⑴ 流域开发的地理条件
第二节 河流的综合开发——以美国田纳西河流域为例
【知识网络】
流域开发的自然背景
1. 地形
以山地为主，地势起伏大，水力资源丰富。
2. 气候
亚热带地区，气候温暖湿润，降水季节分配：冬末春初多，夏季相对较少。
3. 水系
支流众多，水量丰富但季节变化大，大部分可通航。
4. 矿产
镁、铁、铜、磷、锌、云母等丰富。
流域早期开发及后果
1. 土地退化
老棉花带，棉花对地力消耗大，导致土地退化。
2. 植被破坏
为了扩大耕地面积和获取炼铜用的木炭，大片砍伐森林；矿山开采也破坏了地表植被，导致水土流失，生态环境恶化。
3. 环境污染
炼铜企业排放二氧化硫形成酸雨，污染土壤、水体，使许多生物绝迹。
流域的综合开发
1. 防洪
通过建设大坝调节河流径流，实现防洪效益。
2. 航运
水运的通航效益显着，节省陆路运输成本。
3. 发电
廉价而可靠的电力供应，促进高耗能工业发展。
4. 提高水质
采用污染防治、水源涵养林保护等措施，保障居民生活用水和农业灌溉用水。
5. 旅游
旅游业收入成为流域重要收入来源，带动相关产业发展。
6. 土地利用
建立自然保护区，调整农林牧结构，控制水土流失。
【基本考点】
考点一 流域和水系
流域指供给河流地表水源的地面集水区和供给地下水源的地下集水区的总称，一般指地面的集水区。相邻流域间的山岭或河间高地称为分水岭。水系指河流干流、支流和流域内的湖泊、沼泽或地下暗河，彼此连接组成的庞大系统。
考点二 流域的不同部位的环保侧重点
山地是河流的发源地，其生态环境直接影响河流的水量和水质，应保护好它的植被生态。河流是流域中开发利用的主要部分，在利用过程中要注意水资源的合理分配和水质的保护。河谷平原是人类活动比较集中的地区，是生态环境保护的重点。
考点三 流域开发的自然背景
流域内的自然地理特征在很大程度上决定了河流的利用方式和流域的开发方向。田纳西河流域的自然地理特征包括：地形起伏大，水力资源丰富；亚热带气候，温暖湿润；水系发达，支流众多；矿产资源丰富。
考点四 流域的早期开发及其后果
18世纪下半叶至19世纪后期，人类对地理环境的影响逐渐加大，大规模掠夺式的开发导致土地退化、植被破坏和环境污染，使得田纳西河流域成为美国最贫穷的地区之一。
考点五 流域的综合开发
田纳西河流域进行梯级开发，通过大坝建设实现防洪、养殖、灌溉、航运、发电、旅游等的综合效益，并结合资源利用和生态环境的恢复治理，实现经济效益、社会效益和生态效益的统一。
【实战演练】
[例1]
（1）水电站建在A处更合理，理由是A处位于峡谷处，建坝工程量小，集水容易，落差较大。
（2）水电站建成后，对本区农业的有利影响是减少洪涝灾害，灌溉方便。
（3）从社会稳定的角度来看，建水电站还需要解决移民安置问题。
（4）铜矿附近建冶炼厂的有利因素是接近原料产地，就近可获得廉价的水电。对环境的不利影响表现在冶炼过程中产生的废气（二氧化硫为主）、废水、废渣污染了当地的大气、河水及农田。
⑵ 水利资源和水力资源
蕴藏于河川和海洋水体中,以位能、压能和动能等形式存在于水体中的能量资源，也称水力资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋热能资源；狭义的水能资源指河流水能资源。
在一定技术、经济条件下，水能资源的一部分可以开发利用。按资源开发可能性的程度，水能资源分3级统计，即：理论蕴藏量、技术可开发资源和经济可开发资源。根据当前技术、经济水平，可开发资源主要是河川水能资源，潮汐能资源占小部分，波浪能利用尚处于试验阶段。水能资源属可再生能源，一般按多年平均年发电量进行统计。
水能资源统计分级 可分为3级
