ISO/TS 13474:2003

Acoustics — Impulse sound propagation for environmental noise assessment

TS 13474:2002 specifies engineering methods to calculate the average sound immission for a distribution of impulse sound events for the purposes of environmental noise assessment. It is applicable to impulse sounds propagating long distances (e.g. 0,5 km to 30 km) from sources such as mining blasting, artillery firing and bomb explosions using conventional explosives of moderate size (e.g. 0,05 kg to 1 000 kg of TNT equivalent mass). Prevailing meteorological conditions and terrain are considered wherever possible.

Acoustique — Propagation des sons impulsionnels et évaluation du bruit environnemental

L'ISO/TS 13474:2002 définit des méthodes d'expertise pour calculer l'émission acoustique moyenne d'une série d'événements acoustiques impulsionnels dans le but d'évaluer le bruit environnemental. Elle est applicable aux bruits impulsionnels se propageant sur de grandes distances (par exemple entre 0,5 km et 30 km) et provenant de sources du type tirs de mine, tirs d'artillerie et explosions de bombes avec des explosifs conventionnels de taille moyenne (par exemple masse équivalente comprise entre 0,05 kg et 1 000 kg de TNT). Elle tient compte chaque fois que possible des conditions ambiantes en matière de météorologie et de terrain.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 19-Jan-2003
• Withdrawal Date: 19-Jan-2003
• ICS: 17.140.01 - Acoustic measurements and noise abatement in general
• Technical Committee: ISO/TC 43/SC 1 - Noise
• Drafting Committee: ISO/TC 43/SC 1 - Noise
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 09-Jun-2009

Relations

• Revised: ISO 13474:2009 - Acoustics — Framework for calculating a distribution of sound exposure levels for impulsive sound events for the purposes of environmental noise assessment
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 13474
First edition
2003-01-15

Acoustics — Impulse sound propagation
for environmental noise assessment
Acoustique — Propagation des sons impulsionnels et évaluation du
bruit environnemental




Reference number
ISO/TS 13474:2003(E)
©
ISO 2003

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ISO/TS 13474:2003(E)
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E-mail [e-mail]
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Published in Switzerland

ii © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO/TS 13474:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Basic method. 3
4.1 General. 3
4.2 Single-event sound exposure level. 4
4.3 Probability of occurrence. 4
4.4 Expected level . 4
4.5 Frequency weighting . 4
4.6 Band sound exposure level, L j . 5
( )
E
5 Calculation of attenuation. 5
5.1 Total band attenuation, Aj . 5
( )
tot
5.2 Geometric divergence attenuation, A . 6
div
5.3 Atmospheric absorption attenuation, Aj() . 6
atm,k
5.4 Receiver site attenuation, Aj . 7
( )
rec
5.5 Excess attenuation, Aj . 7
( )
ex, l
6 Source emission quantities . 9
6.1 General. 9
6.2 Preferred source emission data . 9
6.3 Normalization of source emission data . 10
Annex A (informative) Alternative methods for estimating source emission . 12
Bibliography . 16

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ISO/TS 13474:2003(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a
technical committee may decide to publish other types of normative document:
 an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in
an ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members
of the parent committee casting a vote;
 an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting
a vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years in order to decide whether it will be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. If the ISO/PAS or ISO/TS is
confirmed, it is reviewed again after a further three years, at which time it must either be transformed into an
International Standard or be withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 13474 was prepared by Technical Committee ISO/TC 43, Acoustics, Subcommittee SC 1, Noise.
iv PROOF/ÉPREUVE © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO/TS 13474:2003(E)
Introduction
The aim of this Technical Specification is to specify engineering methods to calculate sound levels from
impulse sound sources at distant locations. Its specific purpose is environmental noise assessment, and not
assessment of damage risk to buildings, or injury risk to animals or people.
This procedure includes the use of both measured and calculated quantities, and offers empirical relationships
and analytical methods for use when measurements are unavailable or impractical. In each case where
alternative methods are given, they are presented in decreasing order of preference and accuracy.
Measured immission levels only pertain to prevailing meteorological and ground surface conditions during the
measurements. Such sound levels can vary significantly as conditions change, and therefore, obtaining an
accurate averaged level demands the averaging of measured data for different conditions.
The working method is comparable to that of ISO 9613-2. In the working method of ISO 9613-2, the immission
level is calculated for a so-called down-wind condition and the long-term average level is estimated using a
correction factor, C . For impulse sound events, however, higher pressure levels and lower frequencies are
met
involved. Lower frequency sounds are generally less attenuated over a given distance in the atmosphere than
higher frequencies. Provided that the background sound is unchanged, it follows that impulse sounds can be
heard over greater distances and will be more affected by weather and other environmental influences.
In this method the long-term averaged immission level is calculated as a weighted average for a number of
weather conditions. The weighting factors are given by the probability of occurrence of each weather condition
during the relevant time period for the location of interest. To conduct calculations using the procedure, it is
necessary to have a database of sound transfer functions and the statistical distribution parameters pertaining
to the relevant meteorological and ground surface conditions.

