[发明专利]一种基于“连礁成道”开发海洋潮流能资源的方法

摘要

本发明公开了一种基于“连礁成道”开发海洋潮流能资源的方法。具体对未被开发利用的海域进行特征信息提取和处理，以获得海底暗礁、断层、岩性、节理、水深、风浪、潮流流速及海上航线和海底管网分布等信息。进而基于“连礁成坝，坝间成道”的新潮道打造思路，开展潮流能资源量的预测模拟计算和地质条件判识，并据此开展可开发海域的选取。在此基础上，开展拟打造新潮道的设计和“连礁成坝”所需混凝土工程量的计算，从而获得最佳工程技术方案。本发明能够使潮流流速与潮流能资源量成倍增加，且可整条潮道、整个海域利用，从而一举解决目前由于航运、交通和军方对现有潮道占用的问题，以及在现有技术条件下潮流能捕捉效率低，装机容量小的问题。

主权项

1.一种基于“连礁成道”开发海洋潮流能资源的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对目标海域进行潮流能资源开发的初步判识，得到若干可能开发海域；2)结合各可能开发海域的现有水深、海域长度和宽度、风浪参数和潮流数据，计算并预测通过“连礁成坝，坝间成道”手段形成新潮道后，可能达到的潮流流速与可能获得的潮流能资源量，计算方法为：新潮道内某点i的潮流流速v_i为：其中：v_i为新潮道内i点处的潮流流速，单位为m/s；ν_max为潮道流入端的潮流最大流速，单位为m/s；h、h_i分别为潮道流入端、潮道内i点处的水深，单位为km；A、A_i分别为潮道流入端、潮道内i点处波浪的振幅，单位为km；L为新潮道长度，单位为km；L_i为流入端到新潮道内i点处的长度，单位为km；λ为风浪的波长，单位为km；T_c为潮波的周期，单位为Hz；t为潮流流速变化周期中当前时刻距离初始时刻的时间，单位为秒；d、d_i分别为潮道流入端、潮道内点i处的横截面宽度，单位为km；T_m为潮流流速变化的半月周期；T_d为潮流流速变化的半日周期；在t时刻，新潮道内流经横截面i的海水动能功率P_i为：其中：P_i单位为kW；ρ为海水的密度，单位为kg/m³；在时长为T时间段内，新潮道中流经横截面i的海水动能E_i为：其中：E_i单位为kJ；T为当前时刻距离初始时刻的时间，单位为秒；对各可能开发海域中不同位置的潮流流速、海水动能功率与海水动能进行计算，并对计算结果进行筛选，筛除潮流流速、海水动能功率或海水动能低于阈值的可能开发海域，获得若干有开发潜力的海域；3)提取各有开发潜力的海域的地质特征信息，进行地质条件筛选，筛除工程地质条件不满足开发要求的海域，获得若干可开发海域；4)对各可开发海域进行拟打造新潮道工程参数的测量、计算与设计，所述的拟打造新潮道工程参数包括新潮道长度、宽度、深度、收敛角与潮床坡度；其中：4.1)潮道长度和宽度即为可开发海域的长度和宽度，通过实地测量获得；4.2)潮道深度即为可开发海域的深度，可开发海域的深度通过在遥感数据处理与提取获得相对水深的基础上，再结合实地测量数据获得；4.3)潮道收敛角的计算方法为：其中：L_i为流入端到新潮道内点i的长度，单位为km；θ为潮道收敛角，通常为锐角；4.4)假设海面为水平面，顺潮道走向与垂直于潮道走向的潮床坡度分别为α与β，潮床坡度计算方法为：其中：α、β通常为锐角，h、h_i、h_i+1分别为新潮道流入端、新潮道内i点和i+1点处的水深，单位为km；i点和i+1点为新潮道内连线垂直于新潮道走向的两个点；L_i为流入端到新潮道内i点处的长度，单位为km；D_i为i点和i+1点间的距离，单位为km；5)根据拟打造新潮道的工程参数，获取拟打造新潮道两侧坝体所处位置内的暗礁信息，并计算连接这些礁石的礁间坝体所需混凝土工程量；6)基于上述计算得到的新潮道的工程参数和混凝土工程量，选择一个或多个可开发海域进行施工，即可打造出预期的新潮道，获得预期的潮流流速和潮流能资源量。