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海洋游动的线(海洋运动的主要动力)

来源:www.ascsdubai.com   时间:2023-04-05 18:36   点击:285  编辑:jing 手机版

1. 海洋运动的主要动力

  海洋能利用-正文  利用一定的方式方法、设备装置把各种海洋能转换成为电能或其他可利用形式的能。它是人类利用自然能源的重要方面。  海洋能的种类 海洋能是海水运动过程中产生的可再生能,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力,其他海洋能均源自太阳辐射。  海水温差能是一种热能。低纬度的海面水温较高,与深层水形成温度差,可产生热交换。其能量与温差的大小和热交换水量成正比。潮汐能、潮流能、海流能、波浪能都是机械能。潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比。波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比。在河口水域还存在海水盐差能(又称海水化学能),入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透,可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透能量成正比。  海洋能的特点 ①蕴藏量大,并且可以再生不绝。估计地球上海水温差能可用功率达1010千瓦数量级;潮汐能、波浪能、海流能、海水盐差能等可再生功率都达109 千瓦数量级。②能流的分布不均、密度低。大洋表面层与500~1000米深层之间的较大温差仅20°C左右,沿岸较大潮差约 7~10米,而近海较大潮流、海流的流速也只有4~7节。③能量多变、不稳定。其中海水温差能、海流能和盐差能的变化较为缓慢,潮汐和潮流能则呈短时周期规律变化,波浪能有显著的随机性。  海洋能利用的技术和设施 海洋能利用的关键环节是能量转换,不同形式的海洋能,其转换技术原理和装置也不同。  海水温差能的利用是将热能转为机械能后,再转换为电能。热能转换为机械能采取热力循环法,通常的流程有两种(图1):①闭路循环(又称中间介质法),采用由蒸发器、汽轮发电机、冷凝器和工质泵组成的系统,蒸发器里通过海洋表层热水,冷凝器里通过海洋深层冷水,工质泵把液态氨或其他工质作为中间介质从冷凝器泵入蒸发器,液态氨因热水作用变为高压氨气,驱动汽轮机发电;而从汽轮机出来的低压气态氨回到冷凝器又重新冷却成液态氧,如此形成闭路循环。②开路循环(又称闪蒸法或扩容法),把热海水在部分真空的蒸发器(闪蒸器)内蒸发成蒸汽,驱动汽轮机发电;使用过的低压蒸汽再进入冷凝器中冷却,冷凝的脱盐水或回收,或排入海洋。早期的实验装置多采取开路循环流程,由于设备易受腐蚀,60年代后改用闭路循环流程。海水温差发电实际利用的热效率很低,往往只有2%左右,所处理的冷、热水量较多,故相应的各种部件尺寸都很庞大,伸向海底深水层的长冷水管技术难度较大。  潮汐、波浪、潮流和海流能的利用仅需将机械能转换为电能,一般分为三步:第一步是接受能量,如建造潮汐水库,用以接受、蓄贮潮汐能;采用转轮(水车)以吸收海流、潮流动能;用水柱-气室、随波浪升降或摇摆的浮子、可压缩气袋等接受波浪能。第二步是传输,通常用机械、液力、气动等方法,传输终端一般设置水轮机或气轮机。潮汐电站采用适应低水位差的灯泡贯流式水轮机组或全贯流式水轮机组(图2);而波能的传输近年来采用对称翼型空气涡轮机,在波浪作用下能做单方向旋转。第三步是转换成电力或其他动力。通常通过发电机转换成电力。由于海洋能不稳定,所以在整个转换过程中一般还需备有贮能设施,如水库、气罐、蓄电池和飞轮等。  海水盐差能利用的转换方法近年来才开始研究。如有一种设想是在河口入海处建造两座堤坝,中间为缓冲水库,在缓冲水库与外海的通道内设置半透膜。缓冲水库内的淡水通过半透膜渗出,其渗透压力导致缓冲库的水位降低,利用缓冲库与河流的水位差可以发电。这种方法由于进出水量相当大,故所需的工程规模也很大。  利用海洋能的工程设施,按其设置位置一般分为海滨式和海上式两类。前者是以滨海陆地或浅海水域为基地,后者是在深水海域设置浮式结构。海滨式和离岸近的海上式设施,可用海底电缆或压力管道将动力传输上岸;离岸远的海上设施,只能就地利用动力,如制氨或生产海水化工产品。  海洋能利用的经济效益 海洋能的利用目前还很昂贵,以法国的朗斯潮汐电站为例,其单位千瓦装机投资合1500美元(1980年价格),高出常规火电站。但在海洋能利用的过程中,还能获得其他综合效益。如潮汐电站的水库能兼顾水产养殖、交通运输;海洋热能转换装置获得的富含营养盐深层海水,可用于发展渔业;开路循环系统能淡化海水和提取含有用元素的卤水;大型波力发电装置可同时起到消波防浪,保护海港、海岸、海上建筑物和水产养殖场等的效果。目前在严重缺乏能源的沿海地区(包括岛屿),把海洋能作为一种补充能源加以利用还是可取的。  发展概况 海洋能利用最早是从利用潮汐能开始的。11世纪就出现了潮汐磨坊。1966年法国建成朗斯潮汐电站,装机容量24万千瓦,是目前世界上规模最大的潮汐能发电站(见彩图)。1981年中国江厦潮汐试验电站(见彩图)第一台 500千瓦机组正式投产。世界第一个波能转换装置的专利是法国于1779年取得的。1965年,日本研制用于航标灯的波力发电装置获得成功。现在日本、英国、挪威和中国等国家正在进行多种波力发电试验研究,其中较大型的是日本等 5国在日本海试验的“海明号”波力发电船,第一期试验年发电量19万度,并初步成功地把电力输送到了岸上。日本还建立了岸式波力发电试验站。中国研制出采用对称翼型空气涡轮机的新型波力发电装置,装在南海海域航标灯浮上试用(图3)。1881年法国人首先提出海水温差能利用的原理。20世纪70年代以来,美国用在研究海洋热能转换的经费在世界上占居首位。1979年,美国在夏威夷岛海域驳船上进行了50千瓦装机容量海水温差发电试验。其后,日本在瑙鲁岛建立岸式试验性海水温差电站,装机容量100千瓦。  随着世界能源需求的日益增长和海洋能利用技术的提高,预期20世纪内,有可能在潮差较大的河口海岸处兴建10万至 100万千瓦级的潮汐电站;并会出现中、小型实用的波力发电装置和试验的海水温差发电装置。从长远看,海洋能的利用将成为世界新能源的重要方面

