根据国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）2024年第9号公告，GB/T 44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》国家标准正式批准发布，该标准将于2024年9月1日起正式实施。
- 标准制定背景
随着世界工业的发展，海洋运输越来越繁忙，水下噪声级逐年呈上升趋势，对海洋生物尤其海洋哺乳动物的生存环境造成巨大破坏。1975年，美国海军开始测量货船的窄带谱，通过测量一艘基准商船建立精确地商船噪声参数模型，然后测试多艘商船来发展此参数模型使其适用于世界上大多数商船。通过回归分析，得到航速、吃水、马力、船长及主机类型等工程参数与辐射噪声源级之间的拟合关系。2004年，美国伍兹霍尔海洋研究所海洋政策中心McCarthy出版了水下噪声的国际章程，建立法律和标准来限制海洋噪声污染。IMO海洋环境保护委员会的最终目的将制定噪声分级认定制度，促使政府机构、船级社推进新造船采取降噪措施，取得静音标志。在IMO新版水下噪声指南草案的征求意见稿中，明确提出要对船舶水下噪声进行分级认定，参考CII分级方法。这是将水下噪声排放提上强制性要求的关键一步。因此我国造船业将面临巨大的挑战，以应对水下噪声排放限制政策。我国尚未能够积累足够的水下噪声数据以支撑应对IMO分级政策，与当年舱室噪声政策相比，研究基础更为薄弱，这个政策趋势对造船业、研究机构都带来了更大的挑战。对海事管理也提出了诸多挑战。保障我国造船业、海上航运贸易进出口是应对IMO水下噪声政策的主要目的，针对越来越紧迫的形势，需要我国在这个方面投入更多的研究力量。
2007年，美国在IMO 海上环境保护委员会（MEPC） 57提出要研究航运噪声对海洋生物影响；2014年IMO发布了第一版水下噪声指南MEPC.1/Circ 833；2019年，澳大利亚等国在MEPC 75提出要审查第一版指南；研究调查表明，没有迹象表明这些指导方针已经产生了任何影响。由于目前尚未制定减轻船舶持续水下噪声的全球法规，因此噪声缓解措施仅适用于某些情况或特定目的。2021年开始，各国和非政府组织向IMO船舶设计与建造分委会（SDC） 8提交了有关船舶水下噪声审议文件，为了了解国际航运界对2014年准则的接受和认识，由加拿大世界野生动物基金会（WWF）、美国航运商会和加拿大交通部组成的指导委员会监督了Environics Research和世界海事大学在2019年的一项研究。虽然该研究的样本量很小，但参与者对2014年指南的普遍认识，同时表明2014年指南并未被广泛用于改变船舶设计以减少水下船只噪声。该工具的非监管/非强制性，缺乏证明水下船舶噪声影响的测量规范和数据，以及对变更可行性的怀疑被确定为采用2014年指南和考虑船舶缓解技术的主要障碍。与会者认为，需要提高对这一问题的认识，投资于衡量，启动新技术的试验，传播关于影响的研究，并采取监管/财政激励措施，作为可能的解决办法。2021年6月，国际海事组织同意“开始进一步研究船舶的水下噪声”。一些成员国和非政府组织已经提出了审查《指南》的提案和关于减少水下噪声的信息，2021年，MEPC 76同意审查并更新第一版指南，并由SDC 8 成立通讯组开展新版指南修订工作。国际海事组织船舶设计和建造小组委员会SDC 9将在2023年1月23日至27日之间讨论这些建议。经过3轮意见反馈与修改，SDC 8 水下噪声通讯组已经于2022年9月形成了新版指南的初稿。
欧洲在海洋噪声环境监测及对海洋生物的影响方面开展了一系列研究，先后实施了以下项目：ACCOBAMS （1996-2022）关于在黑海地中海海洋和邻近大西洋地区鲸鱼类保护的协议；ASCOBANS （1992-2022）关于保护波罗的海和北海小鲸类的协议；OSPAR （1972-2022）保护东北大西洋海洋环境公约；AQUO （2012-2015）船舶噪声降噪实现安静海洋；SONIC （2012-2015）抑制水下空化噪声（MARIN牵头）；BIAS（2012-2017） 波罗的海声学景象信息；SATURN （2021-2025）研究由船舶和其他船只引起的水下辐射噪声问题的解决方案。美国NOAA 制定了海洋噪声战略路线图、修订了保护濒危野生动物的政策，加拿大则通过开展ECHO项目加强鲸类动物栖息地和观察。国际海洋勘探理事会 (ICES)于1995年209号联合研究报告，首次提出了科考船水下噪声限值曲线。
