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Spécial “ 5es Assises sonore ”
Acoustique
&
Techniques n° 51
Variabilité spatio-temporelle et incertitudes des données d’entrée des modèles de prévision acoustique
Bases de données expérimentales
Protocoles expérimentaux
Une campagne expérimentale a été réalisée de juin à août 2005
(3 mois) sur le site de Lannemezan (France, Hautes-Pyrénées)
dans le cadre d’un projet de recherche pour le ministère de
l’écologie, du développement et de l’aménagement durables
(MEDAD, ex-MEDD) mené en partenariat avec EDF, le LCPC,
l’Ecole centrale de Lyon et la SNCF sur la période 2004-2006.
Ce site expérimental a été choisi pour plusieurs raisons :
- environnement sonore relativement silencieux,
- sol plan et herbeux,
- grande variété de vitesse et de direction du vent,
- présence d’une station Météo-France à proximité
immédiate.
Le principe de cette campagne était d’observer les variations
du niveau sonore dans l’environnement proche d’une source
de bruit blanc stable sur un site plan et sur un sol herbeux
supposé homogène. Un ensemble de microphones et de
capteurs météorologiques a été disposé le long de plusieurs
directions de propagation (DP1, DP2 et DP3) partant de la
source et jusqu’à 200 m. Les protocoles expérimentaux
pour les mesures acoustiques, micrométéorologiques et
la caractérisation du sol (impédance) sont respectivement
rappelés ci-après. Pour plus de détails sur cette campagne
expérimentale (protocoles expérimentaux pour l’acoustique,
la micrométéorologie et l’impédance de sol), le lecteur pourra
se référer aux différentes communications faites sur ce sujet,
par exemple les références bibliographiques [2,3].
Dispersion des niveaux sonores
Un certain nombre d’opérations de validation a été réalisé
sur les données expérimentales avant leur exploitation. Ce
travail de post-traitement a porté à la fois sur les données
acoustiques et sur les données micrométéorologiques. Ces
aspects sont également détaillés dans [2,3]. La Figure 1 fixe
un ordre de grandeur pour la dispersion des niveaux sonores
mesurés à 2 m de hauteur pendant la campagne «Lannemezan
2005» sur une même direction de propagation (DP2). On vérifie
que cette dispersion augmente avec la distance (50 m, 100
m, 200 m) et qu’elle est plus importante pour les moyennes
et hautes fréquences (f>500 Hz). Cette dispersion spectrale
est quasi-identique dans les autres directions de propagation
(DP1 et DP3), et caractéristique de ce que l’on peut observer
avec une telle source sonore (ponctuelle et stable), sur un tel
site (plan et herbeux), avec la géométrie considérée (source
et récepteur à 2 m) et sur une telle période d’observation (3
mois environ), qui inclut donc les variations temporelles de
l’ensemble des paramètres influents (essentiellement effets de
sol et effets météo), ainsi que les incertitudes expérimentales
associées. La question qui se pose alors est celle-ci : comment
rendre compte de cette variabilité expérimentale à travers les
modèles numériques ?
Incertitudes des caractéristiques de sol
(impédance)
Détermination expérimentale des caractéristiques
de sol – Incertitudes associées
Un suivi des caractéristiques acoustiques du sol a également
été réalisé pendant toute la campagne expérimentale
«Lannemezan 2005». Ce suivi a consisté en 2 types de
mesures d’impédance du sol :
- Le premier («Méthode EDF») était réalisé toutes les 4 heures
en un point fixe placé à 20 m de la source, par comparaison
spectrale entre 2 microphones disposés à des hauteurs de
2 m et 0,3 m.
- Le second type de mesures d’impédance («Méthode LCPC»)
a été réalisé en plusieurs points du site, très régulièrement
pendant les trois premières semaines puis de manière moins
intensive ensuite, en fonction des changements significatifs
de temps (pluie).
Ces mesures ont été faites tous les 50mpour chaque direction
de propagation, suivant une méthode qui repose sur le principe
de l’émission d’un signal «burst shirp» depuis une source
disposée à 0,6 m de haut et de la comparaison du signal reçu
en 2 récepteurs placés à 0,6 m et 0 m de hauteur (Figure
2(a)). Ces deux procédures complémentaires ont permis de
caractériser à la fois l’évolution spatiale et l’évolution temporelle
des propriétés acoustiques du sol (impédance).
L’impédance acoustique du sol est déterminée par «calage» des
résultats expérimentaux avec unmodèle théorique d’impédance.
Pour ce faire, on utilise le modèle semi-empirique de Delany &
Bazley [18], complété d’un modèle théorique pour la réflexion
d ’ une onde
sphérique.
Ce modè l e
d’impédance
Fig. 1 : Campagne expérimentale «Lannemezan 2005» - Spectres 1/3 d’octave des niveaux
sonores relatifs au niveau de référence à 10 m (en dB) en plusieurs points de mesure sur
une même direction de propagation. La source et le récepteur sont à 2 m du sol.
Experimental campaign «Lannemezan 2005» - 1/3 octave spectrums for SPL rel. 10 m SPL (in dB) for
several measuring points located on the same propagation direction (Source and receiver heights : 2 m)