3. Rekenmethode
Standaard rekenmethode 2 maakt het mogelijk om berekeningen uit te voeren voor:
-
a. de jaargemiddelde concentraties voor zwaveldioxide, stikstofdioxide, zwevende deeltjes
(PM10), lood en koolmonoxide;
-
b. het aantal keren per jaar dat de 24-uurgemiddelde concentratie PM10 hoger is dan de grenswaarde van 50 μg/m3;
-
c. het 98-percentiel van de 8-uurgemiddelde concentratie koolmonoxide;
-
d. het aantal maal dat de 24-uurgemiddelde concentratie zwaveldioxide hoger is dan de
grenswaarde van 125 μg/m3;
-
e. het aantal maal dat de uurgemiddelde concentratie stikstofdioxide hoger is dan de
grenswaarde van 200 μg/m3.
a. jaargemiddelde concentratie
Berekening voor zwaveldioxide, stikstofdioxiden, zwevende deeltjes (PM10), lood en koolmonoxide
De jaargemiddelde concentratie wordt berekend met de volgende formule:
met:
|
|
|
Cjm
|
:
|
jaargemiddelde concentratie [μg/m3];
|
Ca,jm
|
:
|
jaargemiddelde grootschalige concentratie [μg/m3];
|
Cb,jm
|
:
|
jaargemiddelde van de concentratie bijdrage verkeer [μg/m3].
|
Voor de jaargemiddelde grootschalige concentratie wordt gebruik gemaakt van de gegevens
bedoeld in artikel 66, van de regeling. Voor het berekenen van de jaargemiddelde concentratie
bijdrage van het verkeer worden alle concentratiebijdragen per windsector vermenigvuldigd
met de fractie van het jaar waarin sprake is van een bijdrage uit de desbetreffende
windsector en vervolgens gesommeerd:
met:
|
|
|
Cb,i
|
:
|
jaargemiddelde concentratie bijdrage verkeer uit windsector i [μg/m3], zie paragraaf 5;
|
N
|
:
|
aantal windsectoren [-]. Standaard rekenmethode 2 onderscheidt 12 windsectoren;
|
fi
|
:
|
fractie van de tijd waarbij sprake is van een bijdrage uit windsector i [-].
|
In deze methode kan de grootschalige concentratie worden gecorrigeerd voor dubbeltellingen,
zie paragraaf 6.
Berekening voor stikstofdioxide
De berekening van de jaargemiddelde concentratie voor NO2 geschiedt met behulp van formule 1.1, echter de jaargemiddelde concentratiebijdrage
van het verkeer voor stikstofdioxide is afhankelijk van:
-
– de jaargemiddelde bijdrage door het verkeer aan de concentratie stikstofoxiden (NOx). Deze wordt berekend zoals de overige stoffen, met formule 1.1;
-
– en de chemische reacties in de atmosfeer, onder invloed van ozon, waardoor een deel
van de NO wordt omgezet in NO2.
De invloed van de chemische reacties dient te worden verdisconteerd voor een correcte
berekening van de jaargemiddelde concentratie bijdrage. De jaargemiddelde concentratiebijdrage
verkeer voor stikstofdioxide wordt bepaald aan de hand van de volgende formule:
met:
|
|
|
Cb,i [NO2]
|
:
|
jaargemiddelde concentratiebijdrage verkeer aan NO2 concentratie uit windsector i [μg/m3];
|
Cb,i [NOx]
|
:
|
jaargemiddelde concentratiebijdrage verkeer aan NOx concentratie uit windsector i [μg/m3];
|
Ca,i [O3]
|
:
|
jaargemiddelde grootschalige concentratie ozon (O3) uit windsector i [μg/m3];
|
fNO2
|
:
|
gewogen fractie direct uitgestoten NO2 [-];
|
K
|
:
|
empirisch bepaalde parameter voor de omzetting van NO naar NO2.
|
Hierbij wordt gebruik gemaakt van de gegevens bedoeld in artikel 66, van de regeling.