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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 13474:2003(E)

Acoustics — Impulse sound propagation for environmental
noise assessment
1 Scope
This Technical Specification specifies engineering methods to calculate the average sound immission for a
distribution of impulse sound events for the purposes of environmental noise assessment. It is applicable to
impulse sounds propagating long distances (e.g. 0,5 km to 30 km) from sources such as mining blasting,
artillery firing and bomb explosions using conventional explosives of moderate size (e.g. 0,05 kg to 1 000 kg of
TNT equivalent mass). Prevailing meteorological conditions and terrain are considered wherever possible.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 9613-1, Acoustics — Attenuation of sound during propagation outdoors — Part 1: Calculation of the
absorption of sound by the atmosphere
ISO 9613-2, Acoustics — Attenuation of sound during propagation outdoors — Part 2: General method of
calculation
ISO 10843, Acoustics — Methods for the description and physical measurement of single impulses or series
of impulses
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
instantaneous sound pressure
total instantaneous pressure at a location in the presence of a sound wave minus the static pressure at that
location
NOTE 1 It is expressed in pascals.
NOTE 2 Adapted from ISO 10843.
3.2
impulse sound
single short burst or series of short bursts of sound pressure
NOTE 1 The pressure-time history of a single burst includes a rise to peak sound pressure, followed by a decay of the
pressure envelope.
NOTE 2 Adapted from ISO 10843.
© ISO 2003 — All rights reserved 1

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ISO/TS 13474:2003(E)
3.3
impulse event
occurrence of an impulse sound
3.4
unconfined explosion
burst taking place in air in which no part of the bursting material or gaseous products is limited to a container
or any other obstructing surface
3.5
sound exposure
time integral of frequency-weighted squared instantaneous sound pressure
NOTE 1 It is expressed in pascal-squared seconds.
NOTE 2 The type of frequency weighting is to be specified.
NOTE 3 Adapted from ISO 10843.
3.6
band
frequency range (band) of interest
3.7
band sound exposure
time integral of the band-filtered frequency-weighted squared instantaneous sound pressure
NOTE 1 It is expressed in pascal-squared seconds.
NOTE 2 The frequency band and type of frequency weighting is to be specified.
3.8
band sound exposure level
ten times the common logarithm of the ratio of the band sound exposure to the reference sound exposure
NOTE 1 It is expressed in decibels.

–10 2
NOTE 2 In air, the reference sound exposure is 4 × 10 Pa ·s.
3.9
peak sound pressure
maximum absolute value of the frequency-weighted instantaneous sound pressure that occurs during a
specified time interval
NOTE It is expressed in pascals.
3.10
peak sound pressure level
ten times the common logarithm of the square of the ratio of the peak sound pressure to the standard
reference sound pressure
NOTE 1 It is expressed in decibels.
NOTE 2 In air, the reference sound pressure is 20 µPa.
NOTE 3 The type of frequency weighting is to be specified.
NOTE 4 Adapted from ISO 10843.
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ISO/TS 13474:2003(E)
3.11
directed sound speed
speed of sound waves travelling in a specified direction
NOTE It is expressed in metres per second.
3.12
directed sound speed profile
directed sound speed expressed as a function of height
3.13
ground condition
sound reflection and sound absorption properties, taken collectively, of outdoor surface(s) between the source
and the receiver
3.14
excess attenuation
attenuation, in excess of that due to geometric divergence and molecular absorption of sound waves,
including propagation effects of reflection from presumed flat open ground at the local ground height near to
the receiver
NOTE It is expressed in decibels.
3.15
source height
distance between the sound source and the local ground surface
NOTE It is expressed in metres.
3.16
receiver height
distance between the sound receiver and the local ground surface
NOTE It is expressed in metres.
3.17
excess attenuation class
one of a set of combined directed sound speed profiles, ground conditions, source heights and receiver
heights, which together represent the excess attenuation conditions of the situation of interest
4 Basic method
4.1 General
The aim of this method is to provide a quantity for use in performing environmental noise assessment.
ISO 1996-1 suggests a number of descriptors for environmental noise, many of which can be calculated from
a summation over the frequency-weighted (and rating level adjusted) single-event sound exposures. The
method of this Technical Specification focuses on calculating a representative value of a single-event sound
exposure as it applies to the sound exposure over a long-term interval.
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ISO/TS 13474:2003(E)
4.2 Single-event sound exposure level
The single-event sound exposure level is influenced by a number of parameters, which make various
contributions. Some of the contributions may be known accurately from measurements, some may be
measured or estimated within a range of values, and some may be known only through a statistical
distribution. In sound propagation measurements, it has been observed, for example, that the received sound
level of a steady source can vary by several decibels from moment to moment, as well as from day to day, or
from season to season.
4.3 Probability of occurrence
To satisfy observation, the frequency-weighted single-event sound exposure level L , in decibels, shall be
wE
considered to be a statistical random variable with support U and probability of occurrence P(L = x), with
wE
xU∈ . The probability of occurrence has the usual statistical properties: it is positive [P(x) > 0, x∈U], and it
sums to one Px( ) = 1.
∑
xU∈
4.4 Expected level
The expected frequency-weighted single-event (adjusted) sound exposure level, in decibels, shall be
calculated from the mean antilog of the single-event exposure level:

