⑴ 流域開發的地理條件
第二節 河流的綜合開發——以美國田納西河流域為例
【知識網路】
流域開發的自然背景
1. 地形
以山地為主，地勢起伏大，水力資源豐富。
2. 氣候
亞熱帶地區，氣候溫暖濕潤，降水季節分配：冬末春初多，夏季相對較少。
3. 水系
支流眾多，水量豐富但季節變化大，大部分可通航。
4. 礦產
鎂、鐵、銅、磷、鋅、雲母等豐富。
流域早期開發及後果
1. 土地退化
老棉花帶，棉花對地力消耗大，導致土地退化。
2. 植被破壞
為了擴大耕地面積和獲取煉銅用的木炭，大片砍伐森林；礦山開采也破壞了地表植被，導致水土流失，生態環境惡化。
3. 環境污染
煉銅企業排放二氧化硫形成酸雨，污染土壤、水體，使許多生物絕跡。
流域的綜合開發
1. 防洪
通過建設大壩調節河流徑流，實現防洪效益。
2. 航運
水運的通航效益顯著，節省陸路運輸成本。
3. 發電
廉價而可靠的電力供應，促進高耗能工業發展。
4. 提高水質
採用污染防治、水源涵養林保護等措施，保障居民生活用水和農業灌溉用水。
5. 旅遊
旅遊業收入成為流域重要收入來源，帶動相關產業發展。
6. 土地利用
建立自然保護區，調整農林牧結構，控制水土流失。
【基本考點】
考點一 流域和水系
流域指供給河流地表水源的地面集水區和供給地下水源的地下集水區的總稱，一般指地面的集水區。相鄰流域間的山嶺或河間高地稱為分水嶺。水系指河流幹流、支流和流域內的湖泊、沼澤或地下暗河，彼此連接組成的龐大系統。
考點二 流域的不同部位的環保側重點
山地是河流的發源地，其生態環境直接影響河流的水量和水質，應保護好它的植被生態。河流是流域中開發利用的主要部分，在利用過程中要注意水資源的合理分配和水質的保護。河谷平原是人類活動比較集中的地區，是生態環境保護的重點。
考點三 流域開發的自然背景
流域內的自然地理特徵在很大程度上決定了河流的利用方式和流域的開發方向。田納西河流域的自然地理特徵包括：地形起伏大，水力資源豐富；亞熱帶氣候，溫暖濕潤；水系發達，支流眾多；礦產資源豐富。
考點四 流域的早期開發及其後果
18世紀下半葉至19世紀後期，人類對地理環境的影響逐漸加大，大規模掠奪式的開發導致土地退化、植被破壞和環境污染，使得田納西河流域成為美國最貧窮的地區之一。
考點五 流域的綜合開發
田納西河流域進行梯級開發，通過大壩建設實現防洪、養殖、灌溉、航運、發電、旅遊等的綜合效益，並結合資源利用和生態環境的恢復治理，實現經濟效益、社會效益和生態效益的統一。
【實戰演練】
[例1]
（1）水電站建在A處更合理，理由是A處位於峽谷處，建壩工程量小，集水容易，落差較大。
（2）水電站建成後，對本區農業的有利影響是減少洪澇災害，灌溉方便。
（3）從社會穩定的角度來看，建水電站還需要解決移民安置問題。
（4）銅礦附近建冶煉廠的有利因素是接近原料產地，就近可獲得廉價的水電。對環境的不利影響表現在冶煉過程中產生的廢氣（二氧化硫為主）、廢水、廢渣污染了當地的大氣、河水及農田。
⑵ 水利資源和水力資源
蘊藏於河川和海洋水體中,以位能、壓能和動能等形式存在於水體中的能量資源，也稱水力資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋熱能資源；狹義的水能資源指河流水能資源。
在一定技術、經濟條件下，水能資源的一部分可以開發利用。按資源開發可能性的程度，水能資源分3級統計，即：理論蘊藏量、技術可開發資源和經濟可開發資源。根據當前技術、經濟水平，可開發資源主要是河川水能資源，潮汐能資源佔小部分，波浪能利用尚處於試驗階段。水能資源屬可再生能源，一般按多年平均年發電量進行統計。
水能資源統計分級 可分為3級
