在惊涛骇浪中释放的能量

海浪是由风产生的。除了风作用下引起的海面波动外,还有由月球和太阳引潮力引起的潮波,火山爆发和海底地震等原因引起的海啸,由于海面气压的突然变化引起的气象海啸,以及出现在海水内部上下密度不同界面上的内波等。

习惯上,海浪指的是风浪、涌浪和近岸浪这三种形式。归根结底,海浪是由风形成的,只不过在不同情况下表现形式不同而已。

1894年,在西班牙的巴布里附近,海浪冲翻重达1700t的大岩块；1929年,仅北大西洋和北海海区就因风暴而损失600艘大船。有人做过这样的测试,近岸浪对海岸的冲击力,大到每平方米可达20～30t,最大可达60t。巨大的海浪可把一块13t的岩石抛到20m的高处,能把1.7万t的大船推上岸去。

在1967年的阿以战争中,埃及关闭了沟通印度洋和大西洋的苏伊士运河,船舶不得不重新通过“咆哮的好望角航路”。1968年6月,一艘名叫“世界荣誉”号的巨型油轮,装载着约4.9万t原油,从科威特经好望角驶往西班牙。当驶入好望角时,遭到了波高20m的狂浪袭击,浪头从中间将船高高托起,船头和船尾悬在空中,船体变形了,甲板上出现了裂缝,接着,又一个狂浪从船头袭来,就像折断一根木棍一样,把大轮折成两段,沉没了。

但是,如果人类驾驭了海浪,它就是一种可观的能源。海浪的能量蕴藏在无数海水质点运动当中,它可以科学地计算出来。对于波高为H(m)、周期为T(s)、宽为1m的海浪水,它具有的功率P(kW)为(www.xing528.com)

P=H 2 T　(5.1)

由公式得知,海浪的能量与周期(T)成正比,与波高(H)的平方成正比。周期长,波高高的海浪,能量就大,尤其波高对海浪能的影响最大。但是,这个公式是对于波高规则的海浪而言的,实际上海浪时高时低,大小不一,分布也杂乱无章,所以用有效波高(即H 2/3)来表示,更符合海浪的实际情况。式(5.1)改写为

有了计算公式,就可以很方便地计算出海浪能。例如,我国海区的有效波高为1m,周期为5s,则1m宽的海浪可产生功率为2.5kW。如果有效波高为3m,周期为7s,则1m宽海浪可产生的功率迅速增加到31kW。

据估计,全世界的波浪能约为30亿kW,其中可利用的能量约占1/3。不同地域的波浪并不一样,南半球的波浪比北半球大,如夏威夷以南、澳大利亚、南美和南非海域的波浪能较大。北半球主要分布在太平洋和大西洋北部北纬30°～50°。我国沿海的波浪能分布也是南大于北,年平均波高东海为1～1.5m,南海大于1.5m。据推算,在风力为2～3级的情况下,微浪在1平方米的海面上,就能产生20万kW的功率。利用海岸波浪能来发电,可以获得大量电能。