潮汐现象的应用

潮汐现象的应用

摘要：潮汐能是一种洁净无污染并且蕴藏量丰富的可再生新能源。我国幅员辽阔，但能源资源并不丰富，而且人均资源占有率极低。在有条件理由潮汐能的沿海地区，建设潮汐发电站不失为缓解能源危机的一种有效方案。本文通过分析潮汐现象的产生，介绍了潮汐的一些应用和开发潮汐能的重要意义，重点介绍了潮汐发电。在各种能源资源日益匮乏，环境污染日趋严重的今天，了解和探究像潮汐能这样的新型能源已经变得极为重要。

关键词：潮汐能潮汐现象潮汐应用潮汐发电

“涛之起也，随月盛衰”指的就是自然界中的潮汐现象。潮汐天天发生，循环不已，永不停息，为人们的航海、捕捞和晒盐提供了方便。随着科学技术的进步，潮汐发电给人类带来了光明和动力。在满足用电需求的同时，降低石油等非再生资源的消耗，减少环境污染，开发新型环保电站迫在眉睫。我国至今开发的潮汐能不足可开发量的1‰，潮汐能作为一种清洁、可再生能源，开发潜力巨大。

一、潮汐现象

波涛汹涌的大海，在太阳和月亮万有引力的作用下，时而潮高百尺，时而悄然隐退,海水夜以继日、年复一年、有规律的起起落落，宛如大海在有节奏的进行“呼吸”，这就是人们常说的潮汐现象。

“潮者, 据朝来也；汐者, 言夕至也”( 葛洪,公元281-361,东晋),即一昼夜中两次涨起、两次跌落。白天上涨的叫做“潮”, 晚上上涨的叫做“汐”,合称“潮汐”。在潮汐涨落的期内, 当水位上涨到最高位置时, 叫做高潮;当水位下降到最低位置时, 叫做低潮。相邻高潮与低潮的水位差叫做潮差。从低潮到高潮的过程中,水位逐渐上升,叫做涨潮;从高潮到低潮的过程中, 水位逐渐下降, 叫做落潮。

二、潮汐的产生

地球在绕着太阳高速运动的同时，也绕着地球的轴在自转，所以地球是一个非惯性系。在非惯性系中，存在一个惯性力。随着地球的自转而旋转的海水，一方面受到惯性力的作用，同时也受到月球对海水的万有引力的作用。月球对海水的万有引力跟月球距海水的距离有关，致使月球对海水的引力不均匀，所以不同处海水受到的惯性力与月球对海水的万有引力的合力就不同。我们把海水的惯性力与月球对海水的万有

引力的合力叫引潮力。同理，太阳对海水也存在着引潮力，只是太阳的引潮力没有乐器的引潮力大，。正是由于月球和太阳对海水的引潮力引起了海水的涨落，形成了潮汐现象。

三、潮汐的应用

潮汐是所有海洋现象中较先引起人们注意的海水运动现象，它与人类的关系非常密切。人们已经在很多地方运用到潮汐，如海港工程，航运交通，军事活动，渔、盐、水产业，近海环境研究与污染治理，都与潮汐现象密切相关。尤其是，永不休止的海面垂直涨落运动蕴藏着极为巨大的能量，这一能量的开发利用也引起人们的兴趣。下面，主要对潮汐发电和潮汐的军事应用进行简单介绍。

1、潮汐发电。

潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似, 它是利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。差别在于海水与河水不同, 蓄积的海水落差不大, 但流量较大, 并且呈间歇性, 从而潮汐发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。具体地说, 就是在有条件的海湾或感潮河口建筑堤坝、闸门和厂房, 将海湾(或河口)与外海隔开围成水库, 并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦波。对水闸适当地进行启闭调节, 使水库内水位的变化滞后于海面的变化,水库水位与外海潮位就会形成一定的高度差(即工作水头),从而驱动水轮发电机组发电。从能量的角度来看,就是将海水的势能和动能,通过水轮发电机组转化为电能的过程。由于潮水的流动方向是不断改变的, 因此就使得潮汐发电出现不同的类型, 即单库单向型、单库双向型和双库单向型3种。

目前世界上潮汐发电的设备日臻完善、技术日趋成熟，将潮汐发电于电网并网的经济可行性得到证明，美国、日本和英国等国家正积极建设经济性完好的大型潮汐发电站。我国海洋能开发已有近几十年的历史，迄今已建成潮汐电站8座，但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小，单位千瓦造价高于常规水电站。

