书城教材教辅惊涛动力
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第15章 巨大的海流能

丰富的海流能资源

海流能是指海水流动的动能。

海流主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。其中一种是海水环流,是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。海水环流通常由以下两种因素引起:

首先,海面上常年吹着方向不变的风,如赤道南侧常年吹着不变的东南风,而其北侧则是不变的东北风。风吹动海水,使水表面运动起来,而水的动性又将这种运动传到海水深处。随着深度增加,海水流动速度降低;有时流动方向也会随着深度增加而逐渐改变,甚至出现下层海水流动方向与表层海水流动方向相反的情况。在太平洋和大西洋的南北两半部以及印度洋的南半部,占主导地位的风系造成了一个广阔的,也是按逆时钟方向旋转的海水环流。在低纬度和中纬度海域,风是形成海流的主要动力。

其次,不同海域的海水其温度和含盐度常常不同,它们会影响海水的密度。海水温度越高,含盐量越低,海水密度就越小。这种两个邻近海域海水密度不同也会造成海水环流。海水流动会产生巨大的能量。

海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言,海流能的变化要平稳且有规律得多。潮流能随潮汐的涨落每天2次改变大小和方向。一般来说,最大流速在2米/秒以上的水道,其海流能均有实际开发的价值。

现在,全世界海流能的理论估算值约为50亿千瓦。

世界海流能资源分布

通常,人们所讲的海流主要有暖海流和寒海流,比如,从我国台湾附近向北流的暖海流,我们叫台湾暖流,而日本则叫日本暖流。这股海流盐分重、水色深蓝,从高空俯视大海,就会发现蔚蓝的大海里仿佛飘着一根黑色绸带似的,因而科学上常称这股海流为“黑潮”。

但对世界海流的分布还是有着科学的说法。

一般来讲,世界海流主要有南极海流、北赤道海流、北大西洋海流和北太平洋海流。其中环绕着南极大陆并向北扩展达到南纬40°的广阔流系。这里的海水总是不断地向东流去,主要是所有这些海流,都受着东南信风的强烈影响,因而要比派生出它们的西风漂流本身更狭窄,流得也更快。在北纬10°和20°之间的北大西洋和北太平洋赤道地带,有一股宽阔而流动缓慢的北赤道海流向西流动的北赤道海流,但其多数属于季风漂流,会随着风向而改变洋流的方向。大致在北纬40°附近,湾流和黑潮开始转向东方,分别形成北大西洋海流和北太平洋海流。北大西洋的巨大环流,它的大部分并不转向南面,而是沿着欧洲海岸继续向北流动,其中有一小部分折回西面,形成了冰岛以南的依尔明格海流,其余的部分进入北冰洋,成为挪威海流。北太平洋海流则有一部分转向北方,变成阿拉斯加海流。

以上就是世界主要海流的大致分布情况。如此看来,海洋里的河流,完全像陆地上的河流,纵横交错,川流不息,人们虽说对它已经有了比较正确的认识,但要确切地说出它的详情,实在比陆地上的河流要复杂多了。

我国海流能资源分布

1.我国沿海的海流大体可分为三大流系:

①黄海、渤海流系。辽东沿岸黑潮同进入该海域的黄海暖流及其余脉组成黄海、渤海环流系统。

②东海流系。浙闽沿岸流在春、秋、冬三季沿长江口以南岸线流向西南;而在夏季随长江冲淡水流向东北。

③南海流系。在春、秋、冬三季浙闽沿岸流经台湾海峡进入南海,与广东沿岸流汇合一起流向西南,在珠江和雷州半岛之间形成“逆时针环流”。在夏季,广东沿岸流则汇合珠江冲淡水流向东北。

2.中国近海潮流分布特点:

①渤海潮流以半日潮流为主,流速一般为0.5~10米/秒:最强的潮流出现于老铁山水道附近,可达1.5~2.0米/秒;辽东湾次之,为1.0米/秒;莱州湾则仅为0.5米/秒左右。

②黄海的潮流大都为正规半日潮,仅在渤海海峡及烟台近海为不正规全日潮流。流速一般是东部大于西部。朝鲜半岛两岸的一些水道,曾观测到4.8米/秒的强流。黄海西部强流区出现在老铁山水道、成山角附近,达1.5米/秒左右,吕叫、小洋口及斗龙港咀南水域,则可达2.5米/秒以上。

黄海

黄海是太平洋西部的一个边缘海,位于中国大陆与朝鲜半岛雷州半岛俯瞰图之间。黄海平均水深44米,海底平缓,为东亚大陆架的一部分。

西临山东半岛和苏北平原,东边是朝鲜半岛,北端是辽东半岛。

黄海面积约为38万平方千米,最深处在黄海东南部,约为140米。海洋学家按照黄海的自然地理等特征,习惯上将黄海分为北黄海和南黄海。

③东海潮流,在东海的西部大多为正规半日潮流,东部则主要为不正规半日潮流,台湾海蛱和对马海峡分别为正规和不正规半日潮流。

潮流流速近岸大,远岸小。闽、浙沿岸可达1.5米/秒,长江口、杭州湾、舟山群岛附近为中国沿岸潮流最强区,可高达3.0~3.5米/秒以上,如岱山海域的龟山水道,潮流速度高达4米/秒。九州西岸的某些海峡,水道中的流速也可达3.0米/秒左右。

④南海潮流较弱,大部分海域潮流流速不到0.5米/秒。北部湾强流区,也不过1米/秒左右,琼州海峡潮流最强可达2.5米/秒。

南海以全日潮流为主,则全日潮流显著大于半日潮流,仅在广东沿岸以不正规半日潮流占优势。

琼州海峡跨海大桥

海流能开发起源

海流能开发利用主要还是发电,特别是在近年能源的极大短缺制约了世界各国经济发展和人民生活水平提高的情况下,海流能开发利用受到许多国家的重视。1973年,美国试验了一种名为“科里奥利斯”的巨型海流发电装置。该装置为管道式水轮发电机。机组长110米,管道口直径170米,安装在海面下30米处。在海流流速为2.3米/秒条件下,该装置获得8.3万千瓦的功率。日本、加拿大也在大力研究试验海流发电技术。

我国西沙、南沙及其他远离大陆的岛屿,完全依靠大陆供应能源,供应线过长,导致生产生活困难。

然而,我国大陆沿岸和海岛附近蕴藏丰富的海流能,至今却未得到有效的开发。对这种可再生能源进行研究和开发利用,可以为我国沿海及海岛农村提供新能源,对保持海洋经济社会的持续、稳定、协调发展意义重大。

海流能开发现状

把海流能转化成人类生活生产所需的电能是人类孜孜追求的重要课题,人们期盼着早日迎来海流发电变为现实。世界上从事海流能开发的主要有美国、英国、加拿大、日本、意大利和中国等。最早系统地探讨利用海流能发电是在美国1974年召开的专题讨论会上,1975年日本率先对黑潮动能发电进行调研活动。