K
De parameter voor K is empirisch vastgesteld en bedraagt:
Gewogen fractie direct uitgestoten NO2 (fNO2)
Voor de bepaling van de gewogen fractie direct uitgestoten NO2 wordt met behulp van vergelijking 1.11 de emissie van zowel NO2 (ENO2) als van NOx (ENOx) bepaald. De gewogen fractie NO2 volgt dan direct uit:
Achtergrondwindroos
De voor de berekening benodigde jaargemiddelde grootschalige concentraties O3 en NO2 dienen per windsector met de toepasselijke geïnterpoleerde meteorologie te worden
berekend.
b. aantal overschrijdingen grenswaarde 24-uurgemiddelde concentratie PM10
De grenswaarde voor de 24-uurgemiddelde concentratie PM10 is 50 μg/m3. Deze grenswaarde mag maximaal 35 maal per jaar worden overschreden.
Het aantal dagen dat de 24-uurgemiddelde concentratie zwevende deeltjes (PM10) hoger is dan de grenswaarde van 50 μg/m3, wordt berekend aan de hand van de totale jaargemiddelde concentratie zwevende deeltjes
(PM10). De formule die gebruikt wordt, is afhankelijk van de hoogte van de jaargemiddelde
concentratie zwevende deeltjes (PM10):
Indien Cjm [PM10] > 31,2 μg/m3:
Indien 16 μg/m3 ≤ Cjm [PM10] ≤ 31,2 μg/m3:
Indien Cjm [PM10] < 16 μg/m3:
met:
|
|
|
Cjm [PM10]
|
:
|
jaargemiddelde concentratie zwevende deeltjes (PM10) , berekend met formule 1.1.
|
OD PM10
|
:
|
het aantal dagen dat de 24-uurgemiddelde concentratie PM10 hoger is dan 50 μg/m3.
|
c. 8-uurgemiddelde concentratie koolmonoxide
Het resultaat van de concentratieberekening is voor koolmonoxide (CO) het 98-percentiel
van 8-uurgemiddelde waarden. Het 98-percentiel wordt berekend aan de hand van de jaar
gemiddelde concentratie met de volgende formule:
met:
|
|
|
C98p[CO]
|
:
|
98-percentiel van CO (8-uurgemiddelde) [μg/m3];
|
Cjm[CO]
|
:
|
jaargemiddelde concentratie CO, berekend met formule 1.1.
|
Ca,98p[CO]
|
:
|
98-percentiel 8-uurgemiddelde grootschalige concentratie van CO [μg/m3].
|
Voor de 98-percentiel 8-uurgemiddelde grootschalige concentratie wordt gebruik gemaakt
van de gegevens bedoeld in artikel 66, van de regeling.
d. aantal overschrijdingen grenswaarde 24-uurgemiddelde concentratie zwaveldioxide
De grenswaarde voor de 24-uurgemiddelde concentratie zwaveldioxide (SO2) is 125 μg/m3. Deze grenswaarde mag maximaal 3 maal per jaar worden overschreden. Met onderstaande
formules kan, op basis van de jaar gemiddelde concentratie zwaveldioxide, een berekening
worden gemaakt van de 4 hoogste 24-uurgemiddelde concentraties zwaveldioxide (Ci24m,max):
met:
|
|
|
Cjm[SO2]
|
:
|
jaargemiddelde concentratie zwaveldioxide (SO2) [μg/m3], berekend met formule 1.1;
|
Ki , Mi
|
:
|
omrekenparameters voor de berekening van de ie hoogste 24-uurgemiddelde concentratie zwaveldioxide (SO2) uit de jaar gemiddelde concentratie.