0,1 xK+
()
LP==10 lg Lx 10 dB (1)
()
wREE∑ w

xU∈
where
P is the probability of occurrence;
x is a summation parameter, in decibels;
U is the statistical support for the single-event sound exposure level L , i.e. the set of all values that
wE
can be equal to L ;
wE
w is the type of frequency weighting, such as A-weighting or C-weighting;
K designates a rating level adjustment, if applicable, for highly impulsive sounds (see ISO 1996-1).
NOTE The quantity L is suitable for use in ISO 1996-1 as a frequency-weighted single-event (adjusted)
wRE
sound exposure level.
4.5 Frequency weighting
The frequency-weighted sound exposure level L shall be calculated by summation over bands, according
wE
to:
N

band

0,1Lj()+w()j
E


L = 10 lg 10 dB (2)
wE ∑

j=1

where
L (j) is the unweighted band sound exposure level, in decibels, for the jth frequency band;
E
w(j) is the frequency weighting, in decibels, for the jth frequency band;
N is the number of frequency bands.
band
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ISO/TS 13474:2003(E)
Bandwidths of one-third-octave bands are preferred.
Contributions to the summation above from bands having values of L (j) + w(j) more than 20 dB below the
E
maximum value shall be considered insignificant and shall not be required in the summation. Conversely,
impulse sound sources produce strong low frequency components and special care shall be taken to ensure
that below 200 Hz, frequency bands within 20 dB of the maximum band level are retained in the computation.
4.6 Band sound exposure level, L j
( )
E
The angle-dependent band sound exposure level L (j), in decibels, at a long distance (approximately 0,5 km
E
to 30 km) from an impulse sound source shall be calculated by:
L jS=−j A j (3)
( ) ( ) ( )
E φ tot
where
j denotes the jth frequency band;
S is the angle-dependent band source sound exposure level, in decibels, at a reference distance of
φ
1 km (see 6.3);
φ is the direction of the receiver location with respect to the location of the sound source;
A is the band attenuation, in decibels, experienced by impulse sounds propagating from the sound
tot
source to the receiver.
NOTE 1 The direction φ may include the receiver azimuth and elevation angles in situations where the elevation angle
is not zero, and may also include the source orientation angles for directional sources that can be redirected for each
event.
NOTE 2 For complex cases, the source sound exposure may include the combined effects of the source and sound
absorbing or reflecting screens or barriers nearby to the source that affect propagation. The diffraction insertion loss of
barriers or screens can be affected by meteorological conditions which need to be taken into account.
5 Calculation of attenuation
5.1 Total band attenuation, Aj
( )
tot
The total band attenuation A , in decibels, shall be calculated by:
tot
Aj( )=+A A (j)+A (j)+A (j) (4)
tot div atm,klrec ex,
where
A is the attenuation, in decibels, due to geometric divergence (see 5.2);
div
A ( j) is the attenuation, in decibels, due to atmospheric absorption for the kth atmospheric absorption
atm,k
class (see 5.3);
A ( j) is the attenuation, in decibels, due to the presence of any surfaces other than flat ground (e.g.
rec
hills, walls, berms or sound-attenuating screens and barriers) near to the receiver that affect
propagation (see 5.4);
A ( j) is the excess attenuation, in decibels, for the lth excess attenuation class due to all other
ax,l
propagation effects, including only flat ground beneath and near to the receiver (see 5.5).
© ISO 2003 — All rights reserved 5

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ISO/TS 13474:2003(E)
For a single event with all source and receiver properties held constant, only the atmospheric absorption and
excess attenuation can be subject to change. Using this fact, the probability of occurrence is the joint
probability of the kth atmospheric absorption class and the lth excess attenuation class:
PL ==x P .P (5)
()
waE ∑tm,klex,
kl,
L = x
( )
wE
5.2 Geometric divergence attenuation, A
div
The attenuation due to geometrical divergence A , in decibels, shall be calculated according to spherical
div
spreading in the unbounded field from a point impulse sound source, by:
Ad= 20 lg /d dB (6)
( )
div 0
where
d is the distance from the source to the receiver, in kilometres;
d is the reference distance, equal to 1 km.
0
5.3 Atmospheric absorption attenuation, Aj()
atm,k
The calculation of attenuation by atmospheric absorption shall be performed by accessing a database of
atmospheric temperatures and humidities, their corresponding band attenuation coefficients (see ISO 9613-1)
and their probabilities of occurrence.
The atmospheric absorption conditions shall be partitioned into classes with the following attributes:
 N is the number of classes into which atmospheric attenuation conditions are partitioned;
atm
 α j is the band atmospheric attenuation coefficient (see ISO 9613-1), in decibels per kilometre, for
( )
k
the kth atmospheric attenuation class;
 P is the probability of occurrence of the kth atmospheric attenuation class, normalized with
atm,k
N
atm
P = 1.
atm,k
∑
k=1
The band attenuation, in decibels, due to atmospheric absorption during propagation over a distance shall be
calculated by:
Aj= α ( )d (7)
atm,kk
For reasons of accuracy it is not adequate to arithmetically average atmospheric attenuations or attenuation
coefficients, nor is it adequate or to use a single “typical” value of temperature or humidity for calculating
attenuation.
ISO 9613-1 tabulates atmospheric absorption attenuation coefficients at frequencies of 50 Hz and above and
for one static atmospheric pressure only. The formulae given in ISO 9613-1 are adequate for calculating
atmospheric attenuation at other frequencies and at other static atmospheric pressures for the purposes of
this Technical Specification.
6 © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO/TS 13474:2003(E)
5.4 Receiver site attenuation, Aj
( )
rec
The attenuation A , in decibels, due to the presence of any surfaces other than flat ground (e.g. hills, walls,
rec
berms or sound attenuating screens and barriers) near to the receiver that affect propagation shall be
calculated according to ISO 9613-2.
The quantity A ( j) as used in this Technical Specification amounts to an insertion loss between the situation
rec
with an idealized omnidirectional receiver above flat ground and the receiver situated in the possibly non-ideal
situation being assessed. For the case of an ideal receiver, A ( j) = 0 dB.
rec
The insertion loss due to hills and barriers is a function of the meteorological class. However, for situations
where the screening object is near to the receiver, the insertion loss may be approximated by the calculation
method of ISO 9613-2, without the requirement for a downwind situation.
5.5 Excess attenuation, Aj
( )
ex, l
5.5.1 General
The calculation of excess attenuation shall be performed by accessing a table of directed sound speed
profiles, ground conditions, source heights, receiver heights, receiver distances and the corresponding band
sound transfer functions and probabilities of occurrence. The sound transfer functions shall provide an
estimate of band excess attenuation for the corresponding excess attenuation class (see 5.5.2). The
probabilities of occurrence shall be estimated from the observed or anticipated frequencies of occurrence of
the directed sound speed profiles and ground conditions contained in the database.
NOTE One technique for estimating the probabilities of occurrence is given in reference [17].
The database of excess attenuation shall be partitioned into excess attenuation classes with the following
properties:
 N represents the number of classes into which excess attenuation conditions are divided;
ex
 A represents the excess attenuation, in decibels, due to the combined effects of atmospheric
ex, l
refraction, ground reflection and ground absorption (see 5.5.2 to 5.5.4);
N
ex
 P is the probability of occurrence of the lth excess attenuation class, such that P = 1.
ex, l
∑ ex, l
l=1
5.5.2 Database requirements
The database of excess attenuations shall consist of functional dependencies on the directed sound speed
profile, source and receiver heights, ground condition, receiver distance and frequency band. From a practical
point of view, the database has to be restricted in size. To serve this purpose, the directed sound speed
profiles, source and receiver heights, ground conditions and receiver distances may be restricted to a limited
number of possibilities. Each of these possibilities shall be regarded as an excess attenuation class. The
actual situation (prevailing conditions) under study may then be matched to an excess attenuation class from
the database by considering the stored class with the “nearest” combination of directed sound speed profile,
ground condition, source height, receiver height and receiver distance. The number of excess attenuation
classes shall be large enough to ensure that the variation of excess attenuation between any two similar
classes does not exceed the maximum desired uncertainty of the sound exposure level.
5.5.3 Directed sound speed profiles
Observations of prevailing (local) meteorological conditions shall be used on the basis of the directed sound
speed profile variation with height. The directed sound speed profile shall be calculated from the sum of the
thermal sound speed and the wind along the source-to-receiver direction. The directed sound speed profile
cz shall be taken as an function of the height above ground:
( )
φ
cz=+331,6T/T ucos 18θ−0− φ (8)
() ()
φ 0

