海上风机噪声对海洋生物的影响研究.pdf

海洋开发与管理
2014年第10期
海上风机噪声对海洋生物的影晌研究
袁征
丽,王金坑
(?家海洋局第三海洋研究所厦门361005
摘
要:海上风电是未来沿海各国海上能源开发的重点。我国海上风电正处于起
步阶段,已建和规划中的风电场逐淅增多。国内对海上风电场环境影响研究,尤其是风机
噪声对海洋生物的影响研究几近空白。文章总结了近年来国外海上风电场运营过程中水下
噪声的基本概况,以及对海洋鱼类(游泳鱼类和底栖鱼类)、哺乳动物和底栖生物影响的研
究成果。就我国未来海上风电场建设规划,提出海上风电场运营期风机噪声研究的不足及
海洋生物听阈范圊硏究的缺乏,为我国制定海上风电项目环境影响评价规范提供科学参考,
并指出水下噪声对我国海洋生物影响的研究方向。
关键词:海上风机;噪声;海洋生物
以下就国内外已有研究做简要探讨。
1引言
2海上风机水下噪声
为成对全球气候变化和能源供成短缺
可再生能源的开发和利用逐渐受到各国政府
Richardson将噪声定义为损害有用信号的
的重视。风能,作为一种可再生能源,分接收,或者干扰动物正常行为的声音1。风机
布广泛,储量丰富;尤其是海上风能,相比噪声来源可分两类:一是气动噪声,山涡轮机
于陆地风能,在风速、风况和发电的年利用转子叶片产生;另一个是机械振动噪声,由风
小时数上都有明显的优势,月不占用土地资机周国空气运动、机箱内齿轮箱和发电机机械
源山。因此,海上风电的发展逐渐成为沿振动产生。其中,气动噪声通过空气传入水中,
海各国海上能源资源开发的重点。在欧洲,并随着风机转速的增加而增强。机箱内的机械
海上风电起步较早,发辰迅速,尤其是北欧,振动噪声则取决于风能转化过程中机械的精细
如英国、荷兰、徳国、丹麦等4。大多数海程度,也是随着风速增大而增强;不仅如此,
风电场都建在浅水区,但因该区域海洋生随着时问的推移,部件磨损引起的振动逐渐加
产力较高,是各种海洋生物近岸海域的栖息强,会导致噪声强度越来越大121,2
地,所以大型风力渴轮机的运行对海洋生态
Nedwell T认为风机噪声传入水中分3种途
环境的影响不容忽视5。近年来,国内外径:空气传播、桩体振动引起的水下传播、栟
许多学者从不同方面对此展开了相关研究,基底部振动引起的底质传播(图1)。其中,第
如风力涡轮机水下噪声对鱼类听力范围及行
种途径,由桩体振动引起的声波水下传播起
为生理反应的探讨1;对海洋哺乳动物的主导作用
听力范围及行为反应「1,131”研究:对底栖生
在对海上风机运行噪声的测量研究中,多
物的影响研究3201-等。但总体上我国关于数是在距离风机一定距离处,将水听器直接放
海上风机运行噪声对海洋生物的影响研究还入水下进行测量
且在大多数情况下
比较少,使得海上风电场环境影响监督与管海上风电场的整体运行噪声很接近单个风机的
理尚显不足。
运行噪声20·。然而,也有学者认为风机数
X基金项目:国家游洋局环保业务性课题“国家海洋环境保护与监测”
第10期
袁征,等:海上风机噪声对海洋生物的影响研究
对海洋生物的影响
海上风电场的建设期和退役期对海洋生物
的影响只有短短儿个月的时间,而在长达数十
年的运营期中,风机噪声对海洋生物的影啊会
空气传播
空气传播
是长期和累积性的。目前,对海洋生物的研究
动结构休
重点集中在风机噪声对海洋鱼类和海洋哺乳动
物的影响研究:包括海洋鱼类对风机噪声探测
范围的确定、噪声导致鱼类的行为和生理反应
研究等;对海洋乳动物的研究主要是风机运
行噪卢引起的哺乳动物行为反应,如逃离噪声
纲1风力涡轮机水下噪卢传播途径
源、增加回波定位频率等。多数研究表明风机
噪声可能会对海洋鱼类和哺乳动物产生一定的
量的增加会导致噪声水平的增大。因此,为
影响,但不公造成不良生埋反应及听力损伤;
保证风机运行噪声基础数据对海洋生物影响研
同时,也有研究认为海洋生物可以很好地适应
究的可靠性与真实性,建议在研究过程中采用
风机噪声,而不产生有害影响。相比较而言,
风电场整体噪声的实际测量值
对海洋底生物的噪声影啊研究则较少,且对
风电场在运行过程中产生的噪声多为窄频
其是否存在影响仍有争议
噪声,频率小于1kHz,多数集中在700Hz以
内,其声音频谱通常与风机性能有关而与其他
1对鱼类的影响
条件无关2?。图2依据不同条件,各研究者
海上风机噪声对鱼类的影响研究,首先是
对海上风电场的噪声测量值,推算出距离噪声鱼类对风机蟆声可探测范围的确定,其次是风
源1m处的噪声声压水平”。从图2中可以看机噪声对鱼类的行为和生理的反应研究
出:不同海上风电场运行期水下噪声的测量值
们类的听國范国在不同物种问存在较大差
可能会由于风速、测量记录条件、噪声辐射方异,一般在30~1000Hz,最佳听力范为
向等不同而略有差异,但均在一定范围内。
100~~400H
依据鱼类的听力敏感度
可将其分为听力感种和非听力敏感种,不同
Itg runden 13 mis
I/
Bocksligcn 8 mis
种对风机运行噪声的探测范不同,就目前的
OCKSI
5 I,'s
-ー.でgeI:id5m
研究显示,鱼类的最大探测距离为0.5
5kmr325:。其中,听力敏感种,如大西洋鳕
三2誉显区
( Gradus morhua)和鲱( Clu pea harang4s)对风
机运行噪声的探测距离为4.6~13km;非听
力敏感种,如比目鱼( Limanda limanda)和
大西洋鲑( Salmo salar)对噪声的探测距离为
1000
频率/Hz
0.5~1km;金伯( Carassius auratus)的探测范
E 2 Westerberg (1994: Nogersund 5 m/s), Degn
为15~25km。当噪声源处于鱼类可听区范制
(2000: Bockstigen 8 m/s and Vindeby 13 m/), Frist
内,可能引起鱼类的行为或尘理反应。
edt et al. (2001: Bockstigen 5m/s) fll Ingemansson
鱼类的行为反应研究主要是利用超声波遥
(2003: Uterunden13m/s)测量的风机噪声声源级。感来观测其是否改变游冰行为,或者对比风也
噪卢级:背景噪卢级依据 Piggott(1964)在水深40~场内外、风电场内风机运行和停止时的拊获
50m处的测量值
率,米判断其是否具有逃离噪声源的倾向
等10:3,251。研究表明,当鱼类在风机运行过程