|
Ki , Mi
De omrekenparameters zijn als functie van i gegeven in onderstaande tabel:
I
|
Ki [-]
|
Mi [-]
|
1
|
7,71
|
0,867
|
2
|
6,66
|
0,871
|
3
|
5,80
|
0,896
|
4
|
5,11
|
0,922
|
e. aantal overschrijdingen grenswaarde uurgemiddelde concentratie stikstofdioxide
De grenswaarde voor de uurgemiddelde concentratie stikstofdioxide is 200 μg/m3. Deze grenswaarde mag maximaal 18 maal per jaar worden overschreden. Met onderstaande
formules kan, op basis van de jaargemiddelde concentratie stikstofdioxide, een berekening
worden gemaakt van de 19 hoogste 24-uurgemiddelde concentraties stikstofdioxide:
met:
|
|
|
Cjm[NO2]
|
:
|
jaargemiddelde concentratie stikstofdioxide (NO2), berekend met formule 1.1;
|
Ki , Mi
|
:
|
omrekenparameters voor de berekening van de ie hoogste 24-uurgemiddelde concentratie stikstofdioxide (NO2) uit de jaar gemiddelde concentratie.
|
Ki, Mi
De omrekenparameters zijn gegeven in onderstaande tabel:
I
|
Ki [μg/m3]
|
Mi [-]
|
1
|
45,1
|
2,88
|
2
|
42,4
|
2,72
|
3
|
41,0
|
2,58
|
4
|
39,6
|
2,51
|
5
|
38,7
|
2,45
|
6
|
38,5
|
2,38
|
7
|
38,1
|
2,33
|
8
|
37,8
|
2,29
|
9
|
37,7
|
2,25
|
10
|
37,7
|
2,20
|
11
|
37,8
|
2,17
|
12
|
37,9
|
2,13
|
13
|
37,9
|
2,10
|
14
|
37,9
|
2,08
|
15
|
37,6
|
2,06
|
16
|
37,6
|
2,04
|
17
|
37,4
|
2,02
|
18
|
37,4
|
2,00
|
19
|
37,3
|
1,98
|
4. Concentratie bijdrage verkeer
De berekeningen voor de concentratie bijdragen van het verkeer worden als volgt uitgevoerd.
Binnen een bepaald studiegebied wordt een tracé gedefinieerd. Dit tracé wordt onderverdeeld
in wegvakken en ten behoeve van de nauwkeurigheid van deze methode worden de wegvakken
weer onderverdeeld in wegsegmenten. Aan elk wegvak kunnen de in paragraaf 2 genoemde
eigenschappen worden toegekend.
Onderstaande figuur illustreert een aantal definities welke in deze paragraaf worden
gehanteerd:
Figuur 2: Betekenis en plaats van de gebruikte symbolen
Vanuit een zekere bron op positie (B) binnen het wegsegment, en een rekenpunt op locatie
(R) binnen of buiten het wegsegment, wordt een denkbeeldige lijn BR getrokken. Op
deze lijn wordt de verspreiding van de emissie Gaussisch verondersteld. Aan de hand
van de richting van B tot R wordt bepaald tot welke windsector i de concentratie bijdrage
Cb,i van bron B aan de concentratie op rekenpunt R behoort. Deze bijdrage wordt, na toepassing
van de smallepluimbenadering, vervolgens berekend met behulp van de volgende pluimformule:
met:
|
|
|
E
|
:
|
de emissie per lengte-eenheid [μg.m–1.s–1];
|
dw
|
:
|
de lengte van een wegsegment [m];
|
RB
|
:
|
de afstand van de bron (B) tot het rekenpunt (R), de rekenafstand [m];
|
σz
|
:
|
de verticale verspreidingscoëfficiënt [m];
|
z
|
:
|
de hoogte van het rekenpunt [m];
|
C
|
:
|
een ruwheidafhankelijke correctiefactor [-];
|
U
|
:
|
de windsnelheid [m/s];
|
n
|
:
|
het aantal windrichtingsectoren (12);
|
h
|
:
|
bronhoogte.
|
Voor elk rekenpunt wordt deze berekening voor alle bron posities uitgevoerd. De variabelen
dw, Rb en z zijn eenduidig voor alle combinaties van bronposities en rekenpunten in te vullen.
De emissie (E), de correctie factor (C), de verticale verspreidingscoëfficiënt (σ
z) en de windsnelheid (u) worden hieronder nader toegelicht.
