海上风电场噪声对海洋环境的影响

由于风机运转噪声对周围环境的影响不容忽视，对于陆上风电，距风机机位较近的地区不利于生活及工作。风机噪声问题已成为陆上风电场选址的制约因素之一，并且经研究，《环境影响评价技术导则声环境》中的点声源距离衰减计算公式并不完全适用于风机噪声值预测，这对于陆地风机的选址造成了更大的影响。

海上风电场的建设将产生海洋噪声污染，对工程海域的生态环境带来一定的影响，特别是施工期和运营期水下噪声对海洋生物的影响。在建设期，打桩施工会向水下辐射较高强度、宽频带的噪声，对海洋哺乳动物和石首鱼科鱼类造成一定程度的影响；在运营期，由于风机的运转和机舱内的机械振动均会带来水下噪声，且这个过程是海上风电场整个生命周期中最长的一个阶段，将对风电场水域环境产生长期影响。而且海上风电场在施工期和运营期产生的水下噪声对海洋生物的影响评估目前在全世界范围内仍显不足。因此，为了加强对海洋环境和生物资源的保护，开展对风电场噪声传播的研究工作势在必行。

施工期风电场噪声影响分析

1噪声源分析

施工期噪声源主要包括以下两类：

(1) 施工机械

施工现场的各类机械设备包括：混凝土搅拌车、打桩机、两栖挖掘机、装载机、挖掘机、推土机、建筑用塔、振动平碾机、蛙式打夯机、振捣器、电气接线埋设噪声等。其中，最显著噪声来源为水下冲击式打桩机，水下冲击式打桩的声源强度很大，产生的噪声形式为脉冲式，而且打桩是一个连续的过程，因此表现为一个连续的脉冲式噪声波形。施工打桩噪声为海上风电场施工过程中的最大噪声源，且在声污染排放中所占比例远大于其他噪声源。

(2) 运输船只、车辆

海上风电场施工运输包括陆上运输和海上运输，陆上运输需要汽车，海上运输需要船只，这些汽车船只也会对海洋噪声产生影响，特别是船只，将对施工海域产生强度很大的水下噪声。船舶噪声主要包括内部的机械噪声和船只底部的螺旋桨噪声，当船只的速度较小时，内部的机械噪声为船只水下噪声的主要来源；当船只速度较高时，船只底部的螺旋桨噪声在船舶水下噪声中占很大比例。

2施工期噪声对海洋生物的影响

施工期噪声对海洋生物会带来许多影响，目前我国尚未制定水下声环境的评价标准，也尚未颁布海洋噪声对海洋哺乳动物或鱼类可承受的噪声声压级标准。根据美国国家海洋渔业局现行采用的（过渡性）保护门限值和国内外的海洋生物水下噪声耐受性研究成果，得到部分海洋生物噪声耐受阈值，见表1。

表1 部分海洋生物耐受阈值

为有效预测和减少海上风机噪音带来的危害，有学者通过模拟预测结果预测其打桩施工时的影响范围，结果如表2所示，计算部分海洋生物在单个风机桩基在撞击式施工时所对应的影响距离，预测水深在1.5m、5m、10m和15m 处时，应确立对海洋哺乳动物行为产生干扰的警告区域范围为500m、150m、150m和500m，故选择最大值500m作为对海洋哺乳动物行为产生干扰的警告区域范围，同理，选择2500m作为石首鱼科安全距离。

表2 风机桩基施工安全距离

运营期风电场噪声影响分析

海上风电场在运转过程中可能产生两类噪声：一是风机叶片的转动，在空气中产生气动噪声；二是机组内部的机械运转产生噪声：风机叶片带动齿轮箱和发电机转动过程中，机械传动会产生振动（包括轮毂中活动部件的机械噪声）并通过风轮机相应结构辐射到水中。这两类噪声传播路径下图所示。

