高坝泄洪诱发低频声波是近年来高坝泄洪工程中发现的新问题,低频声波会引起结构物振动,同时也会影响周边人员的健康;此外,低频声波传播速度快,大气对低频声波能量吸收难,低频声波衰减慢,因此其环境影响范围广。本项目通过原型观测分析了泄洪诱发的低频声波的空间分布、时域和频域特性,采用考虑了泄洪雾化影响的大气声吸收理论计算低频声波传播和衰减规律,计算得出雾化区的声衰减系数约为0.0327dB/m,非雾化影响区的声衰减系数约为0.000349dB/m,计算结果与实测结果相符;基于原型观测结果,对比底流消能与挑流消能两种泄洪消能型式诱发低频声波的不同,提出了挑跌流泄洪消能诱发低频声波的多振源发声机制;采用单通道盲源分离算法与声源识别与定位技术,验证了金安桥电站泄洪诱发的低频声波声源位于消力池消能区,为后续研究提供技术支持;结合紊流数值模拟和涡声理论,提出了高坝泄洪底流消能诱发低频声波强度定量预测数学模型,预测声压与实测声压的谱相关系数分布在0.645~0.717之间,数学预测结果与原观低频声波在能量谱的不确定性和复杂度上十分接近,数学预测模型预测效果较好;结合低频声波原型观测分析、气-液紊流模型、涡声理论模型、声学数值模型,首次提出从水垫塘淹没射流和挑流水舌空腔耦合振动两个角度出发研究高坝挑跌流泄洪消能诱发低频声波的多振源发声机理;同时开展了高坝挑跌流泄洪消能诱发低频声波的多振源影响分析,结果表明水垫塘淹没射流和挑流水舌空腔耦合振动均对现场低频声波能量有贡献。其中,水垫塘淹没射流诱发低频声波贡献比平均为0.619,挑流水舌空腔耦合振动诱发低频声波贡献比平均为0.785;采用有限元模态分析和瞬态动力学响应分析,证明了泄洪现场卷帘门的振动主要与低频声波有关,同时提出了相应的振动控制措施,为泄洪诱发低频声波环境危害控制提供了技术支持。