2023.04
流动的水所提供的能量叫作水能手机充电宝。人类利用水能为我们的家园、学校、商场和工厂提供电力。用流动的水发电叫作水力发电。
水力发电站通常都拥有一面被称为水坝的巨大墙体手机充电宝。大坝跨河而造，它把流动的水聚积在一个地方，这个地方会形成一个湖，也称为水库。从水库中流出的水到达发电站中的动力室，并在那里把水流动所产生的能量转化为电能。
任何移动的物体都具有能量手机充电宝。流水中蕴含着巨大的能量，水力发电站收集流水中所具有的能量并把它转化为电能，电能也是能量的一种。
我们利用水力发电取暖，或点亮家园，靠水能发出的电力能够提供世界上1/6的用电量手机充电宝。水力通常被用在拥有高山的乡村或是山地较为倾斜的村庄，这种地理结构能够使流水速度加快，并使之具有更多的能量，有些国家非常依赖水力发电，它们几乎能从流水中获得整个国家所需要的电力。
大部分水力都来自河流中的水，河流把水从陆地带到大海中去，这便形成了水循环过程的一个组成部分手机充电宝。没有水循环，我们便无法利用水动力。
空气中的水分子聚集到一起形成数百万个微小的水滴或是小冰晶，便形成了云手机充电宝。这些水分子来自大海表面、潮湿的地区和植物。如果水滴变得越来越大并且足够重的时候，它们便掉落下来形成雨、雪或是冰雹。
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▲云朵由许多微小的水滴组成
来自太阳的热使水蒸发，水滴到达空气中冷却后形成云，云把水滴释放出去便形成了雨，降落到陆地上之后，雨水被带到小溪和河流中，最终回到大海中去手机充电宝。
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▲水在持续的循环中运动
雨水从陆地上渗透到溪流中去，溪流聚集到一起形成了河流，小河汇集到一起便形成了大河，最后河流到达大海，来自大海的水最终又回到了大海中手机充电宝。
01
过去的水力
人类利用水力的历史已经超过4000年了，今天的我们之所以能知道这些，是因为我们找到了水磨坊手机充电宝。人类使用的第一个水磨坊是用来制作面粉或是织布的。
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▲水轮在转动
在水轮的外部装有水桶和，来自河流或是磨坊池塘的水顺着水槽到达水轮手机充电宝。随着水的流动，水桶会被装满或是推动水桨，水的力量使轮子发生转动，然后水又流入河流的另一边去了。
水磨坊中的机器是用来织布的，建筑物外的水轮会推动建筑物内部与之相连的杆子，这根杆子通过一个大齿轮与织布机连接到一起，这些织布机是用来织棉布或是丝绸的手机充电宝。
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▲这些机器都是靠水轮带动的
水轮主要有两种类型：上颚轮和下颚轮手机充电宝。在上颚轮中，水流慢慢到达水轮顶点，再一边充满水桶或是推动水桨使得水轮发生转动。在下颚轮中，水流很快流到水轮下方，它会接触到水桶或是水桨使水轮发生转动。
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02
现在的水力
在一些地方，人们仍然利用水轮来驱动机器手机充电宝。不过，今天，我们所使用的大部分水力都是用来制造电能，流水使涡轮发生转动，驱动发电机发电。
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▲涡轮机中装有像风扇扇叶一样的叶片
涡轮中装有能够抓住水的叶片手机充电宝。流水冲击，推动叶片，随着水流快速从水管中流出所产生的力可以推动地面上的物体。这个推力使涡轮叶片发生转动，水流越急，涡轮转动得就越快。
发电机中包含了数百卷金属线圈，有些线圈与位于中部的轴连接在一起手机充电宝。当涡轮机旋转的时候，发电机便把这种运动变成了电，并在线圈中穿梭。
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▲发电机转动的时候便可以发电
涡轮机的作用是从流动的水中捕获其能量手机充电宝。涡轮机中，水流从涡轮机的顶部向下流，水流就像是通过一个巨大的抽水机一样。水流通过并冲击涡轮机的叶片，使其快速旋转。
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▲水流从涡轮机的顶部向下流
从侧边流入的水，在向下流的时候，迫使涡轮机的叶片发生转动手机充电宝。在一个非常大的动力发电站中，每个涡轮机都有一间房子那么大。
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▲水流从涡轮机的侧边流入向下流