© ISO 2003 — All rights reserved 7

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ISO/TS 13474:2003(E)
where
z is the (variable) height, in metres, above the ground;
T is the temperature, in kelvins, which is a function of the height, z;
T is the reference temperature, 273,15 K (0 °C);
0
331,6 is the reference sound speed, in metres per second, at the reference temperature;
u is the horizontal wind speed, in metres per second, which is a function of the height, z;
θ is the wind direction azimuth, in degrees, which is a function of the height, z;
φ is the azimuth angle, in degrees, from the source location to the receiver location.
NOTE 1 The wind direction azimuth θ is the angle from which the wind blows and is more often reported from
measurements than is the air flow direction (θ −180 ).
NOTE 2 The functional dependence of the directed sound speed c upon height is explicitly shown as c (z) to indicate
φ φ
a directed sound speed profile as a function of variable height.
NOTE 3 The height refers not to a single height but to a collection of heights.
A variety of functions may be used for the directed sound speed profile, but that these functions shall be
chosen to be realistic for the local conditions. Example functions by which meteorological situations can be
classified are as follows:
−0,3

Group 1: cz=+c b 10z+1 −1 (9)
() ( )
φ gm


Group 2: cz=+c blg 10z+1 (10)
() ( )
φ gm

0,3

Group 3: cz=+c b 10z+ 1 −1 (11)
() ( )
φ gm


where
c is the directed speed of sound, in metres per second, at ground height;
g
b is an adjustable parameter, in metres per second, that controls the refraction of the directed sound
m
speed profiles. For b = 0 m/s, there is no refraction.
m
In the above example functions, it is possible that the parameters c and b can be adjusted to fit a wide
g m
range of meteorological conditions. Provided these conditions satisfy the criteria of 5.5.2, they may be used as
directed sound speed profiles.
5.5.4 Directed sound speed profile assignment
The probabilities of occurrence P shall be estimated and tabulated in a database as specified in 5.5.2. The
ex
tabulated probabilities of occurrence shall be estimated from statistics of the wind speed, wind direction and
cloud cover, in combination with statistics of prevailing Pasquill classes.
NOTE Reference [17] gives an example of the computation of a statistical distribution of the frequency of occurrence
of directed sound speed profiles for a particular averaged ground roughness and a given direction from the source to
receiver.
8 © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO/TS 13474:2003(E)
It is possible that the true directed sound speed profiles are different from the representative classes used in
the database. In order to obtain values for the probabilities P , it shall be estimated which directed sound
ex,l
speed profiles in the database classes match those in the prevailing situation. The minimum standard error in
least-square fit to the directed sound speed pr
...

SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 13474
Première édition
2003-01-15

Acoustique — Propagation des sons
impulsionnels et évaluation du bruit
environnemental
Acoustics — Impulse sound propagation for environmental noise
assessment




Numéro de référence
ISO/TS 13474:2003(F)
©
ISO 2003

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ISO/TS 13474:2003(F)
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ii © ISO 2003 — Tous droits réservés

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ISO/TS 13474:2003(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 1
4 Méthode de base . 3
4.1 Généralités. 3
4.2 Niveau de pression acoustique d’un événement isolé . 4
4.3 Probabilité d’occurrence. 4
4.4 Niveau espéré. 4
4.5 Pondération en fréquence. 4
4.6 Niveau d’exposition acoustique par bande, L ()j . 5
E
5 Calcul de l’atténuation. 5
5.1 Atténuation totale par bande, A ()j . 5
tot
5.2 Divergence géométrique, A . 6
div
5.3 Absorption atmosphérique, A ()j . 6
atm,k
5.4 Atténuation due à l’emplacement du récepteur, Aj . 7
( )
rec
5.5 Sur-atténuation, Aj . 7
( )
ex,l
5.5.1 Généralités. 7
6 Grandeurs d’émission à la source . 9
6.1 Généralités. 9
6.2 Données préconisées d’émission à la source . 9
6.3 Normalisation des données d’émission à la source . 10
Annexe A (informative) Autres méthodes d'estimation du bruit émis par la source. 12
Bibliographie . 16


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ISO/TS 13474:2003(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité
technique peut décider de publier d'autres types de documents normatifs:
 une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans
un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des
membres votants du comité dont relève le groupe de travail;
 une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique
et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou
ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa
transformation en Norme internationale soit de son annulation.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/TS 13474 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 43, Acoustique, sous-comité SC 1, Bruit.
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ISO/TS 13474:2003(F)
Introduction
L’objectif de la présente Spécification technique est de définir des méthodes d’expertise pour le calcul des
niveaux acoustiques provenant de sources de bruits impulsionnels lointains. Elle a particulièrement pour but
l’évaluation du bruit environnemental et non l’évaluation des risques de dégâts pour les immeubles ou de
dommages pour les personnes et les animaux.
Ces méthodes impliquent l’utilisation de grandeurs mesurées et calculées et proposent le recours à des
relations empiriques et de techniques analytiques dans le cas où le mesurage est impossible ou peu pratique.
A chaque fois que différentes méthodes sont utilisables, elles sont classées dans l’ordre décroissant de
préférence et d’exactitude.
Les niveaux d’émission mesurés se rapportent uniquement aux conditions météorologiques et de sol relevées
au moment des mesurages. Ces niveaux acoustiques peuvent varier de façon significative lorsque ces
conditions changent. Afin d’obtenir un niveau moyen exact, il faut donc calculer la moyenne des données
mesurées dans diverses conditions.
La méthode de travail est comparable à celle de ISO 9613-2. Dans la méthode de travail de ISO 9613-2, le
niveau d’émission est calculé pour les conditions dites «par vent portant» et le niveau moyen à long terme est
estimé à l’aide d’un facteur de correction, C . Les événements acoustiques impulsionnels impliquent
met
cependant des niveaux de pression acoustique plus élevés et des fréquences plus basses. Les sons à basse
fréquence sont en principe moins atténués sur une distance donnée dans l’atmosphère que les sons à
fréquence plus élevée. À condition que le bruit de fond reste inchangé, il s’ensuit que les bruits impulsionnels
seront perceptibles sur de plus grandes distances et seront davantage affectés par les conditions
météorologiques et autres facteurs environnementaux.
Dans la présente méthode, le niveau d’émission moyen à long terme est exprimé sous la forme d’une
moyenne pondérée d’un certain nombre de conditions météorologiques. Les facteurs de pondération sont
donnés par la probabilité d’occurrence de chacune de ces conditions sur la période considérée et dans le lieu
étudié. Pour effectuer des calculs en utilisant les méthodes indiquées, il faut disposer d’une base de données
des fonctions de transfert acoustique et des paramètres de distribution statistique relatifs aux conditions
météorologiques et aux conditions de sol correspondantes.

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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 13474:2003(F)

Acoustique — Propagation des sons impulsionnels et
évaluation du bruit environnemental
1 Domaine d'application
La présente Spécification technique définit des méthodes d’expertise pour calculer l’émission acoustique
moyenne d’une série d’événements acoustiques impulsionnels dans le but d’évaluer le bruit environnemental.
Elle est applicable aux bruits impulsionnels se propageant sur de grandes distances (par exemple entre
0,5 km et 30 km) et provenant de sources du type tirs de mine, tirs d’artillerie et explosions de bombes avec
des explosifs conventionnels de taille moyenne (par exemple masse équivalente comprise entre 0,05 kg et
1 000 kg de TNT). Elle tient compte chaque fois que possible des conditions ambiantes en matière de
météorologie et de terrain.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 9613-1, Acoustique — Atténuation du son lors de sa propagation à l'air libre — Partie 1: Calcul de
l'absorption atmosphérique
ISO 9613-2, Acoustique — Atténuation du son lors de sa propagation à l'air libre — Partie 2: Méthode
générale de calcul
ISO 10843, Acoustique — Métrique et techniques pour le mesurage physique de bruits impulsionnels isolés
ou en courtes rafales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
pression acoustique instantanée
différence entre la pression instantanée totale en un point en présence d’une onde acoustique et la pression
atmosphérique en ce point
NOTE 1 Elle est exprimée en pascals.
NOTE 2 Adapté de l’ISO 10843.
3.2
bruit impulsionnel
bruit composé d’une courte impulsion isolée ou d’une série de courtes impulsions de pression acoustique
NOTE 1 La courbe pression/temps d’une impulsion isolée comporte une montée à la pression acoustique de crête
suivie par une décroissance de l’enveloppe de pression.
NOTE 2 Adapté de l’ISO 10843.
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3.3
événement impulsionnel
occurrence d’un bruit impulsionnel
3.4
explosion non confinée
explosion se produisant dans l’air sans qu’aucun récipient ou autre surface ne fasse obstacle au mouvement
du matériau ou du produit gazeux explosif
3.5
exposition acoustique
intégrale temporelle de la pression acoustique instantanée élevée au carré et pondérée en fréquence
NOTE 1 Elle est exprimée en pascals au carré secondes.
NOTE 2 La pondération en fréquence doit être spécifiée.
NOTE 3 Adapté de l’ISO 10843.
3.6
bande
plage des fréquences étudiées
3.7
exposition acoustique par bande
intégrale temporelle de la pression acoustique instantanée élevée au carré, pondérée en fréquence et filtrée
par bande
NOTE 1 Elle est exprimée en pascals au carré secondes.
NOTE 2 La bande de fréquence et le type de pondération en fréquence doivent être spécifiés.
3.8
niveau d’exposition acoustique par bande
dix fois le logarithme décimal du rapport de l’exposition acoustique par bande à l’exposition acoustique de
référence
NOTE 1 Elle est exprimée en décibels.