2、潮汐的军事运用。

1661年4月21日，郑成功率领两万五千将士从金门岛出发，到达澎湖列岛，进入台湾攻打赤嵌城。郑成功的大军舍弃港阔水深、进出方便、但岸上有重兵把守的大港水道，而选择了鹿耳门水道。鹿耳门水道水浅礁多，航道不仅狭窄且有荷军凿沉的破船堵塞，所以荷军此处设防薄弱。郑成功率领军队乘着涨潮航道变宽且深时，攻其不备，顺流迅速通过鹿耳门，在禾寮港登陆，直奔赤嵌城，一举登陆成功。

1939年，德国布置水雷，拦袭夜间进出英吉利海峡的英国舰船。德军根据精确计算潮流变化的大小及方向，确定锚雷的深度、方位，用漂雷战术取得较大战果。

1950年朝鲜战争初期，朝鲜人民军如风卷残石，长驱直入打到釜山一带。美国急忙纠集联合国多国部队，气势汹汹杀到朝鲜，但在选定登陆地点时犯了难——适合登陆的港口都有朝鲜人民军重兵把守，强行登陆必然代价巨大。经过慎重考虑，最终美军司令麦克阿瑟指挥美军于仁川成功登陆。原来，仁川港位于朝鲜的西海岸，离首都汉城西28公里,起着汉城关门的作用。海面是亚洲潮差最大的，最高达9.2米，退潮时近岸淤泥滩长5000余米，登陆舰船、两栖车辆和登陆兵极易搁浅；沿岸筑有4米高的石质防波堤，构成登陆兵和两栖车辆的障碍；进入港口的船只，只有一条飞鱼峡水道，倘若有一艘舰船沉没，就堵塞了航道；岸上炮兵可将近岸的舰船、两栖车辆和登陆兵全部摧毁。朝鲜人民军认为美军不可能从仁川登陆，加之战线拉得太长，所以对仁川港疏于防守，兵力薄弱。然而，仁川港地区每年有3次最高的大潮，最高时潮差可达9.2米，其中就有9月15日。经过分析计算，美军于9月15日利用大潮高涨，穿过了平时原本狭窄、淤泥堆积的飞鱼峡水道和礁滩，出人意料地在仁川港登陆。朝鲜人民军因此被拦腰截断，前线后勤完全失去保障，腹背受敌，损失惨重，几乎陷入绝境。麦克阿瑟指挥的美军和联合国军，仅用1个月，几乎席卷朝鲜半岛，兵临鸭绿江边，取得空前胜利。

四、开发潮汐能的意义

潮汐能是一种洁净无污染、蕴藏量丰富的可再生新能源。我国海岸线漫长曲折, 蕴藏着丰富的潮汐能资源。开发和利用潮汐能,进行潮汐发电对于缓解我国能源危机具有重大意义。而且，汐能存在发电稳定，不受气候、水文等自然条件影响的有点，是开发前景非常好的新型能源。在可支配的资源日益匮乏的今天, 探索和开发潮汐发电, 是解决未来世界能源危机的有效办法之一。此外，发展像潮汐能这样的新能源，可以间接使大气中的二氧化碳含量的增加速度减慢，同时也减少了二氧化硫和氮化物的排放，进而减少了对环境的污染。

潮汐现象是一种自然现象, 潮汐的分析、计算及预报对沿海农田水利、港务业、捕劳、盐业等建设及潮汐能利用都有很重要的作用。随着其它能源的减少, 开发潮汐能已引起了人们的重视, 巨大的潮汐能如太阳能一样, 正等待人们去开发。一方面电力供应不足是制约我国国民经济发展的重要因素,尤其是在东部沿海地区。另一方面我国海岸线漫长曲折,蕴藏着丰富的潮汐能资源。潮汐能发电具有可再生性、清洁性、可预报性等优点。经过多年来对潮汐电站建设的研究和试点,不仅在技术上日趋成熟,而且在降低成本,提高经济效益方面也取得了很大进展。潮汐能发电技术前景广阔，我国应全力发展潮汐发电。

参考文献：

[1] 张发华. 综合开发我国潮汐能的探讨[J]. 水力发电学报, 1996.