Pour une meilleure prévision de la propagation du bruit en milieu extérieur

Au tableau des "pollutions", le bruit fait figure de mauvais élève… Au fil des années, la lutte contre le bruit lié aux transports terrestres et à l'activité économique est devenu priorité. Elle s'est traduite par un renforcement des exigences réglementaires et un seuil de niveau sonore maximal admissible de plus en plus bas. Or, à ce jour, aucune méthode de prévision du bruit ne peut décrire avec précision la propagation acoustique en tenant compte, simultanément, des phénomènes météorologiques et topographiques. Maud Priour et François Aballea en ont fait le sujet de leurs recherches, dans le cadre du projet européen Harmonoise . Ils soutiendront leur thèse à la fin 2004 et début 2005.

Maud Priour conduit sa thèse avec l'Ecole Centrale de Lyon et la collaboration du service aérodynamique du CSTB. Partant de la méthode des éléments finis de frontière, reconnue puissante pour la modélisation au dessus de sols complexes (topographie variée et surfaces absorbantes), Maud Priour a cherché à étendre cette méthode à des milieux inhomogènes, prenant en compte les effets météorologiques dus aux gradients de température et de vent et les effets de diffraction créés par les obstacles.

Dans un premier temps, elle a testé les effets météorologiques sur des cas académiques, en suivant l'approche Météo-BEM, puis effectué un couplage avec les méthodes des équations paraboliques (code de calcul GFPE). Elle a ensuite mis au point une méthode utilisant les transformations conformes visant à "courber le sol" afin de simuler une propagation en présence de gradients linéaires de vitesses du vent. Des tests sur modèles réduits, des mesures in situ et des expérimentations dans la soufflerie atmosphérique du CSTB, ont permis de valider les résultats numériques. Sa méthode d'utilisation de l'analogie sur sol courbé apparaît ainsi adaptée à certaines catégories de vents.

François Aballea a choisi pour sujet « Propagation acoustique en milieu extérieur : application de l'équation parabolique rapide au couplage d'effets météorologiques et de topographies complexes ». Si l'objectif était similaire dans le principe à celui de Maud Priour, la démarche est complémentaire et François Aballea a privilégié au départ une famille de code de calcul parfaitement adaptée à la météorologie. Choisissant la GFPE (Green's Function Parabolic Equation) comme méthode principale du code de calcul, il a réalisé une première programmation du code, puis l'a validée par comparaison entre plus de 200 configurations différentes. Il a ensuite amélioré le code en tenant compte de topographies complexes, de protections anti-bruit sophistiquées avec effet de retro-diffraction, de l'effet du relief et des obstacles sur les profils de vent. Pour arriver à des données plus précises, il a effectué certains de ces développements en couplage avec la méthode des éléments finis de frontière. La campagne de mesures, d'une part sur modèles réduits en atmosphère contrôlée et sol courbe et, d'autre part, en atmosphère inhomogène dans la soufflerie atmosphérique du CSTB, a validé les évolutions de l'équation parabolique, regroupées au sein d'un code de calcul dénommé ATMOS (Advanced Theoretical Model for Outdoor Sound propagation).

Les nouveaux modèles numériques et leur couplage mis au point par les deux thésards constituent un réel progrès dans la prévision de la propagation du son en milieu extérieur. L'importance dominante de la topographie ou de la météorologie dictera le choix de l'une ou l'autre méthode. Toutes deux auront des applications nombreuses dans les études d'aménagements urbains, de tracés routiers et ferroviaire et d'implantation d'activités industrielles.