根據國家市場監督管理總局（國家標準化管理委員會）2024年第9號公告，GB/T 44042-2024《船舶水下輻射噪聲測量方法》國家標準正式批準發布，該標準將于2024年9月1日起正式實施。
- 標準制定背景
隨著世界工業的發展，海洋運輸越來越繁忙，水下噪聲級逐年呈上升趨勢，對海洋生物尤其海洋哺乳動物的生存環境造成巨大破壞。1975年，美國海軍開始測量貨船的窄帶譜，通過測量一艘基準商船建立精確地商船噪聲參數模型，然后測試多艘商船來發展此參數模型使其適用于世界上大多數商船。通過回歸分析，得到航速、吃水、馬力、船長及主機類型等工程參數與輻射噪聲源級之間的擬合關系。2004年，美國伍茲霍爾海洋研究所海洋政策中心McCarthy出版了水下噪聲的國際章程，建立法律和標準來限制海洋噪聲污染。IMO海洋環境保護委員會的最終目的將制定噪聲分級認定制度，促使政府機構、船級社推進新造船采取降噪措施，取得靜音標志。在IMO新版水下噪聲指南草案的征求意見稿中，明確提出要對船舶水下噪聲進行分級認定，參考CII分級方法。這是將水下噪聲排放提上強制性要求的關鍵一步。因此我國造船業將面臨巨大的挑戰，以應對水下噪聲排放限制政策。我國尚未能夠積累足夠的水下噪聲數據以支撐應對IMO分級政策，與當年艙室噪聲政策相比，研究基礎更為薄弱，這個政策趨勢對造船業、研究機構都帶來了更大的挑戰。對海事管理也提出了諸多挑戰。保障我國造船業、海上航運貿易進出口是應對IMO水下噪聲政策的主要目的，針對越來越緊迫的形勢，需要我國在這個方面投入更多的研究力量。
2007年，美國在IMO 海上環境保護委員會（MEPC） 57提出要研究航運噪聲對海洋生物影響；2014年IMO發布了第一版水下噪聲指南MEPC.1/Circ 833；2019年，澳大利亞等國在MEPC 75提出要審查第一版指南；研究調查表明，沒有跡象表明這些指導方針已經產生了任何影響。由于目前尚未制定減輕船舶持續水下噪聲的全球法規，因此噪聲緩解措施僅適用于某些情況或特定目的。2021年開始，各國和非政府組織向IMO船舶設計與建造分委會（SDC） 8提交了有關船舶水下噪聲審議文件，為了了解國際航運界對2014年準則的接受和認識，由加拿大世界野生動物基金會（WWF）、美國航運商會和加拿大交通部組成的指導委員會監督了Environics Research和世界海事大學在2019年的一項研究。雖然該研究的樣本量很小，但參與者對2014年指南的普遍認識，同時表明2014年指南并未被廣泛用于改變船舶設計以減少水下船只噪聲。該工具的非監管/非強制性，缺乏證明水下船舶噪聲影響的測量規范和數據，以及對變更可行性的懷疑被確定為采用2014年指南和考慮船舶緩解技術的主要障礙。與會者認為，需要提高對這一問題的認識，投資于衡量，啟動新技術的試驗，傳播關于影響的研究，并采取監管/財政激勵措施，作為可能的解決辦法。2021年6月，國際海事組織同意“開始進一步研究船舶的水下噪聲”。一些成員國和非政府組織已經提出了審查《指南》的提案和關于減少水下噪聲的信息，2021年，MEPC 76同意審查并更新第一版指南，并由SDC 8 成立通訊組開展新版指南修訂工作。國際海事組織船舶設計和建造小組委員會SDC 9將在2023年1月23日至27日之間討論這些建議。經過3輪意見反饋與修改，SDC 8 水下噪聲通訊組已經于2022年9月形成了新版指南的初稿。
歐洲在海洋噪聲環境監測及對海洋生物的影響方面開展了一系列研究，先后實施了以下項目：ACCOBAMS （1996-2022）關于在黑海地中海海洋和鄰近大西洋地區鯨魚類保護的協議；ASCOBANS （1992-2022）關于保護波羅的海和北海小鯨類的協議；OSPAR （1972-2022）保護東北大西洋海洋環境公約；AQUO （2012-2015）船舶噪聲降噪實現安靜海洋；SONIC （2012-2015）抑制水下空化噪聲（MARIN牽頭）；BIAS（2012-2017） 波羅的海聲學景象信息；SATURN （2021-2025）研究由船舶和其他船只引起的水下輻射噪聲問題的解決方案。美國NOAA 制定了海洋噪聲戰略路線圖、修訂了保護瀕危野生動物的政策，加拿大則通過開展ECHO項目加強鯨類動物棲息地和觀察。國際海洋勘探理事會 (ICES)于1995年209號聯合研究報告，首次提出了科考船水下噪聲限值曲線。