(1) 理論可開發水能資源(蘊藏量)。對於河流水能資源採用河流分斷的平均流量（或中水 年、枯水年流量）和分段水位落差，逐段計算其能量後，累計的數字即為該河流的理論水能資源。按理論公式計算的河川水體蘊有的位能。計算理論蘊藏量的公式中，均假定通過河流的水量和計算河段的水位差全被利用，並假定能量轉換效率為1。世界各國在計算精度上也不盡相同。如有的按地面徑流量和高差計算；有的則按降水量和地面高差計算。中國把一條河流分成河段，按通過河段的多年平均年徑流量及其上下游兩端的水位差，用式①計算河段的理論蘊藏量；式②是理論蘊藏量用功率表示的形式。
E=0.00272WH ①
P=9.81QH ②
式中E為按多年平均年發電量計算的理論蘊藏量，kW?h/a；W為河段兩端多年平均年徑流量的均值，m3；H為河段兩端水位的高程差，m；P為按平均功率表示的理論蘊藏量，kW；Q為通過河段的多年平均流量，m3/s。
一條河流、一個水系或一個地區的水能資源理論蘊藏量是其范圍內各河段理論蘊藏量的總和。
(2) 技術可開發水能資源。按當前技術水平可開發利用的水能資源。實際上河流和海灣由於工程技術條件或其他自然、社會條件的限制，理論水能資源不可能全部被利用，誰能轉變為機械能和電能事都會有一定損失，因此，技術上可開發的水能資源要比理論水能資源小。根據各河流的水文、地形、地質、水庫淹沒損失等條件，經初步規劃擬定可能開發的水電站，統計這些水電站的裝機容量和多年平均年發電量，稱為技術可開發資源。按技術可開發資源統計的多年平均年發電量比理論蘊藏量少得多。差別在於，計算技術可開發資源時，有3點不同於計算理論蘊藏量，即：①不包括不宜開發河段的資源；②對可開發河段，考慮了因水庫調節能力的限制、庫水位變動和引水系統輸水過程中的損失等因素，致使部分水量和水頭沒被利用；③採用實際可能的能量轉換效率，η＜1.0。由於技術可開發資源隨技術水平和社會、環境等條件的發展而變化，故技術可開發資源的數量也隨時間發展而有所變化。
(3) 經濟可利用的水能資源。在技術可開發水能資源的基礎上，根據造價、淹沒損失、輸電距離等條件，挑選技術上可行、經濟上合理的水電站進行統計，得出經濟可利用的水能資源。根據地區經濟發展要求，經與其他能源發電分析比較後，對認為經濟上有利的可開發水電站，按其裝機容量和多年平均年發電量進行統計。經濟可開發水電站是從技術可開發水電站群中篩選出來的，故其數值小於技術可開發資源。經濟可開發資源與社會經濟條件、各類電源相對經濟性等情況有關，故其數量不斷有所調整。
由於技術水平的不斷提高，經濟條件的不斷變化，環境保護要求的提高，技術上可開發的水能資源和經濟上可能利用的水能資源，也隨之而變化。在估算水能資源數字時，一般都在某種程度上同時考慮了技術和經濟兩個因素。世界各國一般採用「可能開發的水能資源」，來綜合考慮技術上和經濟上可能開發的水能資源。
在以上3種估算方法的基礎上，人們根據生態和環境保護的要求，部分專家與學者開始提出「生態和環境保護前提下可利用的水能資源」的概念，即在重視生態和環境保護的前提下提出水能資源的開發方案，確定可利用資源量，並在水能資源開發、利用的過程中重視生態和實施對環境的保護。
水能利用的基本措施是集中水頭、調解徑流，安裝水力機械或水力發電裝置，把水能轉變為機械能或電能，供生產和生活使用。
（1）水力利用。水能資源的原始利用是水力的利用，即把水能轉變為機械能加以利用，世界上已有二、三千年歷史，如利用水能轉變為機械能作動力鼓風的水挑，利用水能春米、磨面的水碓、水磨和潮汐磨，利用水能推動筒車、水車進行灌溉和排澇等。20世紀40年代，發明了水錘泵和水輪泵，用近代機械水能轉變為機械能用於提水或帶動工作機械。
（2）水力發電。在河流或沿海的適當地點建設水力發電站、潮汐電站或波浪能電站，將水能轉變為機械能，並將機械能轉變為電能。目前水力發電已大大超過水力的直接利用，成為水能利用的主要形式。隨著水工、施工和機械製造技術的進步，水力發電站的規模越來越大，經濟效益也越來越好。由於水力發電是一種廉價的可再生能源，調解靈活，啟停快捷，成為電力系統理想的調峰、調頻、調相和事故備用電源。水力發電站的壽命長，運行人員少，日常維護和大修理費用省，成為電力系統中不可缺少的組成部分。水力發電已與火力發電和核電並列為重要的發電能源之一。