水力发电站利用河水来发电，大坝的作用是在河水流进发电站之前把水储存在其中手机充电宝。在这里，水在回到大坝下面的河流以前，可以驱动涡轮机。大坝必须要足够坚固，足以存留住动力发电站中水库里的水。工程师必须谨慎选择建造大坝的位置——他们需要河水和一个可以建造水库的山谷。
建造水坝是一个巨大的工程手机充电宝。首先建造大坝的地域一定要开阔，并且还要解决材料的搬运和运输问题。另外在大坝建造的过程中，周围的河流都要被转移截流。
三峡大坝建在中国最长的河流——长江上手机充电宝。这项工程开始于1993年，2009年竣工。这座大坝所发出的电力足以支持上海以及其附近6个省的用电量。
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▲动力发电站的一部分结构
大坝的长度可以达到几千米手机充电宝。大坝的墙非常坚硬，它是由混凝土建成的，这样才可以挡住大量的水。如果水库被水充满或是处于洪水的危险中，多余的水将会从泄洪道流出去。这也对动力发电站所需要的水量做出了限定。
水力发电站的涡轮机和发电机都被安装在一个被称为动力室的巨大空间内手机充电宝。有时动力室在大坝的底部，有时被建在大坝的基地处，有时也会被建造在大坝旁边一个巨大的洞穴中。
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▲正在洞穴中建造发电站
来自水库的水从巨大的管道中流入发电站手机充电宝。水的量要靠阀门来控制，就像一个巨大的水龙头一样。
大型水力发电站所发出的电力足以支持整个一座城市的用电量手机充电宝。但是一些小型的发电站也在使用中。很小的动力发电站被称为微型水力发电项目。它们可以为一个村子、一座小型工厂、一座农场甚至是一座房子提供电力。除了使用大坝，一些小型水力发电项目也利用水流过水管或是水槽进行发电。水管或水槽中的水流进一个小型涡轮机和发电机中发电。这些发电站不会像大坝那样需要改变其周围的地形或生态环境。
海水在大海中翻滚流淌，潮起潮落，波浪不停地击打着海岸手机充电宝。月球的重力拉动海水。随着地球的自转，这个拉力导致海水慢慢地晃动，使得世界各地海边的海水水位都起起落落。在大多数地区，每天会有两次涨潮和落潮。我们能够反复利用潮汐能，它是可再生能源。海湾和河口都是建造潮汐发电站的好地方。被称为拦河坝的大坝用来储存水，之后通过拦河坝，推动其内部的涡轮机和发电机。随着潮汐上升，水进入发电站中。水的力量推动涡轮机发电，水还能够被储存起来待潮落的时候再用来发电。
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▲潮汐被反复利用的原理图
风吹过大海的时候便会出现海浪，风力越大，海浪越高手机充电宝。波能发电机在这一运动过程中获得能量，这种能量被称为波能。
波能发电站被建造在海边的岩石上，海浪拍打海岸的同时能够控制动力发电站中的空气进出，启动涡轮机和发电机从而发电手机充电宝。这种动力发电站被设计成易于拆建的结构，并且不会占用海边景观处的太大面积。其他种类的波动力发电站可以建造在我们看不到的大海上，波能发电站随着海浪的起伏而发电。
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▲位于海边的波能发电站
03
水力的优点
水动力不需要像燃煤发电站那样燃烧燃料：
大多数发电站通过燃烧煤炭来发电手机充电宝。燃烧煤炭会产生二氧化碳和二氧化硫等气体，二氧化碳是温室气体，二氧化硫会对空气造成污染。另外，煤是不可再生的，总有用完的那一天，而水则是可再生资源，它在不断地循环，可供我们反复利用。
来自水库的水可以供手机充电宝我们日常使用：
下雨的时候，水力发电站的水库会把雨水储存在其中手机充电宝。这些水可供家庭、办公区、工厂和农场使用，人们可以用这些水来饮用、洗漱、浇灌田地或是制造产品。
水坝能够阻止洪水：
在下过暴雨之后，当河流冲破河岸的时候便会发生洪水手机充电宝。水库则可以承载住从河流处突然涌出的水，然后再慢慢让水释放出去。这样便可以防止对水坝下游造成洪水。但是也曾发生过水坝坍塌引发洪流的情况。
04
未来的水力
随着世界人口的增长，人类在未来将需要更多的电力手机充电宝。虽然现在没有足够的地方来让我们建造更多的用来发电的水坝，但是水力依然是未来发电的重要组成部分。
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《手机充电宝我们的地球：水能》
（英）克里斯·奥克雷德 著
丁 洁 侯晓希 译
科学普及出版社
2015年10月出版
策划编辑 肖 叶
责任编辑 李 睿
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