王振东：郡亭枕上看潮头——漫话潮汐及其开发利用

　　江南好，风景旧曾谙。日出江花红胜火，春来江水绿如蓝。能不忆江南？

　　江南忆，最忆是杭州。山寺月中寻桂子，郡亭枕上看潮头。何日更重游？

　　江南忆，其次忆吴宫。吴酒一杯春竹叶，吴娃双舞醉芙蓉。早晚复相逢？

　　这篇“忆江南”，是诗人白居易（772—846年）抒发对江南忆恋之情的名作。早在青年时期，白居易就曾漫游江南，行旅苏杭；
中年又曾先后于822年任杭州刺史，825年任苏州刺史。江南，特别是苏杭二州的秀丽风景，给他留下了美好的回忆。回洛阳后曾作多首诗词敍苏杭胜事，此词系开成三年（838年）他67岁时所作。

　　我们着重来看此词中段。偌大一个杭州，可忆的美景当然很多，而按此词牌结构，只能纳入两句，这就要选择最有代表性、感受最深的景物。月中桂子和浙江涌潮，便是白居易所选最有代表性、最美的回忆。钱塘江（又名浙江、之江、罗刹江）流至海门入东海，钱塘江大潮汹涌澎湃，犹如直立的水墙，排山倒海而来，怒潮滚滚，势不可当；
潮头如万马奔腾，山飞云走，撼人心目。所以诗人任杭州刺史时，躺在郡衙建造的亭子上，就能观赏那卷云拥雪的壮丽景色。“郡亭枕上看潮头”，其形体当然是静的，但其内心世界是否也是静的呢？白居易另有一首七绝“观潮”，可以说明其观潮时的内心活动：

　　早潮才落晚潮来，一月周流六十回。

　　不独光阴朝复暮，杭州老去被潮催。

　　这里显然己蕴含着人生有限、而宇宙无穷的哲理，很值得人们深思。

　　苏轼（1037—1101年）在杭州任通判时，于宋神宗熙宁六年（1073年）写了五首钱塘看潮七绝“八月十五日看潮五绝”：

　　定知玉兔十分圆，己作霜风九月寒。

　　寄语重门休上钥，夜潮留向月中看。

　　万人鼓噪慑吴浓，犹似浮江老阿童。

　　欲识潮头高几许？越山浑在浪花中。

　　江边身世两悠悠，久与沧波共白头。

　　造物亦知人易老，故教江水向西流。

　　吴儿生长狎涛渊，重利轻生不自怜。

　　东海若知明主意，应教斥卤变桑田。

　　江神河伯两醯鳮，海若东来气似霓。

　　安得夫差水犀手，三千孩驾射潮低。

　　第一首只是做出看潮的打算，是一组诗的开头。第二首描述所看到潮的实景。第三至第五首，均是抒发看潮后兴起的感想、感慨、议论。我们着重来看第二首，其前两句“万人鼓噪慑吴侬，犹似浮江老阿童”连用了二个比喻，描绘潮来时的威势。怒潮掀天揭地呼啸而来，潮头奔涌，声响洪大，有如万人鼓噪，使弄潮和观潮的吴浓（吴人称我为浓），无不为之震慑。这里暗用了春秋时代吴越战争中的一个故事。鲁袞公十七年（公元前478年），越国军队在深夜中进攻吴军的中军，就在战鼓声中，万军呼喊前进，使吴军主力于震惊之余，一敗途地。诗人借用越军在此战役中迅猛攻坚的声威，非常形象地比喻奔啸的潮头。第二句又用了另一个威势壮猛的比喻，说是怒潮之来，有如当年王阿童（阿童是西晋名将王浚的小名。唐代诗人刘禹锡《西塞山怀古》诗中曾写：“王浚楼船下益州，金陵王气黯然收”）统率长江上游的水军，浮江东下，楼船千里，一举攻古吴都建业（今江苏南京）。这两个句都是实景虚写，借用典故比喻，写出了潮势之大。第三四句，则是实景实写，夸饰描述潮头之高。先以“欲识潮头高几许？”故作设问，以引出“越山浑在浪花中”的回答：这潮头究竟有多高呢？越山竟好似浮在浪花中间了。越山近指吴山和凤凰山，远指龛山和赭山，龛山、赭山在萧山境内对峙，形成海门。现在看来，海门在苍茫浩瀚的潮水中，潮头似卷越山而去，白浪滔天，怒潮似箭。这时诗的境界，也仿佛图画一样展现在人们眼前了。