–10 2
NOTE 2 Dans l’air, l’exposition acoustique de référence est de 4 × 10 Pa ·s.
3.9
pression acoustique de crête
valeur maximale absolue de la pression acoustique instantanée pondérée en fréquence, relevée pendant un
intervalle de temps spécifié
NOTE 1 Elle est exprimée en pascals.
NOTE 2 Le type de pondération en fréquence doit être spécifié.
NOTE 3 Adapté de l’ISO 10843.
3.10
niveau de pression acoustique de crête
dix fois le logarithme décimal du carré du rapport de la pression acoustique de crête à la pression acoustique
normale de référence
NOTE 1 Elle est exprimée en décibels.
NOTE 2 Dans l’air, la pression acoustique de référence est de 20 µPa.
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NOTE 3 Le type de pondération en fréquence doit être spécifié.
NOTE 4 Adapté de l’ISO 10843.
3.11
vitesse directionnelle d’un son
vitesse des ondes sonores se propageant dans une direction spécifiée
NOTE Elle est exprimée en mètres par seconde.
3.12
profil directionnel de vitesse sonore
vitesse directionnelle d’un son exprimée en fonction de la hauteur
3.13
conditions au sol
ensemble des caractéristiques de réflexion et d’absorption du son par la ou les surfaces extérieures se
trouvant entre la source et le récepteur
3.14
sur-atténuation
atténuation dépassant celle qui est due à la divergence géométrique et à l’absorption moléculaire des ondes
sonores et tenant compte des effets sur la propagation des effets de réflexion du terrain ouvert plat censé
entourer le lieu de mesurage à la hauteur du récepteur
NOTE Elle est exprimée en décibels.
3.15
hauteur de la source
distance entre la source sonore et la surface du sol à l’endroit du mesurage
NOTE Elle est exprimée en mètres.
3.16
hauteur du récepteur
distance entre le récepteur et la surface du sol à l’endroit du mesurage
NOTE Elle est exprimée en mètres.
3.17
classe de sur-atténuation
ensemble combiné du profil directionnel de vitesse sonore, des conditions au sol, de la hauteur de source et
de la hauteur de récepteur, qui représente les conditions de sur-atténuation de la situation étudiée
4 Méthode de base
4.1 Généralités
Le but de la présente méthode est de fournir une grandeur à partir de laquelle évaluer le bruit
environnemental. L’ISO 1996-1 suggère un certain nombre de descripteurs de cette grandeur, dont beaucoup
peuvent être calculés par sommation des expositions acoustiques d'événements isolés, pondérées en
fréquence (et ajustées en niveau). La méthode traitée dans la présente Spécification technique se centre sur
le calcul d’une valeur représentative de l’exposition acoustique à un événement isolé applicable sur une
longue période de temps.
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4.2 Niveau de pression acoustique d’un événement isolé
Un certain nombre de paramètres jouent sur le niveau d’exposition acoustique à un événement isolé, chacun
ayant sa contribution propre. Certaines de ces contributions peuvent être connues avec exactitude par
mesurage, d’autres peuvent être mesurées ou estimées à l’intérieur d’une fourchette de valeurs, d’autres
encore ne peuvent être connues que par leur distribution statistique. Lors des mesurages de la propagation
du son, il a été observé, par exemple, que le niveau acoustique reçu d’une source fixe pouvait varier de
plusieurs décibels d’un moment à un autre, d’un jour à l’autre ou d’une saison à l’autre.
4.3 Probabilité d’occurrence
Pour permettre l’observation, le niveau d’exposition acoustique pondéré en fréquence d’un événement isolé,
L , exprimé en décibels, doit être considéré comme une variable statistique aléatoire de support U et de
wE
probabilité d’occurrence P(L = x) où x ∈ U. La probabilité d’occurrence présente les propriétés statistiques
wE
habituelles: elle est positive [P(x) > 0, x ∈ U], et sa somme Px( ) = 1.
∑
xU∈
4.4 Niveau espéré
Le niveau espéré d’exposition acoustique (ajusté) pondéré en fréquence, à un événement isolé, exprimé en
décibels, doit être calculé à partir de l’antilog moyen du niveau d’exposition à l’événement en question:

0,1 xK+
()
LP==10lgLx 10 dB (1)
()
wREE∑ w

xU∈
où
P est la probabilité d’occurrence;
x est le paramètre de sommation, en décibels;
U est le support statistique du niveau d’exposition acoustique à l’événement isolé, L , c’est-à-dire
wE
l’ensemble de toutes les valeurs qui peuvent être égales à L ;
wE
w est le type de pondération en fréquence, c’est-à-dire, pondération A ou pondération C par exemple;
K est un ajustement du niveau d’évaluation, le cas échéant, pour les bruits fortement impulsionnels
(voir ISO 1996-1).
NOTE La grandeur L est utilisable dans l’ISO 1996-1 comme niveau d’exposition acoustique (ajusté) pondéré en
wRE
fréquence à un événement isolé.
4.5 Pondération en fréquence
Le niveau d’exposition acoustique pondéré en fréquence, L , doit être calculé par sommation sur toutes les
wE
bandes, à l’aide de l’équation suivante:
N
band
0,1Lj + wj
() ()
E


L = 10lg 10 dB (2)
wE
∑

j=1

où
ième
L (j) est le niveau d’exposition acoustique par bande non pondéré, en décibels, dans la j bande
E
de fréquence;
ième
w(j) est la pondération en fréquence, en décibels, dans la j bande de fréquence;
N est le nombre de bandes de fréquence.
band
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Il est préconisé de retenir des largeurs de bandes d’un tiers d’octave.
La contribution à la sommation ci-dessus des bandes de valeur L (j) + w (j) inférieure de plus de 20 dB à la
E
valeur maximale doit être considérée comme non significative et ne doit pas entrer en ligne de compte. À
l’inverse, les sources sonores impulsionnelles produisant des composantes à basse fréquence, il doit être
vérifié avec soin qu’en dessous de 200 Hz, les bandes de fréquence ne s’écartant pas de plus de 20 dB du
niveau maximal de la bande sont bien retenues dans le calcul.
4.6 Niveau d’exposition acoustique par bande, L ()j
E
Le niveau d’exposition acoustique par bande, L (j), en décibels, provenant d’une source de bruit impulsionnel
E
située à grande distance (0,5 km à 30 km environ) est fonction de la position angulaire et s’exprime en
décibels; il doit être calculé à l’aide de l’équation suivante:
L jS=−j A j (3)
( ) ( ) ( )
E φ tot
où
ième
j est la j bande de fréquence;
S est le niveau d’exposition acoustique par bande, fonction de la position angulaire, à une distance
φ
de référence de 1 km (voir 6.3);
φ est la direction du lieu de réception par rapport au lieu de la source d’émission;
A est l’atténuation par bande, en décibels, notée pour les bruits impulsionnels se propageant de la
tot
source de bruit vers le récepteur.
NOTE 1 La direction φ peut comprendre l’azimut et l’angle d’élévation du récepteur dans le cas où l’angle d’élévation
n’est pas nul et peut également comprendre les angles d’orientation de la source pour les sources directionnelles qui
peuvent être réorientées pour chaque événement.
NOTE 2 Dans les cas complexes, l’exposition acoustique de la source peut comprendre les effets combinés de la
source et des écrans ou barrières absorbant ou reflétant le bruit situés près de la source et qui affectent la propagation.
Les conditions météorologiques peuvent affecter la perte par réfraction due à l’insertion des barrières ou des écrans et
demandent à être prises en compte séparément.
5 Calcul de l’atténuation
5.1 Atténuation totale par bande, A ()j
tot
L’atténuation totale par bande, A (j), en décibels, doit être calculée à l’aide de l’équation suivante:
tot
A j=+A A jA+ jA+ j (4)
( ) ( ) ( ) ( )
tot div atm,klrec ex,
où
A est l’atténuation, en décibels, due à la divergence géométrique (voir 5.2);
div
ième
A ( j) est l’atténuation, en décibels, due à l’absorption atmosphérique pour la k classe
atm,k
d’absorption atmosphérique;
A ( j) est l’atténuation, en décibels, due à la présence de toute surface autre que le sol plat (par
rec
exemple des collines, des murs, des banquettes ou des écrans ou barrières d’atténuation
acoustique) située à proximité du récepteur et qui affecte la propagation (voir 5.4);
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ISO/TS 13474:2003(F)
ième
A ( j) est la sur-atténuation, en décibels, pour la l classe de sur-atténuation due à tous les autres
ex,l

effets d’atténuation, y compris seulement le sol plat en dessous ou à proximité du récepteur
(voir 5.5).
Pour un événement isolé et quand toutes les propriétés de la source et du récepteur demeurent constantes,
seules l’absorption atmosphérique et la sur-atténuation peuvent varier. Compte tenu de ce fait, la probabilité
ième ième
d’occurrence est la probabilité conjointe de la k classe d’absorption atmosphérique et de la l classe de
sur-atténuation, c’est-à-dire:
PL ==x P .P (5)
()
waE ∑tm,klex,
kl,
L = x
( )
wE
5.2 Divergence géométrique, A
div
L’atténuation A , en décibels, due à la divergence géométrique doit être calculée en fonction de la dispersion
div
sphérique en champ libre à partir d’une source ponctuelle de bruit impulsionnel, à l’aide de l’équation
suivante:
Ad= 20lg /d dB (6)
( )
div 0
où
d est la distance séparant la source du récepteur, en kilomètres;
d est la distance de référence, égale à 1 km.
0
5.3 Absorption atmosphérique, A ()j
atm,k
L’atténuation due à l’absorption atmosphérique doit être calculée à partir d’une base de données des
températures et humidités atmosphériques, des coefficients d’atténuation par bande correspondants (voir
ISO 9613-1) et de leur probabilité d’occurrence.
Les conditions d’absorption atmosphérique doivent être réparties en un certain nombre de classes
conformément aux attributs suivants:
 N est le nombre de classes dans lesquelles les conditions d’absorption atmosphérique sont
atm
réparties;
 α ( j) est le coefficient d’atténuation atmosphérique par bande (voir ISO 9613-1), en décibels par
k
ième
kilomètre pour la k classe d’atténuation atmosphérique;
ième
 P est la probabilité d’occurrence de la k classe d’atténuation atmosphérique, normalisée
atm,k