Emissie (E)
De emissie door het verkeer wordt voor zwaveldioxide, stikstofdioxide, stikstofoxiden,
zwevende deeltjes (PM10), lood en koolmonoxide berekend met behulp van de volgende formule:
met:
|
|
|
E
|
:
|
emissie [μg.m–1.s–1];
|
Nv
|
:
|
de verkeersintensiteit, zijnde het aantal voertuigen per etmaal;
|
fM
|
:
|
fractie middelzware motorvoertuigen [-];
|
fZ
|
:
|
fractie zware motorvoertuigen [-];
|
fb
|
:
|
fractie bussen [-];
|
EL
|
:
|
emissiefactor voor een licht motorvoertuig [g/km];
|
EM
|
:
|
emissiefactor voor een middelzwaar motorvoertuig [g/km];
|
EZ
|
:
|
emissiefactor voor zwaar motorvoertuig [g/km];
|
Eb
|
:
|
emissiefactor voor bussen [g/km].
|
Bij het bepalen van de emissie wordt gebruik gemaakt van de gegevens bedoeld in artikel
66 van de regeling.
Voor de bepaling van de fractie NO2 wordt met behulp van formule 1.11 de emissie van zowel de NO2 (ENO2) als van NOx (ENOX) bepaald. De fractie NO2 volgt dan direct uit:
Correctiefactor (C)
De correctiefactor C corrigeert voor een aantal effecten en wordt berekend met de
volgende formule:
C = Cwind * Cmeteo * Cetmaal
|
1.12
|
De correctie (Cwind) voor het snelheidsprofiel van de wind wordt berekend uit de hoogte van de pluim
(zp) en de gemiddelde stabiliteit van de atmosfeer. Voor de zp wordt aangenomen dat deze gelijk is aan 75% van de verticale pluimspreiding: zp= 0.75 σz.
waarbij de correctie Ψ wordt gegeven door:
De functie ψ is afhankelijk van de atmosferische stabiliteit door middel van de waarde
van de te hanteren Monin-Obukhov lengte (L). De factor Cmeteo corrigeert voor de effectieve omrekening van de ruwheidslengte ter plaatse van Schiphol
of Eindhoven naar de ruwheidslengte waarbij wordt gerekend. De parameters zijn:
Ruwheidslengte L
|
Cmeteo, Schiphol
|
Cmeteo, Eindhoven
|
0,03
|
60
|
0,7000
|
0,7000 * 0,95
|
0,10
|
60
|
0,7050
|
0,7050 * 0,95
|
0,30
|
100
|
0,6525
|
0,6525 * 0,95
|
1,00
|
400
|
0,7400
|
0,7400 * 0,95
|
De correctiefactor Cmeteo voor het verloop van de meteo over het etmaal corrigeert voor het feit dat een berekening
over 24 individuele uren, met elk hun eigen emissie en meteo een ander resultaat geeft
dan één enkele gemiddelde berekening voor die 24 uren. De emissies van verkeer zijn
bijvoorbeeld overdag het hoogst terwijl de windsnelheid gemiddeld overdag hoger is
dan in de nacht. De waarde van de correctie is in alle gevallen constant:
Cetmaal = 1.15
De factor Cmeteo is opgebouwd uit twee delen, een omrekening van de ruwheid op Schiphol, respectievelijk
Eindhoven, naar die op de rekenlocatie en een factor die uit een ijking van de rekenmethode
is bepaald, Cmeteo = Cruwheid * Cijking. Bij een gemiddelde ruwheid van 8 centimeter voor Schiphol, is de opbouw van de factor
Cmeteo, Schiphol als volgt:
Ruwheid
|
Cruwheid
|
Cijking
|
Cmeteo, Schiphol
|
0.03
|
1.05
|
0.667
|
0.7000
|
0.10
|
0.99
|
0.712
|
0.7050
|
0.30
|
0.91
|
0.717
|
0.6525
|
1.00
|
0.77
|
0.961
|
0.7400
|
Indien bij het interpoleren van de meteorologische gegevens al een omrekening van
de ruwheid ter plaatse van de bepaling van de meteorologie naar de ruwheid ter plaatse
van de berekening wordt toegepast, dient deze correctie niet nogmaals te worden uitgevoerd.
