
當陣風習習,浪花拍岸,濤聲吟唱,此時如果你徜徉海灘,你感受到的是大海浪漫溫煦的懷抱;而臺風來臨,巨浪滔天,波濤洶涌,你看到的是大??褚八谅拥牧硗庖幻妗Gf年來,人類對海洋既向往又恐懼,在不斷的探索和臣服之間掙扎,所以有了哥倫布、麥哲倫們的探索發(fā)現(xiàn),也有了“老人與海”的領悟和思索。海浪是大海的語言,是大海的舞蹈,也可以說是大海的靈魂和生命。但你可知道海浪都有哪些脾氣和特性呢?
海浪的定義
海浪通常指海洋中由風產(chǎn)生的波浪,通常周期為1~30秒;波高為幾厘米至20米左右,有時可達30米;波長為幾十厘米至幾百米。
各要素定義為:
波高:從波谷到波峰的鉛直距離。
振幅:水質(zhì)點離開其平衡位置的向上(或向下)的最大鉛直位移,為波高的一半。
波長:相鄰兩個波峰(波谷)間的水平距離。
周期:相鄰兩波峰(或波谷)通過某固定點所經(jīng)歷的時間。
波速:波形傳播的速度,即波峰(或波谷)在單位時間內(nèi)的水平位移。
海浪的分類
海浪按成因主要分為風浪、涌浪、近岸浪。風浪和涌浪是海面上最引人注目的波動。
海浪的威脅
臺風狂浪、冷空氣大浪,我們可能已經(jīng)直接或者間接地有了很多的認識。1944年12月,美國第三艦隊準備進攻日軍占領的呂宋島,遭到臺風風浪侵襲,直接導致3艘驅(qū)逐艦沉沒,2艘航母嚴重受損,146架艦載機被拋入大海,近800人非戰(zhàn)斗減員。2011年12月,強冷空氣大浪造成俄羅斯鄂霍次克海石油平臺沉沒。
除了大家熟悉的狂風大浪的影響,在海洋中還有一個不為人們熟悉的潛在危險——涌浪。涌浪往往具有驚人的破壞力,能使艦船發(fā)生中拱、中垂、螺旋槳空轉(zhuǎn)失速、掩埋振蕩、偏擺、觸底擱淺等現(xiàn)象,往往會給艦船造成嚴重損傷,甚至損毀。比較典型的事故是2013年6月17日,MOL COMFORT號搭載著7000多個標準集裝箱執(zhí)行亞歐航線任務,在新加坡前往沙特吉達港的途中的亞丁灣海域(距離阿曼塞萊拉港430海里處,北緯12度33分、東經(jīng)59度46分附近),突發(fā)事故,船舶中部出現(xiàn)斷裂。該船長302米、寬45.6米、吃水14.1米。
針對此次事故的原因眾說紛紜,其中比較主流的觀點包括“船殼底板結(jié)構(gòu)強度不夠,導致斷裂”“焊接缺陷”等。然而,作者認為上述原因均為次要原因,最根本的原因是該貨輪遭遇了“中拱”,船舶中部斷裂處為波峰,船首和船尾位于波谷,船舶長度與波長接近,屬于典型的“中拱”現(xiàn)象。該現(xiàn)象也與當時的實際天氣情況吻合,風力為七級,浪高達六米左右(符合該季節(jié)的西南季風特征)。曾經(jīng)也有質(zhì)疑的觀點,“七級風弄斷集裝箱船?這顯然是不可能成立的”。然而,并非七級風導致巨型貨輪被折斷,真正的兇手是強勁的西南季風激發(fā)出的“涌浪”。
海浪發(fā)電
狂風巨浪能給人類帶來巨大的危害,但是,如果深入把握其內(nèi)在規(guī)律,充分利用波浪能,同樣將給人類帶來福祉。海浪的巨大能量可進行波浪發(fā)電、海水淡化等,可以為邊遠海島、石油平臺等提供電力,將成為人類賴以生存的能源之一。海浪發(fā)電更是目前各發(fā)達國家追逐的焦點之一,2011年1月李克強總理訪問英國時,英國展示的高新成果就是海浪發(fā)電。由于具有無污染、儲量大、分布廣、全天候等優(yōu)勢,波浪能無疑將成為應對資源危機和環(huán)境危機的最佳選擇之一。我國有300余萬平方千米海洋國土,島嶼眾多,有居民的海島能源十分緊張,嚴重制約了邊遠海島的開發(fā)建設;我國也是能源需求大國,能源危機已經(jīng)成為制約我國持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為此,國家采取了“西電東送”“西氣東輸”和大力開發(fā)核電等措施,即便如此,電力供應仍有很大的缺口。
發(fā)揮沿海、邊遠海島的可再生能源優(yōu)勢,大力實施海浪發(fā)電,將有效緩解能源危機,促進我國的可持續(xù)發(fā)展,同時還可顯著增強邊遠海島的生存和可持續(xù)發(fā)展能力,進而為遠洋航海、海上搜救、人道救援、醫(yī)療救助等提供支撐。由于涌浪具有能量巨大、穩(wěn)定性好的優(yōu)點,近年來國際上對涌浪發(fā)電越發(fā)重視,近期一家澳大利亞公司Oceanlin,就利用涌浪發(fā)電取得了較好的效果。比較經(jīng)典的海浪發(fā)電裝置有英國的“巨蟒”海浪發(fā)電機,“巨蟒”的身體為橡膠材料,柔軟可彎曲,長8米,直徑0.32米,海浪在其內(nèi)部產(chǎn)生壓力波,壓力波不斷向前行進最終帶動尾部的發(fā)電機,現(xiàn)在英國哥斯波特進行了水域測試,目前該設計正在接近商業(yè)化應用。還有葡萄牙的“海蛇”海浪發(fā)電機,2008年投入運轉(zhuǎn)?!昂I摺笔鞘澜缟系谝粋€商業(yè)海浪發(fā)電企業(yè),位于葡萄牙北部海岸,“海蛇”的發(fā)電機是一個150米長的鋼鉸接結(jié)構(gòu),通過彎曲移動帶動水輪發(fā)電機發(fā)電,可產(chǎn)生750千瓦電量。