i uchylającym dyrektywę 70/157/EWG [2].

Podkreśla się w nim, że hałas wytwarzany przez ruch drogowy szkodzi zdrowiu. Tłumaczy to fakt, że „przewlekły stres związany z hałasem może wyczerpywać ludzkie rezerwy fizyczne, zaburzać zdolność regulacji funkcji narządów, a tym samym ograniczać ich skuteczność. Hałas wytwarzany przez ruch drogowy jest potencjalnym czynnikiem ryzyka rozwoju schorzeń i występowania zdarzeń, takich jak wysokie ciśnienie krwi i ataki serca”.

Rozporządzenie ustanawia wartości graniczne dopuszczalnego poziomu hałasu w odniesieniu do pojazdów silnikowych i reguluje inne kwestie techniczne związane z pojazdem traktowanym jako źródło hałasu. Z kolei inne akty prawne (Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 168/2013 z dnia 15 stycznia 2013 r. w sprawie homologacji i nadzoru rynku pojazdów dwu- lub trzykołowych oraz czterokołowców [3] oraz Rozporządzenie Delegowane Komisji (UE) Nr 134/2014 z dnia 16 grudnia 2013 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Euro­pejskiego i Rady (UE) nr 168/2013 w odniesieniu do wymogów w zakresie efektywności środowiskowej i osiągów jednostki napędowej oraz zmieniające jego załącznik V [4]) ustanawiają wartości graniczne poziomu hałasu generowanego przez motorowery i motocykle.

Przyczyną hałasu jest nie tylko silnik pojazdu, ale także opony, a w zasadzie oddziaływanie opona - droga. Dyrektywa 2001/43/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 czerwca 2001 r. zmieniająca dyrektywę Rady 92/23/EWG odnoszącą się do opon pojazdów silnikowych i ich przyczep oraz ich instalowania [5] przewiduje badanie hałasu toczenia opony oraz ustanawia dopuszczalne poziomy tego hałasu i wymogi dotyczące jego stopniowego ograniczania. Dostrzega się szereg czynników wpływających na klimat akustyczny w obrębie dróg, co opisano szczegółowo w literaturze naukowej [6 ,7 ,8]. Wśród nich istotne są szczegółowe zagadnienia projektowe dotyczące drogi, m.in. rodzaj i geometria skrzyżowań wraz z pozostałymi zagadnieniami inżynierskimi (np. struktura kierunkowa i rodzajowa na poszczególnych wlotach) [9].

Środki poprawiające klimat akustyczny

Konieczność kontynuowania działań zmierzających do redukcji hałasu i jego skutków musi być współbieżna z ich racjonalizacją. Istnieje wiele sposobów niwelowania niekorzystnego wpływu hałasu w otoczeniu drogi [10].

Na drogach o podwyższonych parametrach, dopuszczających poruszanie się pojazdów z prędkością wyższą niż 70 km/godz. najskuteczniejsze okazuje się stosowanie tzw. cichych nawierzchni. Przyczyny tego stanu rzeczy należy upatrywać w głównym źródle hałasu, jakim jest interakcja podłoża z toczącą się po nim oponą pojazdu.

Wbrew pozorom, w przypadku tego typu dróg to nie silnik, a charakterystyka nawierzchni drogowej stanowi najistotniejszy czynnik determinujący poziom hałasu w obrębie drogi [11]. Zastosowanie technologii nawierzchni porowatej o odpowiedniej grubości warstwy (lub warstw) zamiast tradycyjnej nawierzchni z betonu asfaltowego staje się zatem jednym ze sposobów redukcji hałasu.

Wśród innych metod walki z hałaśliwością ruchu pojazdów kołowych wymienić można administracyjne wprowadzanie regulacji dotyczących dopuszczalnych parametrów pojazdów mogących poruszać się w wyznaczonej strefie, skutkujące przy okazji redukcją emisji zanieczyszczeń (np. Florencja) czy wzrastający udział tzw. pojazdów hybrydowych. Komercjalizacja nowych lub ulepszonych paliw do napędu pojazdów (eter dimetylowy (DME), wodór itd.) również może skutkować znaczną redukcją hałasu drogowego, przy czym trudno jednoznacznie wskazać perspektywę czasową urealnienia tych pomysłów w skali masowej.