In dat geval dient bij het rekenen te worden uitgegaan van een aangepaste correctiefactor
waarbij Cruwheid = 1, dus Cmeteo, Schiphol = Cijking met de waarden voor Cijking zoals in de tabel vermeld.
Cmeteo, Eindhoven dient op overeenkomstige wijze te worden berekend.
Verticale verspreidingscoëfficiënt (σz)
De verticale verspreidingscoëfficiënten zijn gefit aan de resultaten van berekeningen
met het Nieuw Nationaal Model. De formules zijn als volgt:
met een aanpassing voor grotere afstanden:
De parameters zijn:
Ruwheidslengte
|
a
|
b
|
0,03
|
0,2221
|
0,6574
|
0,10
|
0,2745
|
0,6688
|
0,30
|
0,3613
|
0,6680
|
1,00
|
0,7058
|
0,6207
|
De startwaarde voor de verticale dispersie σz,0 hangt zogezegd af van het type omgeving:
-
– buiten de bebouwde kom, de weg is geen autosnelweg: σz,0 = 2,5 [m];
-
– buiten de bebouwde kom, de weg is een autosnelweg: σz,0 = 3 [m].
Op het moment dat het wegvak verhoogd of verdiept ligt ten opzichte van het maaiveld,
wordt σz,0 afhankelijk van het type verhoging of verdieping gecorrigeerd:
-
– dijk of wal met zeer vlakke zijkanten (hoek kleiner dan 20°): Er wordt geen correctie
bij σz,0 opgeteld;
-
– dijk of wal met vlakke zijkanten (hoek groter of gelijk aan 20° maar kleiner dan 45°):
Er wordt h/4 bij σz,0 opgeteld, waarbij h de hoogte van de dijk is;
-
– dijk of wal met scherpe zijkanten (hoek groter dan of gelijk aan 45°): Er wordt h/2
bij σz,0 opgeteld, waarbij h de hoogte van de dijk is;
-
– viaduct: Er wordt h bij σz,0 opgeteld, waarbij h de hoogte van het viaduct is;
-
– tunnelbak: Er wordt d/2 bij σz,0 opgeteld, waarbij d de diepte van de tunnelbak is.
Op het moment dat er aan één of twee zijden op een afstand kleiner dan 50 meter van
de wegrand een scherm of wal met een hoogte van ten minste 1 meter aanwezig is, wordt
σz,0 nogmaals gecorrigeerd, afhankelijk van de configuratie:
-
– aan de linker- of rechterzijde een scherm: Er wordt h/2 bij σz,0 opgeteld, waarbij h de hoogte van het scherm is;
-
– aan de linker- en rechterzijde een scherm: Er wordt (h1+h2)/2 bij σz,0 opgeteld, waarbij h1 en h2 de hoogten van de schermen zijn;
-
– aan de linker- of rechterzijde een wal: Er wordt h/4 bij σz,0 opgeteld, waarbij h de hoogte van de wal is;
-
– aan de linker- en rechterzijde een wal: Er wordt (h1+h2)/4 bij σz,0 opgeteld, waarbij h1 en h2 de hoogten van de wallen zijn;
-
– aan de ene zijde een wal met hoogte h1, aan de andere zijde een scherm met hoogte
h2: Er wordt h1/4+h2/2 bij σz,0 opgeteld.
De maximale hoogte voor een wal of scherm is 6 meter.
