Beitrag geophysikalischer Untersuchungen zur Rammschall-Prognose bei Gründung von Offshore-Bauwerken

Podolski, Claudia

Seitdem der Ausbau der erneuerbaren Energien mit Beschließen der Energiewende noch stärker in den Fokus gerückt ist, spielt auch die Entwicklung der Offshore-Energie eine zunehmend wichtige Rolle in Deutschland. Der Bau von Offshore-Anlagen ist jedoch durch die Rammung der Anlagenfundamente mit einer starken Lärmbelastung verbunden. Um die marine Tierwelt vor dieser Lärmbelastung zu schützen, darf laut einer Richtlinie der bei einer Pfahlrammung emittierte Schall einen Grenzwert von 160 dB re 1 μPa SEL (sound exposure level, Einzelereignispegel) in 750m Entfernung nicht überschreiten. Schallschutzsysteme reduzieren daher den Schall im Wasser. Der durch den Boden übertragene Schall kann allerdings die Schutzsysteme unterlaufen und hinter diesen seine Energie in die Wassersäule zurückgeben. Das Ziel dieser Arbeit ist es herauszufinden, inwiefern geophysikalische Methoden einen Beitrag zur Vorhersage von Offshore-Rammschall leisten können. Wieviel Schall letztendlich in die Wassersäule zurückgelangt, ist abhängig von der Bodenbeschaffenheit. Die Parameter, die den Boden geophysikalisch beschreiben, sind die seismischen Geschwindigkeiten und Dämpfung (bzw. Qualitätsfaktoren) für Kompressions- und Scherwellen, die Sedimentstruktur, und damit die Schichtmächtigkeiten, sowie die Dichten. Diese Parameter können anhand von geophysikalischen Methoden bestimmt werden. Um die Sensitivität der ermittelten Parameter zu untersuchen, werden synthetische Seismogramme berechnet, die einen Rammschlag simulieren. Es zeigt sich, dass die seismischen Geschwindigkeiten und der Qualitätsfaktor für P-Wellen einen bedeutenden Einfluss auf die Übertragung von Schall durch den Boden haben. Im Fall der Scherwellen wird keine signifikante Auswirkung beobachtet.

Due to the stronger focus on further developing renewable energy sources in Germany, it has also become more important to develop offshore wind energy. The construction of offshore wind farms is mainly based on piling the offshore foundation into the sediment. In order to protect marine mammals from the resulting noise during the installation, the emitted sound has to be reduced to 160 dB re 1 μPa SEL (sound exposure level) 750m away from the pile by means of noise mitigating systems. However, these systems are limited to filtering noise within the water column. Sound waves propagating in the subsurface can undercut the noise reduction system and contribute to the re-emission of noise into the water column behind the system. The purpose of this work is to investigate in which way geophysical methods can contribute to the prediction of underwater noise from offshore pile driving. The amount of noise that is re-emitted into the water column strongly depends on the soil parameters of the ground. From a geophysical point of view these parameters are namely the seismic velocities and quality factors for both compressional and shear waves, the sediment structure described by layer thickness, and densities. These parameters can be determined with geophysical methods. In order to investigate the sensitivity of the parameters obtained from the measurements, synthetic seismograms are generated simulating a driving stroke during piling. It shows that seismic velocities and the quality factor for compressional waves are important regarding noise transmission through the ground. On the other hand, no significant effect could be observed for shear waves.

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Podolski, Claudia: Beitrag geophysikalischer Untersuchungen zur Rammschall-Prognose bei Gründung von Offshore-Bauwerken.

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