Projekt nowej infrastruktury drogowej powinien brać pod uwagę zalecenie wynikające z warunków technicznych [12] i "dążyć do tego, aby w otoczeniu drogi obliczeniowe poziomy hałasu i wibracji powodowane prognozowanym ruchem na drodze nie przekraczały wartości dopuszczalnych określonych w przepisach odrębnych".

W związku z tym buduje się obwodnice i drogi alternatywne rozpraszające ruch, prowadzi się drogi w wykopie, stosuje uspokojenie ruchu, kształtuje się wały ziemne i nasadzenia roślinności wzdłuż drogi, a jeśli prognozowane poziomy hałasu przekraczają wartości dopuszczalne (względnie powyższe rozwiązania są zbyt kosztowne) wznosi się ekrany akustyczne (np. odbijające, pochłaniające). Należy się starać, aby były w jak największym stopniu ekologiczne (np. ściany zielone).

Ideę konstruowania "zielonych" barier dźwiękochłonnych przedstawiają RYS. 1. oraz FOT. 1-2.

Założenia analizy środków redukcji hałasu drogowego

Zastosowanie środków redukcji hałasu drogowego wiąże się wydatkami w kolejnych fazach cyklu życia obiektów drogowych. Ich koszt jest zwykle znaczny, szczególnie w fazie budowy czy przebudowy odcinków drogowych. Na przykład koszt wznoszenia ekranów akustycznych w czasie przebudowy trzech odcinków drogi krajowej S7 stanowił odpowiednio 9,06%, 4,77% i 7,21% kosztów całkowitych budowy odcinka [13].

Analiza techniczno-ekonomiczna stosowania środków redukcji hałasu drogowego winna być dokonywana zgodnie z ideą środowiskowej oceny cyklu życia, ang. Life Cycle Assessment (LCA) [14]. Norma ISO 14040:2009 [14] definiuje cykl życia jako kolejne i powiązane ze sobą etapy tworzenia i funkcjonowania wyrobu, od pozyskania lub wytworzenia surowca z zasobów naturalnych, produkcji/wznoszenia (w przypadku obiektów budowlanych) poprzez fazę eksploatacji aż do ostatecznej likwidacji. Badanie cyklu życia obiektu polega zatem na szacowaniu kosztów ponoszonych przez wszystkich jego interesariuszy.

Analiza środowiskowego cyklu życia koncentruje się na fizycznych cechach produktu i aspektach środowiskowych powiązanych z realizacją poszczególnych faz jego cyklu życia. Środowiskowa ocena cyklu życia integruje aspekty środowiskowe oraz ekonomiczne [15]. LCA może stanowić metodyczne ujęcie analizy techniczno-ekonomicznej wariantowych rozwiązań środków redukcji hałasu drogowego.

Aktualne tendencje w obniżaniu skutków hałasu drogowego

Biorąc pod uwagę ideę analizy kosztów budowy urządzeń ochrony środowiska w całym cyklu życia obiektu można rozważać budowę ekranów z materiałów:

• których produkcja nie jest energochłonna i nie oddziałuje na środowisko,
• które nie wymagają częstych konserwacji i napraw,
• których eksploatacja nie ma negatywnego wpływu na środowisko,
• które da się ponownie użyć w przypadku ich likwidacji.

Na FOT. 3, FOT. 4, FOT. 5 i FOT. 6 przedstawiono zastosowane rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ekranów akustycznych. Wśród prezentowanych rozwiązań można zauważyć rozpowszechniające się wykorzystanie gabionów, a także ekrany hybrydowe. Warto podkreślić, że rekomendowane rozwiązania powinny być korzystne ekonomicznie w całym cyklu życia i sprzyjać symbiozie ze środowiskiem.

