第2章　波浪性質及相關理論

2.1　波浪能的特點及其性質

2.1.1　概述

海洋表面波浪所具有的動能和勢能的總和稱為波浪能，它的產生是外力（如風、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果。波浪形成時，水質點做振蕩和位移運動，水質點的位置變化產生位能。波浪能的大小與波高和周期有關，波浪的波高和周期與該波浪形成地點的地理位置、常年風向、風力、潮汐時間、海水深度、海床形狀、海床坡度等因素有關。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，波浪能是最不穩定的一種，在時間尺度上具有隨機多變性，海況不同，則波浪的能量也不同；季節不同，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，波浪能較之其他形式的可再生能源更難以利用。然而同時，波浪能又是很清潔的可再生資源，它的開發利用，將大大緩解由于礦物能源逐漸枯竭的危機，改善由于燃燒礦物能源對環境造成的破壞。因此發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勢，是各國海洋可再生能源的研究熱點和發展重點。

波浪能是由風把能量傳遞給海洋而產生的，它實質上是吸收了風能而形成的。能量傳遞速率和風速有關，也和風與水相互作用的距離（即風區）有關。水團相對于海平面發生位移時，使波浪具有勢能，而水質點的運動，則使波浪具有動能。儲存的能量通過摩擦和湍動而消散，其消散速度的大小取決于波浪特征和水深。深水海區大浪的能量消散速度很慢，從而導致了波浪系統的復雜性，使它常常伴有局地風和幾天前在遠處產生的風暴的影響。波浪可以用波高、波長（相鄰的兩個波峰間的距離）和波周期（相鄰的兩個波峰間的時間）等特征來描述。