《流域的綜合開發(fā)-以美國田納西河流域為例》知識點剖析市賽獲獎

《流域的綜合開發(fā)——以美國田納西河流域為例》知識點剖析河流與人類生存發(fā)展的關(guān)系十分密切，人類文明大多發(fā)源于大河流域，如尼羅河文明、兩河文明、黃河—長江文明、印度河—恒河文明。流域是一種特殊類型的區(qū)域，它的各組成部分之間聯(lián)系非常密切，構(gòu)成一個整體。因此對河流進(jìn)行開發(fā)利用，除要考慮河流的特點外，更要考慮流域的整體性特征，進(jìn)行綜合開發(fā)。美國田納西河流域開發(fā)堪稱這方面的成功范例。流域開發(fā)的自然背景流域的自然背景決定了河流的利用方式和流域的開發(fā)方向。田納西河位于美國東南部，是密西西比河支流俄亥俄河的一條流程最長、水量最大的分支，發(fā)源于阿巴拉契亞山的西坡，在肯塔基市附近注入俄亥俄河(圖3．15)。流域的地形、氣候、水文特征以及礦產(chǎn)資源的蘊藏狀況，決定了田納西河流域綜合開發(fā)利用的方向。地形流域內(nèi)多山，地形起伏較大，蘊藏著豐富的水力資源。多山的地形，使得陸路交通不便，河流航運對溝通上、下游地區(qū)之間的聯(lián)系，作用十分突出。氣候這里屬于亞熱帶地區(qū)，氣候溫暖濕潤。年平均氣溫13～16℃，冬季大部分地區(qū)在2℃左右，夏季為24～28℃。降水豐富，年平均降水量在1300毫米左右，冬末春初多降水，夏秋季降水相對較少(圖3．16)。思考1．田納西河水主要靠大氣降水補(bǔ)給。根據(jù)流域的氣候特征，田納西河水量的季節(jié)變化有什么特點?2．從農(nóng)業(yè)發(fā)展角度看，夏季是作物的主要生長期，需水量較大，而冬季需水量較少。田納西河流域的氣候條件對農(nóng)業(yè)發(fā)展有什么影響?如何利用田納西河的水資源發(fā)展農(nóng)業(yè)?水系田納西河水系發(fā)達(dá)，支流眾多，水量豐富，大部分可通航，并通過密西西比河及其支流可通往全國大部分地區(qū)(圖3．17)。但是，由于地形起伏大，河流落差較大。另外，受氣候影響，水量很不穩(wěn)定，最大流量為每秒1．5萬立方米，最小流量僅每秒100立方米。礦產(chǎn)資源流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，主要有煤、鐵、銅、磷、鋅、云母等，成為影響流域綜合開發(fā)的重要因素。思考田納西河水量的變化對航運會有什么影響?怎樣才能改善田納西河的航運條件?流域的早期開發(fā)及其后果科學(xué)合理的區(qū)域資源開發(fā)是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的保障。歷史上，田納西河流域開發(fā)較早，18世紀(jì)下半葉就有較為發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)，盛產(chǎn)棉花、馬鈴薯和蔬菜。但是因人口較少，人類活動對自然環(huán)境的影響不大，整個流域山清水秀，森林繁茂。自19世紀(jì)后期，流域內(nèi)人口激增，開始對流域內(nèi)的資源進(jìn)行大規(guī)模的掠奪式開發(fā)，帶來一系列生態(tài)環(huán)境與社會問題。土地退化田納西河流域是美國的老棉花帶。棉花是一種對地力消耗較大的作物，長期高強(qiáng)度地種植棉花，造成土地退化，致使老棉花帶衰落。植被破壞為了擴(kuò)大耕地面積和獲取煉銅用的木炭，大片的森林被砍伐；此外，礦山開采也破壞了地表植被。植被破壞造成水土流失，生態(tài)環(huán)境惡化。環(huán)境污染煉銅企業(yè)大量排放高濃度的二氧化硫，形成酸雨。酸雨污染了土壤和水體，使許多生物消失絕跡。