《水下噪聲》課件

水下噪聲歡迎參加關(guān)于水下噪聲的深入探討。本次演講將揭示海洋中隱藏的聲音世界，探索其對(duì)海洋生態(tài)的影響，以及我們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。目錄水下噪聲概述噪聲來源與影響監(jiān)測(cè)與建模治理措施與政策水下噪聲的定義人為噪聲由人類活動(dòng)產(chǎn)生的聲音，如船舶、海洋工程等。自然噪聲由自然現(xiàn)象產(chǎn)生的聲音，如海浪、風(fēng)聲、海洋生物等。頻率范圍通常在10Hz到200kHz之間，覆蓋多種海洋生物的聽覺范圍。水下噪聲的產(chǎn)生原因船舶活動(dòng)各類船只的發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳等產(chǎn)生的噪聲。海洋工程海上鉆井、風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)等產(chǎn)生的噪聲。生物活動(dòng)海洋生物如鯨類、蝦類等發(fā)出的聲音。自然環(huán)境海浪、風(fēng)暴、地震等自然現(xiàn)象產(chǎn)生的噪聲。船舶噪聲主要來源螺旋槳空化發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)船體與水的摩擦影響因素船舶大小航行速度裝載情況海洋工程噪聲1勘探階段使用聲波探測(cè)設(shè)備，產(chǎn)生高強(qiáng)度脈沖聲。2施工階段打樁、鉆井等活動(dòng)產(chǎn)生持續(xù)性強(qiáng)噪聲。3運(yùn)營(yíng)階段海上平臺(tái)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生長(zhǎng)期低頻噪聲。生物噪聲自然環(huán)境噪聲海浪產(chǎn)生持續(xù)的背景噪聲，頻率范圍廣。降雨雨滴撞擊水面產(chǎn)生高頻噪聲。地震海底地震活動(dòng)產(chǎn)生低頻強(qiáng)噪聲。冰山極地地區(qū)冰山移動(dòng)和碰撞產(chǎn)生獨(dú)特噪聲。水下噪聲對(duì)海洋生物的影響1行為改變2通訊干擾3聽力損傷4生理應(yīng)激5棲息地喪失水生動(dòng)物的聽覺特點(diǎn)廣泛的聽覺范圍從低頻到超聲波，不同物種有不同特點(diǎn)。聲波定位能力某些物種如海豚可利用聲波進(jìn)行導(dǎo)航和捕食。遠(yuǎn)距離通訊大型鯨類可通過低頻聲音進(jìn)行數(shù)百公里的通訊。敏感的聲音感知許多魚類通過側(cè)線感知水中的聲波變化。水下噪聲對(duì)海洋哺乳動(dòng)物的影響聽力損傷長(zhǎng)期暴露于強(qiáng)噪聲可能導(dǎo)致暫時(shí)或永久性聽力損失。行為改變?cè)肼暱赡軐?dǎo)致遷徙路線改變、攝食行為減少。通訊干擾人為噪聲可能掩蓋重要的社交和繁殖信號(hào)。擱淺風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)烈噪聲可能導(dǎo)致鯨類失去方向感，增加擱淺風(fēng)險(xiǎn)。水下噪聲對(duì)魚類的影響1聽力損傷強(qiáng)噪聲可能損壞魚類的聽覺器官。2生理應(yīng)激噪聲可能導(dǎo)致魚類應(yīng)激反應(yīng)，影響生長(zhǎng)和繁殖。3行為改變?cè)肼暱赡芨淖凈~類的游動(dòng)模式和覓食行為。4種群分布長(zhǎng)期噪聲可能導(dǎo)致魚類種群分布發(fā)生變化。水下噪聲對(duì)海洋無脊椎動(dòng)物的影響甲殼類噪聲可能影響蟹類和蝦類的生長(zhǎng)和蛻殼。頭足類噪聲可能干擾章魚和魷魚的捕食行為。珊瑚蟲噪聲可能影響珊瑚的幼體定居和生長(zhǎng)。棘皮動(dòng)物噪聲可能影響海膽和海星的生理功能。水下噪聲對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響1個(gè)體水平影響單個(gè)生物的生理和行為。2種群水平改變種群分布和數(shù)量。3群落水平影響物種間的相互作用。4生態(tài)系統(tǒng)水平改變整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。水下噪聲監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)目的評(píng)估噪聲污染程度識(shí)別主要噪聲源研究噪聲傳播特性為政策制定提供依據(jù)監(jiān)測(cè)挑戰(zhàn)海洋環(huán)境復(fù)雜多變?cè)O(shè)備需長(zhǎng)期水下工作數(shù)據(jù)量大，處理復(fù)雜噪聲源識(shí)別困難水下噪聲監(jiān)測(cè)的主要方法1固定站點(diǎn)監(jiān)測(cè)在關(guān)鍵區(qū)域設(shè)置長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)站，連續(xù)采集數(shù)據(jù)。2移動(dòng)平臺(tái)監(jiān)測(cè)利用船只或無人艇進(jìn)行大范圍巡航監(jiān)測(cè)。3聲學(xué)浮標(biāo)陣列布設(shè)多個(gè)同步監(jiān)測(cè)浮標(biāo)，實(shí)現(xiàn)聲源定位。4水下機(jī)器人監(jiān)測(cè)使用AUV或ROV進(jìn)行靈活機(jī)動(dòng)的監(jiān)測(cè)。