Podsumowanie

Postępu cywilizacyjny nie da się negować, nie powinno się go także ograniczać. Biorąc pod uwagę starania instytucji międzynarodowych i wysiłki organizacji pozarządowych w redukcji negatywnych skutków hałasu, należy mieć na względzie potrzebę ciągłego monitoringu hałasu drogowego w stałych punktach pomiaru. Przy okazji budowy urządzeń ochrony środowiska brać pod uwagę ekologiczność rozwiązań projektowych.

Na uwagę zasługują hybrydowe ekrany akustyczne stosowane we Włoszech, łączące funkcje ochrony przed hałasem i pozyskiwania energii słonecznej. Stosowanie paneli fotowoltanicznych, stanowiących zestawy solarne, wpisuje się rozpowszechnianie odnawialnych źródeł energii (OZE).

Literatura

1. Dyrektywa 2002/49/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 25 czerwca 2002 r. odnosząca się do oceny i zarządzania poziomem hałasu w środowisku.
2. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 540/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie poziomu dźwięku pojazdów silnikowych i zamiennych układów tłumiących oraz zmieniające dyrektywę 2007/46/WE i uchylające dyrektywę 70/157/EWG.
3. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 168/2013 z dnia 15 stycznia 2013 r. w sprawie homologacji i nadzoru rynku pojazdów dwu- lub trzykołowych oraz czterokołowców.
4. Rozporządzenie Delegowane Komisji (UE) Nr 134/2014 z dnia 16 grudnia 2013 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 168/2013 w odniesieniu do wymogów w zakresie efektywności środowiskowej i osiągów jednostki napędowej oraz zmieniające jego załącznik V.
5. Dyrektywa 2001/43/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 czerwca 2001 r. zmieniająca dyrektywę Rady 92/23/EWG odnoszącą się do opon pojazdów silnikowych i ich przyczep oraz ich instalowania.
6. J. Bohatkiewicz, S. Biernacki, "Aktualne problemy związane z hałasem drogowym" [w:] "Ochrona środowiska i estetyka a rozwój infrastruktury drogowej", Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji RP, Lublin 2011, s. 38-47.
7. J. Szyszlak-Bargłowicz, T. Słowik, G. Zając, "Zanieczyszczenia środowiska hałasem komunikacyjnym na terenie Parku Krajobrazowego Pogórza Przemyskiego", "Autobusy - Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe", r. 13, nr 10/2012, s. 144-147.
8. P. Gierasimiuk, M. Motylewicz, "Hałas w otoczeniu dróg i ulic - problemy oceny i działania ochronne" [w:] "Inżynieria Środowiska - Młodym Okiem", t. VII: "Uwarunkowania sanitarno­‑inżynieryjne", Białystok 2014, s. 59-93.
9. M. Motylewicz, W. Gardziejczyk, "Wpływ charakterystyk ruchu na poziom hałasu w otoczeniu przykładowych skrzyżowań z wyspą centralną", „Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury ("Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture JCEEA")", t. XXXIII, z. 63 (1/II/2016), s. 275-282.
10. K. Kafka, "Bariery akustyczne - ich typy oraz możliwości kształtowania ze względu na krajobraz najbliższego otoczenia tras komunikacji kołowej", "Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej", z. 34/1996, s. 53-59.
11. W. Gardziejczyk, "Wpływ technologii wykonania i tekstury nawierzchni drogowych na hałas pojazdów samochodowych", "Rozprawy naukowe", nr 121/2005, Dział Wydawnictw i Poligrafii Politechniki Białostockiej.
12. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie.
13. A. Gradowska, M. Połoński, "Wpływ uwarunkowań środowiskowych na koszty realizacji inwestycji drogowych na przykładzie przebudowy odcinka drogi krajowej S7”, "Przegląd Naukowy - Inżynieria i Kształtowanie Środowiska", nr 62/2013, s. 472-486.
14. PN-EN ISO 14040:2009, "Systemy zarządzania środowiskowego - ocena cyklu życia - zasady i struktura", PKN, Warszawa 2011.
15. K. Joachimiak-Lechman, "Środowiskowa ocena cyklu życia (LCA) i rachunek kosztów cyklu życia (LCC). Aspekty porównawcze", "Ekonomia i Środowisko", nr 1 (48)/2014, s. 80-96.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!