2. 海洋运动的主要动力来源

主要指海水运动过程中产生的潮汐能、波浪能、洋流能及海水因温差和盐度差而引起的温差能与盐差能等。

基本信息

中文名称

海洋动力

可利用功率

100亿千瓦

可再生功率

10亿千瓦左右

包括

潮汐能、波浪能、洋流能等

3. 海洋运动的主要动力是

海水运动有三种主要形式:波浪、潮汐和洋流1、波浪 波浪按成因分类,风浪是最常见的一种波浪,受风力作用而产生。

风吹拂海面时,海水会不断起伏形成波浪,风力风速越大,波浪的规模、能量越大。

海啸--一种特殊性质的波浪,它规模巨大,破坏力相当强。

它可分为两类:一类是由海底地震,深海地震或火山爆发而引起的地震海啸;另一类是由风暴而产生的气象海啸,也叫风暴潮。掀起形成的滔天巨浪几十米高,可以吞没整个海岸地区,摧毁建筑、村镇,造成重大灾害。

海啸能以每小时800km以上速度横扫海面。

潮汐--在海岸边,能看到涨潮、落潮,海面上升、下降。

潮汐是海水在月球和太阳引力作用下发生的周期性涨落现象,涨潮时,海面上升,落潮时海面下降。

日、地月成直线 日月引力叠加,形成大潮(朔、望)日、地月成直角关系 日、月引力分散形成小潮(上弦月、下弦月) 海水受到引力较分散 一天中海水涨落两次?一天有两次涨潮和两次落潮?

