Nieuw licht op onderwatergeluid door offshore heien

TU Delta, november 2015

Offshore-windmolenparken zijn bedoeld om op een milieuvriendelijke manier elektriciteit op te wekken. Het geluid dat tijdens de bouw van offshore constructies in het onderwatermilieu opgewekt wordt, kan echter een ernstige bedreiging voor het leven in zee zijn. Het vinden van betere manieren om dit geluid te meten en te analyseren is het onderwerp van het proefschrift van promovendus Apostolos Tsouvalas, getiteld: 'Underwater noise generated by offshore pile driving' (Onderwatergeluid bij offshore heien).

Elastische golven

Tijdens het offshore heien raakt een hydraulische hamer de top van een heipaal en veroorzaakt een drukgolf die zich naar beneden voortplant. Een deel van de opgewekte energie drijft de heipaal de grond in, maar een ander deel wordt uitgestraald in het water als geluiddrukgolven vanuit het trillende oppervlak. Nog een ander deel van de energie komt in de bodem terecht en genereert elastische golven die zich voortplanten door de zeebodem. Tegenwoordig verbieden strenge regels het aanbrengen van funderingspalen in de zee zonder een goede afweging van de effecten op het mariene ecosysteem. Dit leidt tot aanzienlijke vertragingen en extra kosten voor de offshore-industrie.

Om gegevens over offshore-heilawaai te verzamelen ondernam Tsouvalas met zijn team diverse meetcampagnes in de Noordzee, in een realistische offshore-omgeving. Een typisch experiment bestond uit het meten van de geluidniveaus met behulp van hydrofoonarrays geplaatst op verschillende afstanden van de heipaal.

Primair en secundair geluidspad

Het onderzoek leverde een aantal interessante resultaten op. Ten eerste begrip en analyse van de belangrijkste geluidopwekkingsmechanismen tijdens het heien op zee, met een beschrijving van de bronkarakteristieken. "We weten nu dat het geluid de ontvanger bereikt op twee manieren: via het zogenaamde primaire geluidpad, de directe geluidafstraling van het heipaaloppervlak in contact met het omringende water, en via een secundair geluidpad, trillingen die zich door of langs de zeebodem voortplanten en als geluidgolven 'teruglekken' naar het water," aldus Tsouvalas. Tsouvalas bemerkte dat de bijdrage van dit secundaire geluidpad voorafgaand aan dit onderzoeksproject nauwelijks bekend was. Het blijkt echter de sleutel te zijn tot de verklaring waarom een aantal gebruikelijke geluidbestrijdingsmaatregelen niet werken.

Rekenmodellen ontwikkeld

Hiernaast zijn voor de industrie rekenmodellen ontwikkeld voor de voorspelling van onderwatergeluid tijdens het heien. Het team presenteerde ook een geïntegreerde aanpak om de bevindingen van dit onderzoek te relateren aan het onderzoek van mariene biologen op het effect van onderwatergeluid op zeediersoorten. Tenslotte is een model ontwikkeld om de geluidreductie te voorspellen bij het gebruik van een 'luchtbelgordijn' rondom de heipaal.

 

Bron: Delta, universiteitsblad van de TU Delft