(1) 理论可开发水能资源(蕴藏量)。对于河流水能资源采用河流分断的平均流量（或中水 年、枯水年流量）和分段水位落差，逐段计算其能量后，累计的数字即为该河流的理论水能资源。按理论公式计算的河川水体蕴有的位能。计算理论蕴藏量的公式中，均假定通过河流的水量和计算河段的水位差全被利用，并假定能量转换效率为1。世界各国在计算精度上也不尽相同。如有的按地面径流量和高差计算；有的则按降水量和地面高差计算。中国把一条河流分成河段，按通过河段的多年平均年径流量及其上下游两端的水位差，用式①计算河段的理论蕴藏量；式②是理论蕴藏量用功率表示的形式。
E=0.00272WH ①
P=9.81QH ②
式中E为按多年平均年发电量计算的理论蕴藏量，kW?h/a；W为河段两端多年平均年径流量的均值，m3；H为河段两端水位的高程差，m；P为按平均功率表示的理论蕴藏量，kW；Q为通过河段的多年平均流量，m3/s。
一条河流、一个水系或一个地区的水能资源理论蕴藏量是其范围内各河段理论蕴藏量的总和。
(2) 技术可开发水能资源。按当前技术水平可开发利用的水能资源。实际上河流和海湾由于工程技术条件或其他自然、社会条件的限制，理论水能资源不可能全部被利用，谁能转变为机械能和电能事都会有一定损失，因此，技术上可开发的水能资源要比理论水能资源小。根据各河流的水文、地形、地质、水库淹没损失等条件，经初步规划拟定可能开发的水电站，统计这些水电站的装机容量和多年平均年发电量，称为技术可开发资源。按技术可开发资源统计的多年平均年发电量比理论蕴藏量少得多。差别在于，计算技术可开发资源时，有3点不同于计算理论蕴藏量，即：①不包括不宜开发河段的资源；②对可开发河段，考虑了因水库调节能力的限制、库水位变动和引水系统输水过程中的损失等因素，致使部分水量和水头没被利用；③采用实际可能的能量转换效率，η＜1.0。由于技术可开发资源随技术水平和社会、环境等条件的发展而变化，故技术可开发资源的数量也随时间发展而有所变化。
(3) 经济可利用的水能资源。在技术可开发水能资源的基础上，根据造价、淹没损失、输电距离等条件，挑选技术上可行、经济上合理的水电站进行统计，得出经济可利用的水能资源。根据地区经济发展要求，经与其他能源发电分析比较后，对认为经济上有利的可开发水电站，按其装机容量和多年平均年发电量进行统计。经济可开发水电站是从技术可开发水电站群中筛选出来的，故其数值小于技术可开发资源。经济可开发资源与社会经济条件、各类电源相对经济性等情况有关，故其数量不断有所调整。
由于技术水平的不断提高，经济条件的不断变化，环境保护要求的提高，技术上可开发的水能资源和经济上可能利用的水能资源，也随之而变化。在估算水能资源数字时，一般都在某种程度上同时考虑了技术和经济两个因素。世界各国一般采用“可能开发的水能资源”，来综合考虑技术上和经济上可能开发的水能资源。
在以上3种估算方法的基础上，人们根据生态和环境保护的要求，部分专家与学者开始提出“生态和环境保护前提下可利用的水能资源”的概念，即在重视生态和环境保护的前提下提出水能资源的开发方案，确定可利用资源量，并在水能资源开发、利用的过程中重视生态和实施对环境的保护。
水能利用的基本措施是集中水头、调解径流，安装水力机械或水力发电装置，把水能转变为机械能或电能，供生产和生活使用。
（1）水力利用。水能资源的原始利用是水力的利用，即把水能转变为机械能加以利用，世界上已有二、三千年历史，如利用水能转变为机械能作动力鼓风的水挑，利用水能春米、磨面的水碓、水磨和潮汐磨，利用水能推动筒车、水车进行灌溉和排涝等。20世纪40年代，发明了水锤泵和水轮泵，用近代机械水能转变为机械能用于提水或带动工作机械。
（2）水力发电。在河流或沿海的适当地点建设水力发电站、潮汐电站或波浪能电站，将水能转变为机械能，并将机械能转变为电能。目前水力发电已大大超过水力的直接利用，成为水能利用的主要形式。随着水工、施工和机械制造技术的进步，水力发电站的规模越来越大，经济效益也越来越好。由于水力发电是一种廉价的可再生能源，调解灵活，启停快捷，成为电力系统理想的调峰、调频、调相和事故备用电源。水力发电站的寿命长，运行人员少，日常维护和大修理费用省，成为电力系统中不可缺少的组成部分。水力发电已与火力发电和核电并列为重要的发电能源之一。