潮汐电站的原理与类型
9页1、潮汐电站的原理与类型作者:日期:潮汐电站的原理与类型海洋的呼吸一潮汐能潮汐能潮汐现象是海水在月球和太阳引力作用下所产生的周期性运动,由于月亮离地球较近, 月球与太阳引潮力之比为11: 5,引起海洋潮汐主要是月亮。月球的引力使地球向月面和背 月面的水位升高。通常,将白天海水上涨叫“潮”晚上海水上涨叫“汐”,合称“潮汐”由于太阳的引潮力也不小,月亮与太阳在不同位置引起潮汐也不同,图中月亮与太阳在 不同位置引起潮汐的示意图,图中地球周围的蓝色代表潮汐,为能看清夸张的进行表现。大潮农历每月的初一太阳月亮地球图1潮汐形成的示意图(一)在农历每月的初一太阳和月球在地球的一侧,两者引潮力相加,会引起较高的潮差,称 之为“大潮”在农历的初八太阳与月亮相对地球的位置垂直,太阳的引潮力在垂直方向吸 引海水,削弱了月亮引起的潮汐,使潮差减至最小,称之为“小潮”月亮太阳地球农历每月的二十三太阳小潮月亮图2潮汐形成的示意图(二)在农历每月的十五或十六附近,太阳和月亮在地球的两侧,太阳和月球的引潮力你推 我拉也会引起较高的潮差,也称之为“大潮”在农历每月的二十三太阳与月亮相对地球的 位置垂直,太阳的引潮力削弱了月
2、亮的引潮力,引起的潮差也最小,也称之为“小潮”在 其他日子潮差在大潮与小潮之间。一、潮汐和潮汐能1. 潮汐由于太阳和月球对地球各处引力的不同所引起的海水有规律的、周期性的涨落现象,就 叫做海洋潮汐,习惯上称为潮汐。潮汐现象在垂直方向上表现为潮位的升降,在水平方向上则表现为潮流的进退,二者是 一个现象的两个侧面,都受同一规律所支配。潮汐水位随时间而变化的过程线,叫潮位过程 线。每次潮汐的潮峰与潮谷的水位差,叫做潮差。潮汐这次高潮或低潮至下次高潮或低潮相 隔的平均时间,叫做潮汐的平均周期,一般为25min/12h。人们把海水在白昼的涨落称为 “潮”在夜间的涨落称为“汐”,合起来则称为潮汐,两者名异而实同。图7 1潮汐要素示意潮汐要素示意图如图所示。潮汐的涨落现象成因相当复杂,且因时因地而异。但是,从 涨落的周期来说,可以把潮汐分为三种类型: 半日潮:多数海区潮汐的涨落在50min/24h(天文学上称为“一个太阴日”内有两 个周期,即出现两次高潮和两次低潮,这种半日完成一个周期的潮汐为“半日潮”,它的特 点是相邻两个高潮或低潮的潮高几乎相等;涨、落潮时也几乎相等。 全日潮:在某些海区,在一个
3、太阳日内潮汐仅出现一次高潮和一次低潮。这种一日完 成一个周期的潮汐,称为“全日潮” 混合潮:每日升降两次和一次混杂出现的潮汐,称为“混合潮”它又分为不正规半 日潮和不正规全日潮两类。前者在一个太阳日内有两次高潮和两次低潮,但相邻的高潮或低 潮的高度不等,涨潮时和落潮时也不等;后者在半个月内的大多数日子里为不正规半日潮, 但有时也发生一天一次高潮和一次低潮的全日潮现象。所以,混合潮是介于半日潮和全日潮 之间的一种形式。潮汐的三种类型如图72所示。图72潮汐的三种类型中国黄海、东海沿岸多数港口属半日潮海区,例如上海、青岛、厦门等地区的沿海区就 是比较典型的半日潮海区;中国南海多数地方属于混合潮;有些地方如北部湾地区则属全日 潮海区,。2. 潮汐能那么,什么叫做潮汐能呢?简单地说,潮汐能就是潮汐所具有的能量,是指海水涨潮和 落潮形成的水的动能和势能。潮汐含有的能量是十分巨大的,潮汐涨落的动能和势能可以说 是一种取之不尽、用之不竭的动力资源,人们誉称它为“蓝色的煤海”潮汐能的大小直接 与潮差有关,潮差越大,能量也就越大。由于深海大洋中的潮差一般较小,因此,潮汐能的 利用主要集中在潮差较大的浅海
4、、海湾和河口地区。中国的海岸线漫长曲折,港湾交错,入 海河口众多,有些地区潮差很大,具有开发利用潮汐能的良好条件。例如浙江省杭州湾钱塘 江口,因海湾广阔,河口逐渐浅狭,潮波传播受到约束而形成了有名的钱塘江怒潮,每当涌 潮出现时,潮头壁立,波涛汹涌,轰轰作响,有如万马奔腾,十分壮观,潮头高度可达3.5m, 潮差可达8.9m,蕴藏巨大的能量,据估算,其能量约为三门峡水电站的一半之巨。潮汐能的蕴藏量是十分巨大的。世界潮汐能的开发利用已见初效。全球的潮汐能发电 储量约有2000亿度,而目前实际用来发电的只有6亿度左右。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,随着海水水位的升高,就把大量海 水的动能转化为势能;在退潮过程中,海水又奔腾而去,水位逐渐降低,大量的势能又转化 为动能。海水在涨潮、退潮的运动中所包含的大量动能和势能,称为潮汐能,一般平均潮差 在3m以上就有实际应用价值。我国有漫长曲折的海岸线,蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。理论蕴藏量达1.1亿千瓦, 可开发利用量约2100万千瓦,其中浙江、福建两省蕴藏量最大,相当可观。二、潮汐能发电原理及形式前面介绍过潮汐能,潮汐能利用可分为两种形
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