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Auteur(s)
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Michel BÉRENGIER : Directeur de recherche au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)
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Les phénomènes de propagation des ondes sonores émises dans l'environnement par les sources terrestres (transports, industrie, etc.) sont complexes et font intervenir un grand nombre de paramètres dont les principaux sont reliés, d'une part, aux caractéristiques physiques du milieu à l'intérieur duquel se propagent les ondes acoustiques (l'air) et, d'autre part, aux conditions aux frontières (sols naturels ou artificiels, obstacles, etc.). C'est ainsi qu'une bonne connaissance du milieu de propagation impose de prendre en considération dans la modélisation divers mécanismes comme par exemple :
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la divergence géométrique ;
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l'absorption moléculaire ;
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la réflexion sur les surfaces limites ;
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les divers phénomènes de diffraction ;
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l'influence des profils verticaux de température et de vitesse du vent ;
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l'influence de la turbulence atmosphérique.
En fonction de la complexité du problème à traiter, différentes approches sont envisageables. Durant les trente dernières années, divers auteurs [1] ont abordé cet important problème par étapes successives, en intégrant à chacune d'entre elles un paramètre supplémentaire.
Au cours des prochains paragraphes, nous aborderons les divers modèles analytiques qui permettent déjà de considérer un nombre important de situations. Les nouvelles approches numériques mieux adaptées à des situations plus complexes ainsi que l'approche géostatistique seront abordées par la suite.
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Approches numériques
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1. Approches analytiques
1.1 Effet du sol sur la propagation des ondes sonores
Quelles que soient la nature et la composition des sols entre la source et le récepteur, homogènes ou discontinues, leur influence respective sur l'atténuation de l'onde sonore le long du champ de propagation est importante. Celle atténuation est fonction à la fois de la fréquence et de l'incidence de l'onde sonore. L'atténuation est d'autant plus grande que l'onde sonore est rasante et que la fréquence est élevée. Cette règle générale s'applique bien aux sols absorbants naturels. En revanche, il n'en est pas de même pour certaines structures poreuses à squelette rigide comme, par exemple, les revêtements de chaussée drainants. Dans ce cas, des phénomènes particuliers dus en partie à l'onde de surface provoquent des amplifications du niveau sonore à certaines fréquences supérieures à 1 kHz et sous certaines incidences supérieures à 10 o [2] [3].
Lors des premiers travaux, les auteurs considéraient une atmosphère homogène et isotrope à l'intérieur de laquelle le gradient vertical de vitesse du son ∂ c/∂ z est nul.
HAUT DE PAGE1.1.1 Propagation au voisinage d'un sol homogène
Pour résoudre ce problème, plusieurs modèles basés sur la théorie des rayons ont été étudiés [1]. Deux d'entre eux sont cependant les plus utilisés : celui introduit par Rudnick [4], repris plus tard par Donato [5], Chessell [6] et Embleton et al. [7] [8] et celui développé par Thomasson [9] [10]. Dans ces approches, le champ sonore est décomposé en trois termes : une onde directe entre la source et le récepteur, une onde réfléchie sur le sol et une onde de surface.
D'autres approches sont également à signaler. Elles utilisent la représentation en potentiels de couches. Elles ont été développées par Filippi et Habault [11] [12].
Dans le cas d'une source ponctuelle S omnidirectionnelle rayonnant au-dessus d'un plan absorbant d'impédance de surface normalisée Z (f ) = ζ (f )/ ρ c (ζ et ρ c étant respectivement l'impédance caractéristique du sol et l'impédance de l'air) (figure ...
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Approches analytiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ATTENBOROUGH (K.), HAYEK (S.I.), LAWTHER (J.M.) - Propagation of sound above a porous half space. - J. Acoust. Soc. Am., 68(5), p. 1493-1501 (1980).
-
(2) - BÉRENGIER (M.), STINSON (M.), DAIGLE (G.), HAMET (J.F.) - Porous road pavements : acoustical characterization and propagation effects. - J. Acoust. Soc. Am., 101, p. 155-162 (1997).
-
(3) - DAIGLE (G.A.), STINSON (M.R.), HAVELOCK (D.I.) - Experiments on surface waves over a model impedance plane using acoustic pulses. - J. Acoust. Soc. Am., 99, p. 1993-2005 (1996).
-
(4) - RUDNICK (I.) - The propagation of an acoustic wave along a boundary. - J. Acoust. Soc. Am., 19, p. 348-356 (1947).
-
(5) - DONATO (R.) - Propagation of a spherical wave near a plane boundary with complex impedance. - J. Acoust. Soc. Am., 60 , p. 34-39 (1976).
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(6) - CHESSELL (C.I.) - Propagation of noise...
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