地球每天自转一周,地球上各个地方在一天里面,向着月球时,形成涨潮、落潮,背着月球时也会形成涨潮落潮(例A、B)。潮汐的影响,潮水会淹没潮间带,使海底泥沙迁移。

潮间带:退潮时露出水面,涨潮时被潮水淹没的海岸地带。

由于航海和海岸 工程建设比如筑港要利用潮间带,因而要掌握潮汐和潮流的特性.潮汐现象还与地形有关系。

钱塘江大潮在浙江海岸一带,能与杭州湾地形有关,由于杭州湾地形是三角形海湾,外部开口大,内部狭窄,每当潮水涌入三角形海湾中,潮位堆高,潮差增大,海水在海湾中叠加暴涨。

第二个原因是气象条件:每年夏秋季节,夏季风(东南季风)盛行,在东南季风作用下形成的风浪,加剧了潮势。

第三个原因是天文因素:当日、地、月成一直线时(朔望月),潮差较大,所以有“八月十八观潮”之说。针对杭州湾受潮影响的特点,一方面我们选择好时机,可以观赏钱塘潮壮美景象;另一方面还要采取防御潮水入侵措施—修筑海堤。

洋流--海水常年大规模的定向流动,例墨西哥湾暖流(具有相对稳定的流速流向,非常大的规模)时间方向稳定。

在三种形式中,主要研究洋流,洋流是海水主要的运动形式,按照洋流形成原因,可以分为三类:

1、风海流 大气运动和近地面风带,是海洋水体运动的主要动力。

盛行风吹拂海面 ,推动海洋水随风漂流,并使上层海水带动下层海水,形成规模很大的洋流,叫做风海流。

2、密度流由于各海域海水的温度、盐度不同,引起海水密度的差异,导致海水的流动,叫做密度流。

密度流不只分布在直布罗陀海峡一处,再比如,(曼德海峡)红海与印度洋,红海与地中海,波罗的海与北海,地中海与黑海。

密度流分布规律:在封闭海区与开阔海洋之间的海峡,密度流的分布一般都很明显。

3、补偿流—海水的连续性,补偿流失由风力和密度差异所形成的洋流,使海水流出的海区海水减少,由于海水连续性要求,补偿流失,相邻海区的海水便会流来补充,这样形成的洋流叫做补偿流。

补偿流形成与风海流,密度流紧密联系。可分 垂直补偿流主要发生在沿岸地区,在海岸附近,海水受风力作用发生运动,受离岸风或迎岸风的影响。

受离岸风影响 由于离岸风吹送,表层海水离岸而去,导致邻近海区海水流速来补偿海水缺失,下层海水也上升到海面,来补偿流去的海水,形成上升流(低纬信风带大陆两岸)寒流。

当表层海水遇到海岸或岛屿阻挡时,海水聚集在水平方向上发生分流,在垂直方向上产生下降流。影响:上升流能把底层的营养盐类物质带到表层,使浮游生物大量生长,为鱼类提供饵料,因此,上升流海区往往形成重要的渔场,比如秘鲁渔场得益于秘鲁寒流(上升补偿流)。洋流的形成除了受上面这些因素影响外,还受到陆地形状和地转偏向力影响,陆地形状和地转偏向力会迫使洋流在运动过程中,洋流的流动方向发生改变。洋流形成是受多种因素综合作用的结果,这使洋流的分布很复杂,但也是有一定规律的。

4. 海洋水体运动的主要动力是

当然会了!海水的流动就是我们通常说的潮流。在月球和太阳引力作用下形成的海水周期性涨落。在白天的称潮,夜间的称汐,总称“潮汐”。一般每日涨落两次,也有涨落一次的。

外海潮波沿江河上溯,又使得江河下游发生潮汐。由于夏历是以月相变化为依据,其有一大作用是可以反映潮汐,潮汐现象是月亮起主导作用,以月相变化为依据的夏历是古时指导海事活动指南。

月球对地球海水有吸引力,地球表面各点离月球的远近不同,正对月球的地方受引力大,海水向外膨胀;而背对月球的地方海水受引力小,离心力变大,海水在离心力作用下,向背对月球的地方膨胀,也会出现涨潮。