为了评估船舶航运水下噪声对海洋生物生存的不利影响，能够准确衡量船舶航运引起的水下辐射噪声成为一项首要研究课题。美国国家标准学会（ANSI）于2009年发布了国际上首个民船水下噪声测量标准（ANSI/ASA S12.64）,英国物理实验室（NPL）于2014年发布了水下噪声测量良好实践指南（GPG 133）；国际拖曳水池会议（ITTC）先后于2014年、2017年、2021年发布并更新了“75-04-04-01实船水下噪声测试指南”；国际标准化组织（ISO）于2013年开始船舶水下噪声测试相关标准的制定，先后启动了针对深水域辐射噪声测量方法（ISO 17208-1，2013～2016）、深水域辐射噪声源级修正方法（ISO 17208-2，2015～2019）、浅水域辐射噪声测量方法（ISO 17208-3，2021～）等3个国际标准制定项目；先后有7家船级社（DNV-GL、BV、CCS、RINA、ABS、LR、KR）发布了民船水下噪声测量指南及规程，并进一步提出了限值标准。
一直以来，我国缺乏商船水下噪声测试规范和标准，同时也缺乏面向船舶设计单位、船厂以及船级社等机构以降低船舶水下噪声为目标的设计评估指导性文件和准则。我国作为世界上重要的造船大国，有必要在这些方面开展研究，跟进国际标准，同时为船舶工业满足水下噪声公约提供技术支撑。我国早先出台的船舶水下辐射噪声测量标准都是国家军用标准，最早颁布的是GJB 《舰船水下辐射噪声测量方法》，后来先后于1996年和2021年进行修订。我国在商船水下噪声领域紧跟国际步伐，参与了ISO 17208-1与17208-3的编制，并主导了ISO 17208-2的编制，参与了ITTC实船水下噪声测试指南的编制，同时CCS是国际上首批出台水下噪声测量指南的船级社之一。在国内标准制定方面，等同翻译ISO 17208-1并于2022年发布了国家标准GB/T 41311.1声学 描述船舶水下噪声的量及其测量方法 第1部分：用于比对目的的深水精密测量要求，同时为了满足我国浅水域测量的实际测量需求，制定了国家标准GB/T 44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》。
- 船舶水下辐射噪声测量关键技术
对于深水域中的船舶水下噪声测量，可以忽略海底的反射，但应考虑海面的反射。由劳埃德镜像效应引起的传播损失可以通过经验公式进行修正。
浅水域水下辐射噪声传播受到海面与海底反射的影响，基于传统单水听器方法进行浅水域船舶水下辐射噪声源级测量相比深水域测量面临三个问题：首先，浅水域声场中复杂的声场分布特征导致使用单个水听器测量会在某些频率范围内造成很大的偏差；其次，传播损失系数比深水中的传播损失系数小，这是因为声音在海面和海底边界处反射，声能量在浅水波导中传播受到约束，考虑到有一些能量传输到底部，浅水域传播损失系数一般在10到20之间；最后，水听器位于水面附近，由于浅水深度，水面反射将对传播起很大作用。仿真结果表明，水听器阵列平均传播损失输出，在高于100 Hz的高频区域将频谱放大至恒定，但是对于低于100 Hz的频率区域，始终存在低频截止效应，传播损耗大于高频。
为了克服浅水域测量存在的问题，GB/T 44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》基于浅水域声场分布特征与传播损失规律，提出一种工程化的基于垂直声阵的多距离实测传播损失的浅水域船舶水下辐射噪声源级推算方法，在浅水域测量船舶水下辐射噪声源级时剥离界面反射的影响，利用不少于3个正横距离分析该海域的传播损失系数，结合剥离水面劳埃德镜像效应的修正公式，得到自由场环境下船舶水下辐射噪声源特性。
- 标准主要内容
GB/T 44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》由中国船舶科学研究中心、中国船级社上海规范研究所、中国船舶及海洋工程设计研究院、杭州应用声学研究所、中国人民解放军91388部队等单位联合编制完成。
GB/T 44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》规定了在海洋或湖泊环境条件下，进行船舶水下辐射噪声测量的仪器设备、测量要求与测量过程、数据处理方法。本文件适用于航行状态的水面船舶水下辐射噪声测量，包括有人驾驶和无人驾驶，其他水中航行体航行状态的水下辐射噪声也可参照适用。本标准同时提出了辐射噪声源级的测量分析方法，相比辐射噪声级，深水域测量的辐射噪声源级考虑了海面劳氏镜像相干效应引起的偏差，浅水域测量的辐射噪声源级考虑了海面与海底反射引起的传播损失变化。
- 标准的作用和意义
GB/T 44042-2024《船舶水下辐射噪声测量方法》的建立有利于国内商船水下辐射噪声水平与国际接轨，采用更为标准的测量方法来检测自身噪声水平，提供更加准确的水下辐射噪声检测数据，对未来应对IMO在水下辐射噪声方面的强制性要求提供良好的技术支撑。
来源：船舶科学研究中心