　　实际上，众多唐宋诗人墨客，还留下不少精彩的诗句，描述过钱塘江大潮的雄伟壮观。如宋之问“灵隐寺”

　　楼观沧海日，门对浙江潮。

　　苏轼“催试官考较戏作”

　　八月十八潮，壮观天下无。

　　刘长卿“送陶十赴杭州摄篆”

　　浙中山色千万状，门外潮声朝暮时。

　　陈师道（1053—1102）“观潮二首”

　　—年壮观尽令朝，晚日沉浮急浪中。

　　李廓“忆钱塘”

　　—千里色中秋月，十万军声半夜潮。

　　张舆“江潮”

　　罗刹江头八月潮，吞山挟海势雄豪。

　　刘禹锡（772一842年）“浪淘沙.八月涛声”

　　八月涛声吼地来，头高数丈触山回。

　　这些诗句都生动、集中地表现了雄奇壮阔、声势浩大、千姿百态的钱塘潮景观。

　　我国有18000多千米的海岸线，海域面积470多万平方千米，南部沿海平均潮差4—5米的地区比比皆是，以钱塘江口的潮差最大。夏季去北戴河旅游时，许多人去过山海关附近的孟姜女庙。在孟姜女庙堂的门口，有一幅不大容易念下来的对联：

　　海水朝朝朝朝朝朝朝落

　　浮云长长长长长长长消

　　这正是关于描述潮汐与白云的流体运动现象的一幅对联，可以念为：

　　海水朝（cháo）、朝（zhāo）朝（zhāo）朝（cháo）、朝（zhāo）朝（cháo）朝（zhāo）落；

浮云长（zhăng）、长（cháng）长（cháng）长（zhăng）、长（cháng）长（zhăng）

　　长（cháng）消。

　　这里，朝（cháo）与潮通用。

　　潮汐及其产生原因

　　那么什么是海洋潮汐？为什么钱塘江的潮汐如此雄伟壮观呢？

　　从流体力学看，海洋潮汐是海水受引潮力作用，而产生的海洋水体的长周期波动现象，它在铅直方向表现为潮位升降，在水平方向表现为潮流涨落。古人将早晨海水上涨称为潮，黄昏上涨称为汐，故合称为潮汐，或称海潮（古代涛与潮通用）。月球、太阳或其他天体对地球上单位质量物体的引力，与对地心单位质量物体的引力之差称为引潮力。太阳因离地球远，其引潮力只有月球的46％ 。农历每月的朔（初一）和望（十五或十六），月球、太阳和地球的位置大致处于一条直线上。此时月球和太阳的引潮力的方向相同，所引起的潮汐相互增强，使潮差出现极大值。这种极大值每半个朔望月（14.7653天）出现一次，称为大潮。农历每月上弦（初八或初九）、下弦（廿二或廿三）时，月球和太阳的引潮力方向接近正交，互相削弱情况最显著，故潮差达极小值，称为小潮。

　　古人对潮汐的认识，可追溯到汉代王充（27一97年）在《论衡》中所说“涛之起也，随月盛衰，大小满损不齐同”，它科学地说明了潮汐对月球的依赖关系。宋代余靖（1000一1064年）指出潮汐是—种“彼竭此盈，往来不绝”的波动现象。西方到17世纪，才由牛顿（1643一1727年）根据其提出的万有引力定律，用引潮力说明潮汐的原因，并为大家所接受。之后，D.伯努利1700—1782年）和P.S.拉普拉斯（1749一1827年）分别建立了潮汐的静力学和动力学基本理论。到19世纪60年代末，才形成潮汐分析和预报的方法，并得到应用。

　　发生在杭州湾钱塘江口的潮水暴涨现象，被称为钱塘江涌潮。我国沿海的潮波主要是由太平洋传入的，浙江沿岸、杭州湾一带正当其冲，加上杭州湾连接钱塘江口呈漏斗形状（见杭州湾喇叭口形势图），水域变浅变狭，单位体积海水的势能增大，致使潮差在海宁可高达8.93米。潮波在这里又与河水相遇，波面受到较大的阻力，使潮波波峰的前沿出现破碎现象；
又遇水下沙埧，迫使涌潮分为“东湖”和“南湖”两支，继续向河口推进，并在大尖山和海宁之间发生潮波的折射、反射和交汇，有时能激起十余米高的水柱。破碎的的潮峰呈滚滚白浪，高度1一2米，并以4一6米/秒的速度传播。大潮带来的海水，一秒钟内常可达数万吨，所产生的力量也是惊人的。1953年8月的一次大潮，竟将海宁镇海塔附近高出海面七八米的石塘上，一座1500多千克重的“镇海铁牛”，冲出十几米之外。因为每年农历八月十八日，恰逢临近秋分的大潮，又正值雨季，平均海面升高，若再遇强劲东风或东南风，则风助潮势，涌潮的景象更加壮观，诗人描述的吞山挟海、涛声吼地、雄奇壮阔、千姿百态的钱塘潮景观就出现了。所以现在每年农历八月十八日，已被海宁定为观潮节，它吸引着海内外游客前去观赏。

