4.5海洋效应

第五节 海洋效应

　　海洋作为水圈的主体，积极参与了自然界的物质循环和能量转化。大气的能量有一半直接来自海洋，水汽则几乎全部直接间接地来自海洋。所以，海洋能调节陆地上气候，为人类创造舒适的自然环境；但海洋也能导致气候发生大规模的异常，给人们的生活带来灾难。

　　一、海洋能量效应

　　海洋中能源的蕴藏量是极其丰富的。按照海洋能在形式上的差别，可以将其分为：

　　1）海水的动能：如波浪能、潮汐能、海流能等；

　　2）海水的热能：如温度差能；

　　3）海水的化学能：如盐度差能；

　　4）海水的生物能：如光合作用能。

　　（一）海洋能量特点

　　海洋能做为自然能，是未来能源中相当重要的部分。它具有如下特点：

　　1.喧腾不息的海洋，蕴藏有各种形式的海洋能，作为新能源开发有着巨大的潜力；

　　2.海洋能属可再生资源，它们绝大部分来自太阳辐射和天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能就会产生，就会取之不尽，用之不竭；

　　3.海洋能是清洁能源无污染；

　　4.海洋能量密度很小，开发利用费用较高。

　　（二）潮汐能

　　潮汐包含着巨大的能量，其特点①流量大，潮流一般流量都比较大，因而产生的动能大；②潮汐一般潮差较小，世界上最大潮差在北美洲芬地湾达19.6米，我国钱塘江潮最大潮差达8.9米，其它海区潮差在3米以下；③潮流流速不断变化，在平潮憩流时潮速为0，流速小时无法发电，且流向也不断改变。

　　利用潮汐能发电，一般分为下列两种类型：

　　1）单水池发电 在海湾处修筑一个水坝；安装两套反向的发电机，涨潮时一套机组发电，落潮时另一套机组发电；安装一套可顺转和逆转的机组，但机组技术要求较高，成本较昂贵。

　　2）双水池发电 将海湾用堤分隔为两个蓄水池，在涨落潮时轮流蓄水，使水轮机不停止发电。但成本高，目前多用可逆转机组代替。

　　潮汐能发电所做的功，计算如下：

　　水轮机单独作用时，在蓄水池放空期间，涨潮单向运转所作的功为：

　　

　　式中，Na为涨潮单向运转所作的功（公斤·米/秒）； H为潮波波高（米）； Z为水库水位（米）；Sx为水库面积（平方米）；r为海水比重（公斤/立方米）。

　　在水库充满水后，落潮单向运转所作的功为：

　　

　　式中，Nb为落潮单向运转所作的功（公斤·米/秒）；余同上。

　　则在全日潮中海面自0—H上升下降各一次，水库内充水、放水各一次，其潮能的总功为：

　　

　　式中，V为与水库水位相应面积的库容（立方米）；余同上。

　　据威克（Wick，G.L.）的统计，世界上潮汐能源总蕴藏量可达27亿千瓦，大部分集中在狭窄海湾、河口、河峡大潮差海区。而在海水变浅、地形变窄、流速加大，在沿海形成高水头潮位的海区，一般能产生的能量也大。反而在深海区潮汐能量都较少，主要是由于潮差较小。

　　我国潮汐能约为1.1亿千瓦，可利用的装机容量约为3500万千瓦，每年约可发电900亿度。大部分集中在海岸沿线，潮差较大的浙江、福建沿海，除了已建成的60多个中小型潮汐发电站外，并计划兴建钱塘江和胶洲湾大型潮汐发电站。

　　（三）波浪能

　　在波动中，水质点以一定速度运动，因而波浪具有动能；水质点相对于它的轨迹中心（平衡位置）不断发生变化，有上下移动，因而又具有势能。所以，当波动出现时，整个流体具有能量。

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