第2章　波浪性质及相关理论

2.1　波浪能的特点及其性质

2.1.1　概述

海洋表面波浪所具有的动能和势能的总和称为波浪能，它的产生是外力（如风、大气压力的变化，天体的引潮力等）、重力与海水表面张力共同作用的结果。波浪形成时，水质点做振荡和位移运动，水质点的位置变化产生位能。波浪能的大小与波高和周期有关，波浪的波高和周期与该波浪形成地点的地理位置、常年风向、风力、潮汐时间、海水深度、海床形状、海床坡度等因素有关。波浪的能量与波浪周期、波高的平方以及迎波面的宽度成正比。

在海洋能源中，波浪能是最不稳定的一种，在时间尺度上具有随机多变性，海况不同，则波浪的能量也不同；季节不同，波浪能的变化差异更大；在空间尺度上，不同地域，波浪能的能量密度也有很大差别。正是由于这些特点，波浪能较之其他形式的可再生能源更难以利用。然而同时，波浪能又是很清洁的可再生资源，它的开发利用，将大大缓解由于矿物能源逐渐枯竭的危机，改善由于燃烧矿物能源对环境造成的破坏。因此发展海洋可再生能源势在必行，而波浪能因其能量密度相对较高、分布广泛、获取难度相对较低等优势，是各国海洋可再生能源的研究热点和发展重点。

波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离（即风区）有关。水团相对于海平面发生位移时，使波浪具有势能，而水质点的运动，则使波浪具有动能。储存的能量通过摩擦和湍动而消散，其消散速度的大小取决于波浪特征和水深。深水海区大浪的能量消散速度很慢，从而导致了波浪系统的复杂性，使它常常伴有局地风和几天前在远处产生的风暴的影响。波浪可以用波高、波长（相邻的两个波峰间的距离）和波周期（相邻的两个波峰间的时间）等特征来描述。