第2章　波浪性質(zhì)及相關(guān)理論

2.1　波浪能的特點(diǎn)及其性質(zhì)

2.1.1　概述

海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢能的總和稱為波浪能，它的產(chǎn)生是外力（如風(fēng)、大氣壓力的變化，天體的引潮力等）、重力與海水表面張力共同作用的結(jié)果。波浪形成時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)做振蕩和位移運(yùn)動(dòng)，水質(zhì)點(diǎn)的位置變化產(chǎn)生位能。波浪能的大小與波高和周期有關(guān)，波浪的波高和周期與該波浪形成地點(diǎn)的地理位置、常年風(fēng)向、風(fēng)力、潮汐時(shí)間、海水深度、海床形狀、海床坡度等因素有關(guān)。波浪的能量與波浪周期、波高的平方以及迎波面的寬度成正比。

在海洋能源中，波浪能是最不穩(wěn)定的一種，在時(shí)間尺度上具有隨機(jī)多變性，海況不同，則波浪的能量也不同；季節(jié)不同，波浪能的變化差異更大；在空間尺度上，不同地域，波浪能的能量密度也有很大差別。正是由于這些特點(diǎn)，波浪能較之其他形式的可再生能源更難以利用。然而同時(shí)，波浪能又是很清潔的可再生資源，它的開發(fā)利用，將大大緩解由于礦物能源逐漸枯竭的危機(jī)，改善由于燃燒礦物能源對環(huán)境造成的破壞。因此發(fā)展海洋可再生能源勢在必行，而波浪能因其能量密度相對較高、分布廣泛、獲取難度相對較低等優(yōu)勢，是各國海洋可再生能源的研究熱點(diǎn)和發(fā)展重點(diǎn)。

波浪能是由風(fēng)把能量傳遞給海洋而產(chǎn)生的，它實(shí)質(zhì)上是吸收了風(fēng)能而形成的。能量傳遞速率和風(fēng)速有關(guān)，也和風(fēng)與水相互作用的距離（即風(fēng)區(qū)）有關(guān)。水團(tuán)相對于海平面發(fā)生位移時(shí)，使波浪具有勢能，而水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，則使波浪具有動(dòng)能。儲存的能量通過摩擦和湍動(dòng)而消散，其消散速度的大小取決于波浪特征和水深。深水海區(qū)大浪的能量消散速度很慢，從而導(dǎo)致了波浪系統(tǒng)的復(fù)雜性，使它常常伴有局地風(fēng)和幾天前在遠(yuǎn)處產(chǎn)生的風(fēng)暴的影響。波浪可以用波高、波長（相鄰的兩個(gè)波峰間的距離）和波周期（相鄰的兩個(gè)波峰間的時(shí)間）等特征來描述。