N
atm
pour P = 1.
atm,k
∑
k=1
L’atténuation par bande, en décibels, due à l’absorption atmosphérique lors de la propagation sur une
distance donnée doit être calculée à l’aide de l’équation
Aj= α ( )d (7)
atm, kk
Pour des raisons d’exactitude, il n’est pas approprié de faire la moyenne arithmétique des atténuations
atmosphériques ou des coefficients d’atténuation; il n’est pas non plus approprié d’utiliser une valeur «type»
isolée de température ou d’humidité pour calculer l’atténuation.
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L’ISO 9613-1 donne un tableau des coefficients d’atténuation par absorption atmosphérique aux fréquences
égales ou supérieures à 50 Hz et pour une seule pression atmosphérique. Les formules données dans
l’ISO 9613-1 sont suffisantes pour calculer l’atténuation atmosphérique à d’autres fréquences et à d’autres
pressions atmosphériques statiques pour les besoins de la présente Spécification technique.
5.4 Atténuation due à l’emplacement du récepteur, Aj
( )
rec
L’atténuation, A , en décibels, due à la présence de surfaces autres que le sol plat (par exemple collines,
rec
murs, banquettes ou écrans et barrières d’atténuation du bruit) à proximité du récepteur, qui affectent la
propagation du bruit doit être calculée conformément à l’ISO 9613-2.
La grandeur A ( j) utilisée dans la présente Spécification technique équivaut à une perte d’insertion
rec
intermédiaire entre le cas d’un récepteur omnidirectionnel idéal placé au-dessus d’un sol plat et celui d’un
récepteur situé dans la situation la moins idéale possible. Dans le cas d’un récepteur idéal, A ( j) = 0 dB.
rec
La perte d’insertion due aux collines ou aux barrières est bien entendu fonction de la classe météorologique.
Dans les cas où l’objet protégé se trouve près du récepteur, il est toutefois possible d’évaluer la perte
d’insertion de façon approchée par la méthode de calcul indiquée dans l’ISO 9613-2 sans exiger un vent
portant.
5.5 Sur-atténuation, Aj( )
ex,l
5.5.1 Généralités
Le calcul de la sur-atténuation doit se faire en accédant à une table de profils directionnels de vitesse du son,
de conditions de sol, de hauteurs de source, de hauteurs de récepteur, de distances de récepteur ainsi que
de fonction de transfert acoustique par bande et de probabilités d’occurrence correspondantes. Les fonctions
de transfert acoustique doivent fournir une estimation de la sur-atténuation par bande pour la classe de sur-
atténuation correspondante (voir 5.5.2). Les probabilités d’occurrence doivent être évaluées à partir des
fréquences d’occurrence observées ou anticipées pour les profils directionnels de vitesse du son et des
conditions au sol contenus dans la base de données.
NOTE Une technique d’estimation des probabilités d’occurrence figure en référence [17].
La base de données sur la sur-atténuation doit être partagée en classes de sur-atténuation dont les propriétés
sont les suivantes:
 N représente le nombre de classes dans lesquelles les conditions de sur-atténuation sont
ex
réparties;
 A représente la sur-atténuation, en décibels, due aux effets combinés de la réfraction
ex,l
atmosphérique, de la réflexion du sol et de l’absorption du sol (voir 5.5.2 à 5.5.4);
N
ex
ième
 P est la probabilité d’occurrence de la l classe d’atténuation telle que P = 1.
ex,l ex,l
∑
l=1
5.5.2 Exigences relatives à la base de données
La base de données relatives à la sur-atténuation doit comprendre les dépendances fonctionnelles entre
profils directionnels de vitesse sonore, hauteurs de source et de récepteur, conditions au sol, distance du
récepteur et bande de fréquence. D’un point de vue pratique, la base de données doit être de dimensions
restreintes. Pour ce faire, il est possible de réduire les profils de vitesse, hauteurs de source et de récepteur,
conditions au sol et distances du récepteur à un nombre limité de possibilités, chaque possibilité représentant
une classe de sur-atténuation. La situation réelle étudiée (conditions ambiantes) peut alors être rapprochée
d’une classe figurant dans la base de données en comparant la classe en mémoire avec la combinaison la
plus proche de l’ensemble profil de vitesse, conditions au sol, hauteur de source, hauteur de récepteur et
distance du récepteur. Le nombre de classes de sur-atténuation doit toutefois être choisi suffisamment grand
pour que la variation de la sur-atténuation entre deux classes similaires ne dépasse pas l’incertitude maximale
désirée du niveau d’exposition acoustique.
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ISO/TS 13474:2003(F)
5.5.3 Profils directionnels de vitesse sonore
Les observations des conditions météorologiques ambiantes (locales) doivent être utilisées en tenant compte
de la variation du profil directionnel de vitesse sonore en fonction de la hauteur. Ce profil doit être calculé à
partir de la somme de la vitess
...