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第 十 三章 环境噪声 污染 与 防治� ． ４５ ８５ －�

近海风电场水下打桩噪声传播特性

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吉新磊 杨 红

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�丁 俊 王春峰�

( 上海海 洋大 学 海 洋科学 学 院 )�

摘 要 本文通过水听器监测近海风电场打桩施工过程中 的水下噪声 ， 并利用 ｍａｔ ｌａｂ 对监测数据处理�

分析 。 对打桩过程中 的噪声数据 的声压级进行时域和频域 的分析 ， 并和工程前海域的水下噪声频域声�

压级进行对 比分析 。 同时利用浅海传播 Ｍａｒｓｈ 和 Ｓｃｈｕ ｌｋｍ 半经验计算打桩源强 ( ２ １ ０ ． ２ ｄＢ ) 。 通过 ｍａｔ －�

ｌ ａｂ 数据的分析得出水下打桩过程 中产生的脉冲信号促使水下噪声瞬间增加 ， 并远距离无法衰减到原�

有的水下噪声环境 ， 对海洋生物产生一定 的影响 。 本文为水下打桩的研究提供依据 ， 并为进一步深人�

研究提供参考 。�

关键词 水下噪声 水下打桩 噪声传播 近海风电场�

１ 引 言�

海洋环境噪声指海洋中 由水听器接收到的除 自 噪声以外的一切噪声 ， 是水声信道中 的一种干�

扰背景场 ［ １ ］ ， 包括海面风浪 、 海洋生物活动 、 地震扰动 、 海上运输和勘探等 自 然和人为活动�

产生的声波 。 海洋环境噪声与海洋生物的生存 、 生长关系密切 ［ ２ ，�３ ］ 。 有些人为活动如水下爆�

破 、 打桩和油气勘探等产生的高强度噪声 ( 冲击波 ) 会对鱼类的听力 系统造成永久性伤害或直�

接导致死亡 ［ ４ － ６ ］ ， 而长期存在的低强度船舶噪声可能会使鱼类等海洋生物间交流 、 繁殖能力�

降低 ［ ７ ］ 。 因此 ， 进行海洋环境噪声来源和强度 的研究 ， 对于海水养殖业和 以海洋动物为主的�

海洋生物保护具有重要意义 ［ ８ ］ 。�

随着社会经济的不断繁荣 ， 沿海城市的涉海施工越来越多 ， 如跨海桥梁 、 海上风电场 、 船舶�

港 口 码头以及海上油气平台等 。 而在这些涉海工程中 ， 都会在海洋中产生各类噪声污染 ， 水下打�

桩是这些工程建设中 的常用施工手段 ， 同时也是除爆破等少数特殊作业外工程噪声中最强烈 ， 噪�

声污染最为严重的阶段之一 。 为促进我 国风 电产业持续健康发展 ， ２０ １ ２ 年 ７ 月 国家能源局发布�

了 《 风电发展

“

十二五

”

规划 》 ， 海上风电场越来越成为我国能源版图 中 的重要组成部分 。 我 国�

近海海上风电场的建设数量也在逐年增加 ， 海上风电场的风机打桩成为了 近海水下声环境的主要�

污染源 。 因此 ， 进行水下噪声传播的研究 ， 对海洋生物保护具有重要意义 。�

２ 水下打桩噪声传播�

海上工程对海洋环境有短时明显影响的是施工过程中 的桩柱打桩 ， 水下冲击打桩是海洋工程�

中一种典型的强噪声源 ， 其特点为高声源级 ， 单次冲击表现为脉冲式宽频波形 ， 而对于一根桩柱�

需要多次冲击才能完成作业 ， 因此表现为连续多个脉冲的脉冲 串 ( 即其具有频次性的特点 ) 。 水�

下打桩的声源便是整根桩柱 ， 当桩睡冲击桩柱时 ， 桩柱产生振动向外福射声波 ， 声波在水中可经�

过直达传播路径 ( ｄ ｉｒｅｃ ｔ�ｐａｔｈ ) 、 海表面反射路径 ( ｓｕｒｆａｃｅ�ｒｅｆｌｅｃ ｔｉ ｏｎ