潮汐的利用及对生态的影响

潮汐的利用以及对生态的影响

（一）潮汐的定义及产生原因

潮汐是地球上的海洋表面受到太阳和月球的潮汐力作用引起的涨落现象。潮汐造成海洋和港湾口积水深度的改变，并且形成震荡的潮汐流。潮汐的变化位置与月球、太阳和月球的相对位置有关，并且会与地球自转的效应耦合和海洋的海水深度、大湖及河口。潮汐现象除了发生在海洋之外，也会在其它引力场的时间和空间系统内发生。习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。

月球引力和太阳引力的合力是引起海水涨落的引潮力。潮汐是由于日、月引潮力的作用，使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称，包括地潮、海潮和气潮。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变，称固体潮汐，简称固体潮或地潮；海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退，称海洋潮汐，简称海潮；大气各要素（如气压场、大气风场、地球磁场等）受引潮力的作用而产生的周期性变化（如8、12、24小时）称大气潮汐，简称气潮。其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，由月球引起的称太阴潮。因月球距地球比太阳近，月球与太阳引潮力之比为11：5，对海洋而言，太阴潮比太阳潮显著。地潮、海潮和气潮都是日、月对地球各处引力不同而引起的，三者之间互有影响。大洋底部地壳的弹性—塑性潮汐形变，会引起相应的海潮，即对海潮来说，存在着地潮效应的影响；而海潮引起的海水质量的迁移，改变着地壳所承受的负载，使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振动，使海潮的变化更趋复杂。作为完整的潮汐科学，其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体，但由于海潮现象十分明显，且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，因而习惯上将潮汐（tide）一词狭义理解为海洋潮汐。

（二）海洋潮汐的利用

潮汐与工农业生产和国防建设有着密切的关系。我们的祖先很早就知道利用潮汐的涨落晒盐，趁涨潮的时候将海水纳入盐池，利用风吹、日晒，晒出每日必备的食盐。早在春秋战国时代，海水晒盐就是一项重要的财政收入。到了两晋朝代，盐场已遍布东南沿海。我们的祖先还利用潮汐的涨落捕鱼，《青州府志》就有：“涨潮时，乘船出海置网，而待潮退，鱼皆满网”的记载。即便是到了现在，捕鱼、晒盐仍要利用潮汐涨落的规律。古代劳动人民利用潮水上涨保护农田不受强潮的侵袭，还在海边建筑了其长度堪与万里长城媲美的宏伟的海塘（即海堤）。海上航行，更与潮汐、潮流紧密相关。许多港口大船要等高潮水深时才能进

去；航船无论是在海上航行还是靠离码头，都要掌握潮流的特性。建筑海港，更要考虑潮汐潮流长期的变化规律，使它既不会被淹没淤塞，又要造价低廉。

军事上利用潮汐、潮流的规律，也十分广泛。舰艇的活动、登陆、布雷、发射水下武器等都必须正确掌握这些规律。l661年郑成功率舰队登陆台湾，驱逐荷兰侵略者，就是利用大潮高潮闯过平时难于通行的水道，出敌不意一举登陆成功的。我人民解放军在解放沿海一些岛屿的战斗中，也是利用了有利的潮水条件进行登陆的。布放水雷也必须考虑潮差的大小，布得太浅，低潮时水雷会露出水面，容易被对方发觉，起不到应有的作用；布得太深，则在高潮时不能被敌舰触发，同样起不到应有的作用。漂放置雷，必须正确掌握潮流的规律。第二次世界大战初期，法国曾利用英吉利海峡的潮流漂送水雷，袭击了大批在夜间航行的英国舰船。

开发潮汐的能量，是潮汐利用的另一个重要方面。潮汐的涨落，蕴藏着巨大的位能；潮流则蕴藏着巨大的动能，它们都能为人类做有用的功。只要月球和太阳在运转，潮汐的能量就永远存在，因此它是取之不尽，用之不竭的能源。我国古代劳动人民早已广泛利用潮汐的能量。他们用潮汐来推磨，用上涨的潮水把巨石搬至高处，以修建桥梁。当然，这种利用是很局限的还没有真正发挥潮汐的潜力。而现在，人们则着眼于将潮汐的能量变为电能，这就开辟了潮汐利用的广阔道路。