水下噪聲監(jiān)測(cè)設(shè)備水下噪聲源強(qiáng)及指標(biāo)噪聲源頻率范圍典型聲壓級(jí)大型商船10-1000Hz180-190dBre1μPa@1m海上風(fēng)機(jī)50-500Hz150-180dBre1μPa@1m地震勘探10-300Hz220-260dBre1μPa@1m軍用聲納100-500Hz200-235dBre1μPa@1m水下噪聲建模方法射線聲學(xué)法適用于高頻聲波，計(jì)算效率高。正態(tài)模態(tài)法適用于低頻聲波，考慮水平分層結(jié)構(gòu)。拋物線方程法適用于中頻聲波，可處理水平變化環(huán)境。有限元法適用于復(fù)雜環(huán)境，但計(jì)算量大。水下噪聲預(yù)測(cè)模型傳播損失模型考慮幾何擴(kuò)散、吸收衰減等因素，預(yù)測(cè)聲波傳播過程中的能量損失。環(huán)境噪聲模型綜合考慮各種噪聲源，預(yù)測(cè)特定海域的背景噪聲水平。累積影響模型評(píng)估多個(gè)噪聲源共同作用下的總體噪聲水平。生物影響模型預(yù)測(cè)不同噪聲水平對(duì)海洋生物的潛在影響。水下噪聲治理措施1源頭控制2傳播途徑控制3接收端保護(hù)4管理措施5監(jiān)測(cè)評(píng)估船舶噪聲治理螺旋槳優(yōu)化改進(jìn)螺旋槳設(shè)計(jì)，減少空化噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)隔振采用先進(jìn)的隔振系統(tǒng)，減少機(jī)械噪聲傳播。船體聲學(xué)處理使用吸聲材料和減振結(jié)構(gòu)，降低船體輻射噪聲。航速管理在敏感海域降低航速，減少噪聲排放。海洋工程噪聲治理氣泡幕技術(shù)在施工區(qū)域周圍布設(shè)氣泡幕，吸收和散射聲波。靜力壓樁替代傳統(tǒng)沖擊打樁，大幅降低施工噪聲。聲學(xué)警告設(shè)備在施工前使用聲學(xué)驅(qū)散裝置，避免海洋生物進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。時(shí)間管理避開海洋生物繁殖季節(jié)進(jìn)行高噪聲作業(yè)。水下噪聲污染控制標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家/組織適用范圍限值要求美國(guó)海洋哺乳動(dòng)物120-180dBre1μPa歐盟海洋生態(tài)系統(tǒng)不超過背景10dB澳大利亞鯨類保護(hù)160dBre1μPa@1kmIMO商船噪聲建議值，非強(qiáng)制國(guó)際上水下噪聲污染治理的政策與法規(guī)12008年歐盟發(fā)布《海洋戰(zhàn)略框架指令》，將水下噪聲列為海洋環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)之一。22014年IMO發(fā)布《商船水下輻射噪聲減少指南》，提供自愿性建議。32019年聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)14.1將減少海洋污染（包括噪聲）列為全球目標(biāo)。國(guó)內(nèi)水下噪聲污染治理的政策與法規(guī)研究階段我國(guó)水下噪聲污染防治工作仍處于起步階段，尚未制定專門的法規(guī)。相關(guān)法律《海洋環(huán)境保護(hù)法》《漁業(yè)法》等法律對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)有原則性規(guī)定。技術(shù)規(guī)范已發(fā)布部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如海上風(fēng)電場(chǎng)噪聲評(píng)價(jià)導(dǎo)則等。未來展望正在加快水下噪聲污染防治的立法和標(biāo)準(zhǔn)制定工作。水下噪聲治理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)智能化利用AI優(yōu)化噪聲控制策略。精準(zhǔn)化開發(fā)高精度噪聲源定位技術(shù)。集成化多種減噪技術(shù)協(xié)同應(yīng)用。生態(tài)友好開發(fā)對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)影響最小的減噪方案。水下噪聲防控的關(guān)鍵技術(shù)聲學(xué)隱身開發(fā)新型聲學(xué)超材料，實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)的聲學(xué)隱身。主動(dòng)降噪利用反相位聲波抵消原有噪聲，適用于低頻噪聲控制。聲學(xué)超材料設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)材料，實(shí)現(xiàn)聲波的定向傳播或吸收。仿生設(shè)計(jì)借鑒海洋生物的靜音特性，優(yōu)化水下裝備設(shè)計(jì)。水下噪聲防控的應(yīng)用案例總結(jié)1問題嚴(yán)重性水下噪聲污染對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成廣泛影響，亟需重視。2多方合作需要政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)共同努力，制定和實(shí)施有效的防控措施。3技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)開發(fā)新型噪聲控制技術(shù)，提高防控效