5. 海洋运动形式

1、鲨鱼

鲨鱼平时向前移动时是以优雅的S形摆动全身,其中以尾部摆动的弧度最大。流经胸鳍的水流便自然产生上升力量,保持身体不下沉。但是鲨鱼在高速行动下,身体则几乎不动,只有尾部摆动。在发动攻击或恐吓时会特别将背拱起、胸鳍朝下。

2、虾

虾是游泳的能手,能用腿做长距离游泳,它游泳时那些游泳足像木桨一样频频整齐地向后划水,身体就徐徐向前驱动了。受惊吓时,它的腹部敏捷地屈伸,尾部向下前方划水,能连续向后跃动,速度十分快捷。也有的虾不善于游泳,大龙虾多数时间在海底的沙石上爬行。

3、比目鱼

比目鱼的绝大多数是生活在海洋中的,但是也有一些种类能够生活在淡水中。欧洲比目鱼经常从海洋迁徙到河流捕食,在夏天可以沿着河流上溯到65千米处的内陆,当秋天到来时,它们会返回海洋产卵。

4、海龟

海龟,在龟类“家族”中堪称最大的,厚厚的背甲长达一米以上,体重可达150-180公斤。它在海里游行时,主要是靠前面两只脚同时划动,就像是船上的两只桨,借助水的力量一起一伏往前行。海龟主要吃海藻等植物性食物,有时也吃鱼、虾一类的动物性食物。

5、海胆

海胆大多生活于海底,喜欢栖息在海藻丰富的潮间带以下的海区礁林间或石缝中,以及坚硬沙泥质浅海地带,具有避光和昼伏夜出的特性。

6. 海洋动力要素

洋流又称海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外,海水沿一定途径的大规模流动。

引起海流运动的因素可以是风,也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。

前者表现为作用于海面的风应力,后者表现为海水中的水平气压强梯度力。

加上地转偏向力的作用,便造成海水既有水平流动,又有垂直流动。

其中盛行风是风海流的主要动力。由于海岸和海底的阻挡和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底处的表现,和在开阔海洋上有很大的差别。

洋流是地球表面热环境的主要调节者。洋流可以分为暖流和寒流。若洋流的水温比到达海区的水温高,则称为暖流;若洋流的水温比到达海区的水温低,则称为寒流。

一般由低纬度流向高纬度的洋流为暖流,由高纬度流向低纬度的洋流为寒流。

海轮顺洋流航行可以节约燃料,加快速度。

暖寒流相遇,往往形成海雾,对海上航行不利。此外,洋流从北极地区携带冰山南下,给海上航运造成较大威胁。洋流又叫海流,是指大洋表层海水常年大规模的沿一定方向进行的较为稳定的流动。

洋流是地球表面热环境的主要调节者,巨大的洋流系统促进了地球高低纬度地区的能量交换。

洋流与所经流经区域之间,也通过能力交换改变其环境特征。

7. 海洋运动的尺度

海洋环流是研究风引起的海流和密度分布不均匀所产生的密度流、大洋环流中流旋的生成和分布、大洋环流西向强化、海流的弯曲和变异、近赤道地区的流系结构、南极绕极流,大洋热盐环流,深海环流和与主跃层的关系,海水的辐散和辐合运动与升降流及朗缪尔环流等的关系,中尺度涡及其能量转换,冰漂流等特殊的流动现象,海洋对风应力等的反应,以及近岸海区的环流等等。

8. 海洋动力作用

潮汐是海水受太阳、月亮的引力作用而形成的。

1、潮汐现象是指海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动,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。2、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。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,永不休止的海面铅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。

3、由于地球、月球在不断运动,地球、月球与太阳的相对位置在发生周期性变化,因此引潮力也在周期性变化,这就使潮汐现象周期性地发生。一日之内,地球上除南北两极及个别地区外,各处的潮汐均有两次涨落,每次周期12小时25分,一日两次,共24小时50分,所以潮汐涨落的时间每天都要推后50分钟。在地球、太阳和月球这三个天体中,太阳是太阳系中距地球最大的天体,月球是距地球最近的天体。所以太阳和月球产生的引力对地球影响较大。

潮汐现象是月亮起主导作用,月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高,海水出现升降、涨落与进退,由此出现潮汐。

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