Windsnelheid (u)
In plaats van voor elke combinatie van windsector en windsnelheidsklasse de dispersie
uit te rekenen kan ook direct een gewogen snelheid worden gebruikt. De voor de dispersieberekening
te gebruiken windsnelheid volgt voor iedere windrichtingsector uit de frequenties
van voorkomen van de geclassificeerde windsnelheden en wordt met behulp van de gegevens
bedoeld in artikel 66, van de regeling berekend met de volgende formule:
met:
|
|
|
α
|
:
|
de hoek van de windsector in de windroos [°];
|
fα,1
|
:
|
frequentie van voorkomen van windsnelheid klasse 1 [h–1];
|
fα,2
|
:
|
frequentie van voorkomen van windsnelheid klasse 2 [h–1];
|
fα,3
|
:
|
frequentie van voorkomen van windsnelheid klasse 3 [h–1];
|
c1
|
:
|
correctie factor windsnelheid klasse 1 voor de nachtelijke uren [-]. c1 = 0,8;
|
c2
|
:
|
correctie factor windsnelheid klasse 2 voor de nachtelijke uren [-]. c2 = 1,0;
|
c3
|
:
|
correctie factor windsnelheid klasse 3 voor de nachtelijke uren [-]. c3 = 1,1.
|
De drie windsnelheidklassen zijn:
-
1. windsnelheden van 0 tot en met 2,75 m/s;
-
2. windsnelheden van 2,75 tot en met 5,75 m/s;
-
3. windsnelheden groter dan 5,75 m/s.
Interpolatie
De classificatie van de windsnelheden en -richtingen dient te gebeuren op basis van
uurlijkse gegevens. Hiervoor dienen de uurlijks gemeten windsnelheden en -richtingen
op Schiphol en Eindhoven te worden geïnterpoleerd voor de rekenlocatie. De windrichting
wordt voor alle locaties in Nederland per uur gemiddeld met als weegfactoren de afstanden
tot de twee meteolocaties. De uurlijkse windsnelheden dienen (via een tussenstap naar
de windsnelheid op 60 meter hoogte) te worden omgerekend van de ruwheid ter plaatse
van de meteolocaties naar de ruwheid op het rekenpunt. De windsnelheid wordt per uur
gemiddeld met als weegfactoren de loodrechte afstanden van het rekenpunt tot de twee
lijnen door de locaties van Schiphol en Eindhoven met een richtingscoëfficiënt van
1.21. Voor alle locaties die westelijk van de lijn door Schiphol liggen worden de
uurlijkse windsnelheden van Schiphol genomen, gecorrigeerd voor ruwheid. Voor alle
locaties die oostelijk van de lijn door Eindhoven liggen worden de uurlijkse windsnelheden
van Eindhoven genomen, gecorrigeerd voor ruwheid.
5. Grootschalige dubbeltellingcorrectie
Dubbeltellingen ontstaan wanneer de bijdrage van een individuele weg (of andere bron)
aan de grootschalige concentratie significant is. Een exacte correctie hiervoor kan
worden uitgevoerd met behulp van de dubbeltellingcorrectiegegevens die de Minister
jaarlijks ingevolge artikel 66, onder g en h, bekend maakt.
Bij deze correctiegegevens is rekening gehouden met de bijdrage van het verkeer op
hoofdwegen tot op drie gridcellen van het grid waarop de correctiewaarde betrekking
heeft. Het is dus een correctiefactor voor de lokale bijdrage van het verkeer op hoofdwegen.
Voor de grootschalige bijdrage van de snelwegen wordt niet gecorrigeerd. Deze bijdrage
blijft altijd deel uitmaken van de achtergrondwaarden.
Wanneer met een rekenmodel de jaargemiddelde concentraties NO2 langs een snelweg worden berekend, dient te worden gerekend met achtergrondconcentraties
NO2 en ozon die zijn verminderd met de correctiewaarden voor NO2 en ozon. Voor ozon zijn de correctiewaarden negatief. In een snelwegberekening wordt
daardoor gerekend met een iets hogere ozonconcentratie dan zonder dubbeltellingcorrectie
het geval zou zijn.
Omdat in de correctiewaarde in een bepaalde gridcel de verkeersbijdrage tot op drie
gridcellen is meegenomen, zal bij een luchtkwaliteitberekening langs een wegvak in
één bepaalde gridcel, de bijdrage van de snelwegen tot op drie gridcellen van dit
wegvak moeten worden meegenomen.