到20世紀(jì)30年代初，田納西河流域成為美國最貧困的地區(qū)之一，年均收入僅為全國平均值的45％(1933年)?；顒幽邸_(dá)令河流域位于澳大利亞東南部，以亞熱帶大陸性干旱與半干旱氣候為主，大部分地區(qū)年降水量在200～500毫米，農(nóng)業(yè)需要灌溉。在20世紀(jì)20～70年代由于不合理的開發(fā)利用，流域的生態(tài)環(huán)境遭到破壞。1．隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，灌溉不斷增加。根據(jù)圖3．18，總結(jié)灌溉對流域生態(tài)環(huán)境的影響。2．圖3．19為墨累—達(dá)令河流域水庫和灌溉區(qū)的分布圖，從中可以看出，上、中游地區(qū)截取了大量河流徑流。這樣做的結(jié)果是使下游水量明顯減少，生態(tài)環(huán)境惡化。在極干旱時，出現(xiàn)海水倒灌的現(xiàn)象，影響河流的利用。我們從墨累—達(dá)令河流域開發(fā)過程中可吸取哪些教訓(xùn)?流域的綜合開發(fā)流域的開發(fā)都以河流的利用與治理為核心，結(jié)合流域的具體特征，對資源進(jìn)行綜合開發(fā)和利用。1933年，美國針對早期開發(fā)所帶來的問題，開始對田納西河流域進(jìn)行綜合開發(fā)和治理，成立了田納西河流域管理局(簡稱TVA)，主要負(fù)責(zé)田納西河流域的統(tǒng)一開發(fā)和管理。TVA將河流的梯級開發(fā)作為流域開發(fā)的核心，并結(jié)合資源條件對流域進(jìn)行綜合開發(fā)，同時對流域的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)和治理(圖3．20)。1933年以后，TVA在田納西河的干、支流上修建了71座大小水壩(圖3．21～3．22)，在防洪、航運、發(fā)電、提高水質(zhì)、旅游、土地利用等方面實現(xiàn)了統(tǒng)一開發(fā)和管理。防洪TVA在田納西河干支流上建成了具有防洪庫容的水庫35座，形成了統(tǒng)一有效的水庫防洪調(diào)度系統(tǒng)，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到百年一遇。1933年以后，全流域再未發(fā)生洪災(zāi)，平均每年防洪減災(zāi)效益約2億美元。思考結(jié)合田納西河流域的自然特征，分析修建大壩有何作用?航運水壩修建后，河流水位保持平穩(wěn)，諾克斯維爾以下均可通航。目前，田納西河經(jīng)俄亥俄河和密西西比河，與五大湖相通，通過水運可達(dá)美國22個州。每年田納西河水運的通航效益比陸路節(jié)省約4億美元(圖3．23)。發(fā)電TVA在20世紀(jì)40年代基本完成了流域規(guī)劃的水電開發(fā)，共建成了30座水電站(圖3．24)，并充分利用流域的水和煤炭等資源，大規(guī)模發(fā)展火電和核電，使田納西河流域成為全國最大的電力供應(yīng)基地。廉價而可靠的電力供應(yīng)，促進(jìn)了流域內(nèi)煉鋁、化學(xué)等高耗能工業(yè)的發(fā)展，在田納西河兩岸形成一條“工業(yè)走廊”。閱讀抽水蓄能電站田納西河流域還建有一座抽水蓄能電站。抽水蓄能電站由兩座水庫構(gòu)成，一座水庫位于海拔較高的地方，另一座水庫位于海拔較低的地方。當(dāng)用電量較低時(如夜晚或周末)，水通過回動的渦輪被抽至上面的水庫；用電高峰時，再將水由上面的水庫放至下面的水庫，使渦輪正轉(zhuǎn)發(fā)電。抽水蓄能水電站的工作原理見圖3．25。提高水質(zhì)水庫是居民生活用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水的來源，也是水生生物的家園。