　　在流体力学中，把涌潮看作是逆水流传播的水跃。所谓水跃是指海水自由表面，从一个高度在很短的距离内跃升到较大的高度。可用弗劳德数Fr＝ν/ 来描述涌潮是否出现，

　　式中ν是水流速度，g是重力加速度，h是水深， 是潮波的传播速度。当Fr略大于1时，出现弱涌潮波；
当Fr远大于1时，出现强涌潮波。对具体河ȁ来说，潮差大并有平缓、宽阔漏斗形状的河口是发生涌潮的基本条件，钱塘江Ǔ正具备了这二个条件。世界上至少有15处以上的涌潮，如南美州的亚马逊河Ƿ，涌潮可高达5米，流速约6米/秒；
法国的塞纳河口，涌潮高达4—6米。

　　世界上最大潮差在加拿大的芬迪湾，为19.6米。我国沿海的平均潮差在1—4.5米之间，最大潮差就在钱塘江口，为8.93米。

　　潮汐的开发利用

　　潮汐的升降、涨落与人们的生活和生产活动密切相关。舰船的进、出港与航行，沿海地区的渔业、农业、盐业，港口建没，环境保护等，都必须考虑潮汐的变化规律。

　　海流、潮汐和波浪是海水运动的主要方式，利用潮汐发电是能源开发的—个重要方向。全世界潮汐能可开发的总客容量约10—11亿千瓦，如能充分利用，年发电量可达12400亿度。我国海岸线长达1.8万多公里，岛屿岸线长1.4万多公里，且港湾交错，蕴藏着极其丰富的海洋潮汐能源。据1985年普查，我国的潮汐能可开发的总容量约2158万千瓦，年发电量可达619亿度。

　　利用海潮涨落形成的潮汐能发电的水电站，称为潮汐电站。潮汐电站—般在地形和地质优良的海湾入口处建堤坝、厂房和水闸，与海隔开形成水库，利用涨落潮时库内水位与海水之间的水位差，引至厂房内的水轮发电机组发电。

　　潮汐电站有许多优点：

　　（l）是可再生能源。潮汐周而复始，可经久不息地利用。

　　（2）虽有周期性间隙，但具有准确规律可预报，能有计划地纳入电网运行。

　　（3）是清洁能源。无废弃物的污染问题。

　　（4）没有淹没损失、移民等问题。

　　（5）—般离用电中心近，不必远距离送电。

　　（6）水库内可发展水产养殖、围垦和旅游。

　　在全球化时代的令天，资源和能源的效率将是市场经济持续成功发展的重要标志。由于潮汐电站有以上优点，世界上经济较发达的沿海国家，都很重视潮汐能的开发利用。

　　目前潮汐电站尚处于试验探索阶段，以法国起步最早，成效最大。法国在圣玛珞1966年建成的“朗斯”潮汐电站，年发电量达54400万度。加拿大在芬迪湾1983年投入运行的“安纳”潮汐电站，年发电量5000万度。

　　我国从20世纪60年代起，在山东、江苏、浙江、福建、广东等省已修建10多座小型潮汐电站，为沿海农村、渔场提供电能。浙江省温岭的江夏潮汐电站，是世界已建成的较大双向潮汐电站之一，这里最大潮差8.93米，平均潮差5.08米，电站功率3200千瓦，1989年发电量620万度。福建平潭幸福洋潮汐电站，最大潮差7.16米，平均潮差4.54米，年发电量达315万度。曾有人估计，著名的钱塘江大潮，如用来发电，其发电能力几乎等于三峡水电站的50﹪ 。

　　我们有理由相信，在强调可持续性发展战略和科学发展观的今天，我国沿海潮汐能的开发利用必将会受到重视，—定会使古代诗人笔下描述的潮汐，为社会主义现代化建设提供更多的电能。

　　关键词：潮汐，钱塘潮，可再生能源，清洁能源

　　（本文原刊登于《自然杂志》2005年27卷5期，作者授权天益发布）

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