潮汐的涨落和潮流都可用来发电。只要在潮差足够大的海湾中河口修筑大坝，利用涨落潮的水位差就可进行发电。在流速足够大的地方安装水力转子，利用水流的动能也可进行发电。由于潮流速度不稳定，时大时小，有时甚至为零，因此利用潮流发电还存在许多问题，目前主要利用潮汐的涨落发电。当然，潮汐涨落也有周期性，不可能24小时都具有水位差，但是这一缺陷是可以弥补的。

潮汐发电最简单的型式是建造单库单向电站，这种电站只有一个蓄水库。涨潮时打开进水闸门，让水库水位上涨，落潮时关闭进水闸门，打开排水闸门，利用落潮水流推动水轮机，自带动发电机发电。这种型式的电站结构简单，投资少，见效快，缺点是只能在落潮的时候发电，发电时间比较短（每天十小时左右），量也比较少。

为了弥补单库单向电站的不足，人们设计了单库双向电站。这种电站仍然只有一个水库，但有4个闸门，水输机设在4扇闸门中间。涨潮时，打开1、4闸门，关闭2、3闸门，海水就经由水轮机流入水库内，实现涨潮时发电；落潮时打开2、3闸门，关闭1、4闸门，海水则经由水轮机从水库流入大海，实现落潮时发电。这种装置，只是在水库内外水位相等时才不能发电，其余时间都能发电，发电量和发电时间都比单库单向装置多。

为了24小时不间断地发电，人们又设计了一种双库单向电站。这种电站要建两个水库，一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时出水。因此，不管是涨潮还是落潮，两个水库始终保持水位差，实现全日发电的要求。虽然这种电站的投资要比前两种大，但在满足用户需求方面却优于它们。

上述三种类型的电站各有特色，但其共同之点是只能提供不多的电力，也就是说只能建成小型的电站。要满足大工业城市用电的需要，必需设计功率更大、性能更优越的电站，灯泡型贯流式机组是目前比较先进的大型潮汐发电装置，世界上最大的法国朗斯潮汐电站采用的就是这种装置。该电站于1967年底竣工，单机安装10,000千瓦，总装机容量240,000

千瓦，年发电量550,000,000度。这种电灯泡型贯流式潮汐发电站安装能双向运行的可逆式水轮机组，它们密封在形同灯泡的外壳里，末端有大型螺旋桨，固定在回转轴上。不管哪个方向的水流都可推动螺旋桨旋转，带动发电机发电。

初步估计，全世界潮能高达30亿千瓦，年发电量达2,600亿度。眼下各国已建成的潮汐电站年发电量只有几亿度，但联合国《开发论坛》预测，到2000年可增加到600亿度。现在许多国家都在竞相开发潮汐能源，许多专家预言，未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。（三）我国潮汐能开发的现状

我国的潮能是十分丰富的，据估计可供开发的达3,600万千瓦，年发电量900亿度。其中，装机容量在500千瓦以上的有190多处，总装机容量2,100多万千瓦。我们已经知道，浙江、福建沿岸是我国潮能最大的地方，因此，我国沿海的潮汐资源主要分布在浙江、福建沿岸和长江北支，其装机容量约占全国潮能总容量的92％。这一带是建大、中型潮汐电站的好地方，而其它地方则宜建中、小型潮汐电站。

目前，我国已在山东省乳山县建造了白沙口潮汐发电站，在浙江省乐清湾建造了江厦潮汐发电站，运转情况都很良好。白沙口潮汐电站装机容量960千瓦，年发电量191万度。江厦潮汐电站装机容量3,000千瓦，年发电量1,070万度。其实，这两处的潮能远没有充分利用，据初步调查，乳山县乳山口的潮能装机容量可达15,000多千瓦，年发电量可达4,200多万度；乐清湾江岩山湖能装机容量更大，达550,000千瓦，年发电量达230,000万度。

长江北支最大潮差约6米，可开发的潮能有70多万千瓦，年发电量达22亿多度。浙江省杭州湾的最大潮差在7米以上，潮汐资源达530多万千瓦，年发电量达160多亿度，远远超过朗斯电站。

我国沿海各地还因地制宜地建立了许多小型潮汐电站，收到了显著的效益。小型潮汐电站工程简单，建造周期短，投资少，收益大，深受人民群众的欢迎。如浙江象山县的岳浦潮