合理利用潮汐資源造福人類

李浚哲

【摘 要】潮汐是我們在海邊經(jīng)?？吹降囊环N海水運動現(xiàn)象，在一天的時間里有時漲有時落，長時間觀察會發(fā)現(xiàn)潮汐是一種海水有規(guī)律的運動。本文首先通過觀察潮汐現(xiàn)象的變化，分析總結(jié)潮汐的運動規(guī)律以及引起潮汐發(fā)生的原因，說明潮汐可以利用，最直接和廣泛的應用就是利用潮汐能發(fā)電。然后闡明了潮汐能發(fā)電的原理，并用相關(guān)數(shù)據(jù)說明了國內(nèi)外潮汐能發(fā)電的應用情況，總結(jié)分析了潮汐能發(fā)電的優(yōu)缺點。文章最后闡明了利用潮汐能發(fā)電的意義。

【關(guān)鍵詞】潮汐；海水運動；潮汐發(fā)電；清潔能源

很久以前，人們就注意到了大海有節(jié)律的潮起潮落，并把這一現(xiàn)象稱為潮汐。有一副著名的對聯(lián)，“海水朝朝朝朝朝朝朝落，浮云長長長長長長長消”它利用中國漢字一字多音多義的特點，描繪了這一變幻多姿的景色，使人產(chǎn)生無限遐想！大海的脈搏，每天都在不停地運動，漲潮時它把海水向岸邊沖去，落潮時又把海水退回海中。潮汐這樣往復不停地而又有規(guī)律地運送海水，就攜帶了巨大的能量。條條江河歸大海，在每條大河出海的河口處，往往會出現(xiàn)洶涌澎湃的潮汐現(xiàn)象，如英國的塞汶河，法國的塞納河，印度的恒河，巴西的亞馬孫河等等著名的河口，最為壯觀的是我國錢塘江的潮涌，早就聞名于世。

一、潮汐現(xiàn)象

潮汐現(xiàn)象是指海水在天體（主要是月球和太陽）引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性運動，習慣上把海面垂直方向漲落稱為潮汐，而海水在水平方向的流動稱為潮流。

（一）潮汐分類

因地球的自轉(zhuǎn)，同一地點一日間可能在地球的迎月和背月兩個海面上出現(xiàn)兩次高潮，兩次低潮。因此一日間的漲潮和落潮變化以太陰日為準，1個太陰日為平均太陽時約24時50分。當出現(xiàn)新月和滿月時，月、地、日三者位于同一線上，太陽的引力與月球的引力疊加，引潮力最大，形成大潮。而出現(xiàn)弦月和下弦月時，月、地的聯(lián)線同地、日的連線垂直，引潮力最小，形成小潮。因此，潮差大小是以朔望月為周期變化的。盡管不同地點的潮汐因時因地而異，但從漲落周期來說，可劃分為三種類型：

1.正規(guī)半日潮：在一個太陰日內(nèi)發(fā)生兩次高潮和低潮，兩個高潮和兩個低潮的高度都相差不大，而漲、落潮時也很接近。

2.全日潮：主要特點是在一個月里多數(shù)日期一個太陰日內(nèi)只有一次高潮和一次低潮，而其余的日子里則為一天兩次潮，這種類型的潮汐叫全日潮。

3.混合潮：包括不正規(guī)半日潮和不正規(guī)日潮，前者基本上還具有半日潮的特性，但在太陰日內(nèi)相鄰的高潮或低潮的潮位相差很大。后者在一個月內(nèi)的大多數(shù)日子里為不正規(guī)半日潮，但有時也發(fā)生一天一次高潮和低潮的日潮現(xiàn)象。

（二）潮汐的不等現(xiàn)象

凡是一天之中兩個潮的潮差不等，漲潮時和落潮時也不等，這種不規(guī)則現(xiàn)象稱為潮汐的日不等現(xiàn)象。高潮中比較高的一個叫高高潮，比較低的叫低高潮；低潮中比較低的叫低低潮，比較高的叫高低潮。

不論那種潮汐類型，在農(nóng)歷每月初一、十五以后兩三天內(nèi)，各要發(fā)生一次潮差最大的大潮，那時潮水漲得最高，落得最低。在農(nóng)歷每月初八、二十三以后兩三天內(nèi)，各有一次潮差最小的小潮，屆時潮水漲得不太高，落得也不太低。

二、潮汐發(fā)電

潮汐能是一種不消耗燃料、沒有污染、不受洪水或枯水影響、用之不竭的再生能源。在海洋各種能源中，潮汐能的開發(fā)利用最為現(xiàn)實、最為簡便。

我國大陸海岸線長，島嶼眾多，北起鴨綠江口，南到北侖河口，長達18000多公里， 加上5000多個島嶼的海岸線14000多公里，海岸線共長32000多公里，因此潮汐能資源是很豐富的。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國潮汐能蘊藏量為1.9億千瓦，其中可供開發(fā)的約3850萬千瓦，年發(fā)電量870億千瓦時，大約相當于40多個新安江水電站。目前我國潮汐電站總裝機容量已有1萬多千瓦。