這些功能能否正常發(fā)揮，取決于水庫的水質(zhì)。TVA采取了許多有效的措施提高水質(zhì)，如污染防治、水源涵養(yǎng)林保護(hù)和庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善等等。圖3．26電站尾水生態(tài)環(huán)境的設(shè)施當(dāng)電站發(fā)電時．就會放出尾水．因這種水缺少氧氣不利于水生生物生存，當(dāng)發(fā)電停止時．壩下就會干涸．水生生物就會死亡。左圖是一種抽水泵將下層冰冷又缺氧的水抽上來．讓上層溫暖的水沉下去．為下層的水生生物提供熱量和氧氣。右圖是一種水壩．用于阻止發(fā)電的尾水迅速流失在不發(fā)電時仍能保持河床中有水。旅游隨著水庫的修建和流域環(huán)境的不斷改善，旅游業(yè)逐步發(fā)展起來。為了促進(jìn)旅游業(yè)的發(fā)展，TVA建立了一大批公園、野生動物管理區(qū)、風(fēng)景區(qū)、宿營地和俱樂部，以及規(guī)模宏大的教育中心。目前，田納西河流域已經(jīng)成為一個著名的風(fēng)景旅游區(qū)，旅游業(yè)收入成為流域一項重要的收入來源。旅游業(yè)的發(fā)展又帶動了游船制造業(yè)和經(jīng)營業(yè)的發(fā)展。土地利用TVA在流域開發(fā)過程中，做好土地利用規(guī)劃，留出大面積土地用于生態(tài)恢復(fù)，建立自然保護(hù)區(qū)。同時，調(diào)整農(nóng)業(yè)、林業(yè)和牧業(yè)結(jié)構(gòu)，實行退耕還林，退耕還牧，提高了森林覆蓋率和草原面積，并采取措施穩(wěn)固河、湖岸線，有效地控制了水土流失。此外，還對采礦區(qū)的土地生態(tài)進(jìn)行恢復(fù)和治理。通過綜合開發(fā)與整治，田納西河流域根治了洪災(zāi)，農(nóng)林牧漁業(yè)、工業(yè)和旅游業(yè)得到了迅速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境明顯改善。到20世紀(jì)80年代，田納西河流域人均收入水平已接近全國平均水平，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一。閱讀伏爾加河的綜合利用伏爾加河是歐洲第一大河，位于俄羅斯境內(nèi)，多流經(jīng)平原地區(qū)，干支流通航里程達(dá)3260千米，通航期200多天。流域內(nèi)有豐富的石油、天然氣、鉀、磷等礦產(chǎn)，人口稠密，交通便捷，工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)。因此，伏爾加河成為俄羅斯綜合開發(fā)利用價值最大的河流。伏爾加河的大規(guī)模開發(fā)始于20世紀(jì)30年代，主要以修筑大型水利樞紐、進(jìn)行梯級開發(fā)為重點，通過開通運河、清理水道、建設(shè)河港等工程措施，溝通了波羅的海、白海、黑海、亞速海、里海，實現(xiàn)了“五海通航”。通過對全水系進(jìn)行綜合開發(fā)治理，實現(xiàn)了發(fā)電、航運、灌溉、供水、漁業(yè)和旅游等綜合經(jīng)濟(jì)效益，帶動了全流域國民經(jīng)濟(jì)的綜合發(fā)展。但是，伏爾加河的綜合開發(fā)也存在一些問題。一是水利工程沒有修建過魚道，影響魚群洄游產(chǎn)卵；二是下游沒有修建大型水庫，水量受自然因素影響較大，水旱災(zāi)害頻繁發(fā)生；三是沿岸污染源沒有得到有效控制，河水污染嚴(yán)重?；顒幽壳疤锛{西河流域的綜合開發(fā)與治理，主要包括防洪、航運