噪声传播方式

噪音传播途径主要分三种：第一种是风机叶片的空气动力噪声和机舱内机械振动通过空气传入水中，这部分噪声由于水气界面的存在，极大的阻碍了空气噪声向水中的传播，另外风机机舱通常高度为90m，在距离风机水平距离21m以外空气噪声在水界面发生全反射，能量无法传入水中，因此第一种途径传入水中的噪声很微弱，可以忽略；第二种是机舱的机械振动噪声导致桩体的结构振动通过风机的塔筒和桩基在水中的部分传入水中，这部分是运营期水下噪声的主要来源；第三种是桩体结构振动噪声通过桩基传到海底，再由海底辐射回水中，声波从一种介质进入另一种介质时会发生反射和透射，反射系数和透射系数与介质特征阻抗有关。由于空气的特征阻抗远远小于水的，因此，空气声波入水时，会发生全反射，透射入水声波强度可近似为零。通过海底传播的噪声大小由海底沉积物类型决定，而结构振动辐射入水的噪声，传播距离最远，强度最大，是海上风电场产生水下噪声的主要来源。

有学者分析了在风电工程建设不同时期下的海洋水环境、生物环境和底栖环境的环境状况，结果表明：多个风电场建设会造成区域海洋水环境一定程度的降低，水质污染因子超标率增加；海上风电工程对浮游生物的影响较大，施工建设行为会造成浮游生物损失；对底栖生物的影响是长期不可逆的，主要和风电场规模和其占海面积有关；海上风电工程建设对近岸海域和风电场附近海域的影响较大，离岸较远的区域环境状况受影响较小。此外，研究表明，仅仅是在一个海域的风电场降低噪音，海豚每年减少1%的风险就会降低66%。由此可见，降低噪音，风电场对海洋生物的影响能够得到有效缓解。

建议措施

从可持续发展和生态友好的角度，提出以下几点针对海上风电项目的对策与建议以减轻海上风电项目对海洋环境的影响：

1、调整开发尺度和规模。谨慎地进行海上风电建设，减缓海上风电场建设速度和降低建设规模。同时，近岸海域生态环境较为敏感、脆弱，建议在等深线为-15米以外的近海区域内进行海上风电建设。

2、加强施工监管。国外海上风电场发展起步早，对于打桩施工的监管也较为成熟，总体上在安全区的划定和缓冲措施的规定上比较完善。我国现在还未出台较为完善的打粧施工管理及保护规范，可以结合国外成熟的打粧相关协议以及我国自身海洋环境的特点，设立相对明确、具有可操作性的管理措施，帮助完善打桩施工的监管。

3、合理安排施工期。海上风电场建设会造成海洋浮游生物受损，评价结果表明春季施工对浮游生物的影响很大，因此在选择施工期时应尽量避免在春季进行，将主要的施工行为安排在秋季，减少对海洋生物的影响。

4、采取底栖生物补偿措施。海上风电场对区域底栖生物具有毁灭性影响，风机基础、海底电缆敷设均破坏了原有的海洋底栖环境，造成底栖生物损失，这种影响是长久而不可逆转的。所以应当制定底栖生物定期增殖放流计划，以恢复区域海洋底栖生物量水平，保证底栖生物群落结构的稳定。

结语

海洋生态系统是一个动态系统，不同生物群落相互依存，其中任何一个种群发生变化都可能引起其他生物种群的巨大变化。因此，研究海上风电场施工、运营过程中的噪声对海洋生物的影响具有重要意义。然而，与发达国家相比，我国海上风电起步较晚，对海上风电场施工、运营过程中的水下噪声缺乏监测，同时对海洋生物的听阈范围研究较少。因此，在总结国外研究成果的基础上，有必要对我国海上风电场开发过程中的水下噪声进行跟踪监测，同时对不同海域重点生物的听阈范围展开研究，推算出重点生物对风机噪声的探测范围，并对其行为反应开展适当的实验研究，为有效保护海洋生物提供科学的理论依据。