為了評估船舶航運水下噪聲對海洋生物生存的不利影響，能夠準確衡量船舶航運引起的水下輻射噪聲成為一項首要研究課題。美國國家標準學會（ANSI）于2009年發布了國際上首個民船水下噪聲測量標準（ANSI/ASA S12.64）,英國物理實驗室（NPL）于2014年發布了水下噪聲測量良好實踐指南（GPG 133）；國際拖曳水池會議（ITTC）先后于2014年、2017年、2021年發布并更新了“75-04-04-01實船水下噪聲測試指南”；國際標準化組織（ISO）于2013年開始船舶水下噪聲測試相關標準的制定，先后啟動了針對深水域輻射噪聲測量方法（ISO 17208-1，2013～2016）、深水域輻射噪聲源級修正方法（ISO 17208-2，2015～2019）、淺水域輻射噪聲測量方法（ISO 17208-3，2021～）等3個國際標準制定項目；先后有7家船級社（DNV-GL、BV、CCS、RINA、ABS、LR、KR）發布了民船水下噪聲測量指南及規程，并進一步提出了限值標準。
一直以來，我國缺乏商船水下噪聲測試規范和標準，同時也缺乏面向船舶設計單位、船廠以及船級社等機構以降低船舶水下噪聲為目標的設計評估指導性文件和準則。我國作為世界上重要的造船大國，有必要在這些方面開展研究，跟進國際標準，同時為船舶工業滿足水下噪聲公約提供技術支撐。我國早先出臺的船舶水下輻射噪聲測量標準都是國家軍用標準，最早頒布的是GJB 《艦船水下輻射噪聲測量方法》，后來先后于1996年和2021年進行修訂。我國在商船水下噪聲領域緊跟國際步伐，參與了ISO 17208-1與17208-3的編制，并主導了ISO 17208-2的編制，參與了ITTC實船水下噪聲測試指南的編制，同時CCS是國際上首批出臺水下噪聲測量指南的船級社之一。在國內標準制定方面，等同翻譯ISO 17208-1并于2022年發布了國家標準GB/T 41311.1聲學 描述船舶水下噪聲的量及其測量方法 第1部分：用于比對目的的深水精密測量要求，同時為了滿足我國淺水域測量的實際測量需求，制定了國家標準GB/T 44042-2024《船舶水下輻射噪聲測量方法》。
- 船舶水下輻射噪聲測量關鍵技術
對于深水域中的船舶水下噪聲測量，可以忽略海底的反射，但應考慮海面的反射。由勞埃德鏡像效應引起的傳播損失可以通過經驗公式進行修正。
淺水域水下輻射噪聲傳播受到海面與海底反射的影響，基于傳統單水聽器方法進行淺水域船舶水下輻射噪聲源級測量相比深水域測量面臨三個問題：首先，淺水域聲場中復雜的聲場分布特征導致使用單個水聽器測量會在某些頻率范圍內造成很大的偏差；其次，傳播損失系數比深水中的傳播損失系數小，這是因為聲音在海面和海底邊界處反射，聲能量在淺水波導中傳播受到約束，考慮到有一些能量傳輸到底部，淺水域傳播損失系數一般在10到20之間；最后，水聽器位于水面附近，由于淺水深度，水面反射將對傳播起很大作用。仿真結果表明，水聽器陣列平均傳播損失輸出，在高于100 Hz的高頻區域將頻譜放大至恒定，但是對于低于100 Hz的頻率區域，始終存在低頻截止效應，傳播損耗大于高頻。
為了克服淺水域測量存在的問題，GB/T 44042-2024《船舶水下輻射噪聲測量方法》基于淺水域聲場分布特征與傳播損失規律，提出一種工程化的基于垂直聲陣的多距離實測傳播損失的淺水域船舶水下輻射噪聲源級推算方法，在淺水域測量船舶水下輻射噪聲源級時剝離界面反射的影響，利用不少于3個正橫距離分析該海域的傳播損失系數，結合剝離水面勞埃德鏡像效應的修正公式，得到自由場環境下船舶水下輻射噪聲源特性。
- 標準主要內容
GB/T 44042-2024《船舶水下輻射噪聲測量方法》由中國船舶科學研究中心、中國船級社上海規范研究所、中國船舶及海洋工程設計研究院、杭州應用聲學研究所、中國人民解放軍91388部隊等單位聯合編制完成。
GB/T 44042-2024《船舶水下輻射噪聲測量方法》規定了在海洋或湖泊環境條件下，進行船舶水下輻射噪聲測量的儀器設備、測量要求與測量過程、數據處理方法。本文件適用于航行狀態的水面船舶水下輻射噪聲測量，包括有人駕駛和無人駕駛，其他水中航行體航行狀態的水下輻射噪聲也可參照適用。本標準同時提出了輻射噪聲源級的測量分析方法，相比輻射噪聲級，深水域測量的輻射噪聲源級考慮了海面勞氏鏡像相干效應引起的偏差，淺水域測量的輻射噪聲源級考慮了海面與海底反射引起的傳播損失變化。
- 標準的作用和意義
GB/T 44042-2024《船舶水下輻射噪聲測量方法》的建立有利于國內商船水下輻射噪聲水平與國際接軌，采用更為標準的測量方法來檢測自身噪聲水平，提供更加準確的水下輻射噪聲檢測數據，對未來應對IMO在水下輻射噪聲方面的強制性要求提供良好的技術支撐。
來源：船舶科學研究中心