（一）潮汐發(fā)電原理

由于引潮力的作用，使海水不斷地漲潮、落潮。漲潮時，大量海水洶涌而來，具有很大的動能；同時，水位逐漸升高，動能轉(zhuǎn)化為勢能。落潮時，海水奔騰而歸，水位陸續(xù)下降，勢能又轉(zhuǎn)化為動能。海水在運動時所具有的動能和勢能統(tǒng)稱為潮汐能。

潮汐發(fā)電與普通水利發(fā)電原理類似，通過儲水庫，在漲潮時將海水儲存在水庫內(nèi)，以勢能的形式保存，然后，在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。差別在于海水與河水不同，蓄積的海水落差不大，但流量較大，并且呈間歇性，從而潮汐發(fā)電的水輪機結(jié)構(gòu)要適合低流速、大流量的特點。

（二）國內(nèi)外潮汐能的利用

潮汐發(fā)電的主要研究與開發(fā)國家包括法國、前蘇聯(lián)、加拿大、中國、英國、韓國等。目前全世界潮汐電站的總裝機容量為265MW。據(jù)世界動力會議估計，到2020年全球潮汐發(fā)電量將達到1億至3億兆瓦。目前世界上最大的潮汐發(fā)電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口發(fā)電站，其發(fā)電能力達到240兆瓦。

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前在英、加、俄、印、韓等13個國家運行、在建、設計、研究及擬建的潮汐電站達139座。其中，在以上五國進行規(guī)劃設計和技術(shù)論證的十余座潮汐電站均為10萬—100萬千瓦級的大型電站，個別電站的裝機容量達1000萬千瓦以上，最大的當屬印度計劃在卡奇灣建造的一座裝機容量為7360MW的潮汐電站。隨著潮汐能開發(fā)利用技術(shù)的成熟和成本的降低，一些專家斷言，未來無污染、廉價的能源將是永恒的潮汐。

我國可開發(fā)潮汐能資源主要在福建和浙江兩省，占全國的88.6%。我國潮汐能資源具有以下特點：

（1）蘊藏量十分可觀。

（2）我國潮汐能資源的地理分布十分不均勻。沿海潮差以東海為最大，黃海次之，渤海南部和南海最小。河口潮汐能資源以錢塘江口最為豐富，其次為長江口，以下依次為珠江、晉江、閩江和甌江等河口。以地區(qū)而言，主要集中在華東沿海，其中以福建、浙江、上海長江北支為最多，占全國可開發(fā)潮汐能的88%。

（3）地形地質(zhì)方面，我國沿海主要為平原型和港灣型兩類，以杭州灣為界，杭州灣以北，大部分歸平原海岸，海岸線平直，地形平坦，并由沙或淤泥組成，潮差較小，且缺乏較優(yōu)越的港灣壩址；杭州灣以南，港灣海岸較多，地勢險峻，岸線岬灣曲折，坡陡水深，海灣、海岸潮差較大，且有較優(yōu)越的發(fā)電壩址。漸、閩兩省沿岸為淤泥質(zhì)港灣，雖有豐富的潮汐能資源，但開發(fā)存在較大的困難，需著重研究解決水庫的泥沙淤積問題。

（三）潮汐能的優(yōu)缺點

潮汐能發(fā)電的優(yōu)點： 潮汐能屬于可再生資源， 蘊藏量大，運行成本低；潮汐能發(fā)電對于環(huán)境影響小，發(fā)電不排放廢氣廢渣廢水，屬于潔凈能源；潮汐發(fā)電的水庫都是利用河口或海灣建成的，不占用耕地，也不像河川水電站或火電站那樣要淹沒或占用大面積土地；潮汐能發(fā)電不受洪水、枯水期等水文因素影響； 潮汐電站的堤壩較低，容易建造，投資也較少。

潮汐能發(fā)電優(yōu)點很多， 但也有其薄弱之處，如機電設備常與海水、鹽霧及海生物接觸，有防腐、防污等特殊要求，隨著潮汐的漲、落，能量亦有起、伏變化，影響發(fā)電、供電質(zhì)量。同時潮汐電站也存在一些環(huán)境影響問題：潮汐電站不但會改變潮差和潮流，還會改變海水溫度和水質(zhì)；攔潮壩會對地下水和排水等帶來不利影響，并會加劇海岸侵蝕；潮汐電站還會影響鳥類生長環(huán)境及種群的生存，另外由于水輪機的運轉(zhuǎn)可能會導致魚類死亡，并會妨礙溯河產(chǎn)卵的魚種的溯游，因此潮汐電站也對魚類有著潛在影響。

三、結(jié)論

潮汐能具有巨大的開發(fā)潛力，對解決世界能源問題將發(fā)揮越來越大的作用。合理利用潮汐能，既可減少環(huán)境污染，又可減輕能源短缺的壓力。我國是發(fā)展中國家，是能源消耗大國， 目前處在能源不足，污染嚴重的狀態(tài)，能源的多元化、可持續(xù)化已是大勢所趨，潔凈的可再生能源對實現(xiàn)我國的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。因此，潮汐能在我國將會有很好的應用前景。

參考文獻：

[1]海洋科學導論，馮士筰等，高等教育出版社，1999

[2]程振興，張兆德.潮汐能利用的現(xiàn)狀與浙江潮汐能的發(fā)展前景：《中國造船》2010年 第A01期

[3]2010-2015年中國潮汐發(fā)電產(chǎn)業(yè)利用綜述與投資戰(zhàn)略咨詢報告