Patot ovat yksi ihmiskunnan vanhimmista innovaatioista. Ihmiset ovat saattaneet lainata idean majavilta, mutta ihmisen kekseliäisyys on nostanut patojen rakentamisen uskomattomille korkeuksille. Näillä rakenteilla on monia toimintoja: tulvien hallinta, navigointi, vesihuolto, sähköntuotanto ja jopa virkistys.
Pohjimmiltaan padot ovat rakennuksia, jotka on yleensä rakennettu betonista, joelle varmuuskopioimaan vettä toisella puolella. Käyttötarkoituksesta riippuen siinä voi olla lukkoja ja useita portteja, joita kutsutaan vuotoväyliksi, tai siinä voi olla vain voimala ja turbiineja. Hyvä esimerkki niistä, jotka palvelevat kaikkia edellä mainittuja toimintoja, ovat Tennessee Valley Authorityn järjestelmät Kaakkois -Yhdysvalloissa. Monista TVA -padoista on tullut elintärkeitä osia joen ekosysteemissä.
Sata vuotta sitten Tennessee -joki oli villi ja kapea ja juoksi noin 600 km itään Tennesseestä Pohjois -Alabaman läpi ja kääntyi sitten pohjoiseen, takaisin Länsi -Tennesseeen, ennen kuin se tyhjeni Ohio -jokeen Paducahissa, Kentuckyssa. Joki tulvi joka kevät, ja petolliset parvet Luoteis -Alabamassa tekivät navigoinnin vaaralliseksi. Tennessee Valley Authorityn tullessa ja patojen rakentamisen joelle Tennesseestä tuli yksi maan suurimmista laivareiteistä.
Navigointia avustavilla patoilla on lukot ja vuodot, jotka auttavat myös tulvien torjunnassa. Lukko on aidattu kammio, joka on rakennettu rakenteen toiselle puolelle. Painovoiman avulla lukko voidaan täyttää padon yläpuolella olevasta vedestä ja tyhjentää sen alle. Veneet voivat sitten navigoida lukkojen läpi ja jatkaa matkaansa.
Kaatopaikat ovat patoihin rakennettuja portteja. Ne avautuvat ja sulkeutuvat päästäen vettä läpi, jotta järven pinta laskee rakenteen yläpuolelle. Tämä auttaa navigointia, koska se auttaa pitämään veden syvyyden pääjoella. Se auttaa myös tulvien torjunnassa, koska liikaa vettä yhdestä joen osasta voidaan siirtää joen muihin osiin, jotka eivät ole tulvariskin alaisia.
Sähköntuotanto on toinen patojen ensisijainen tarkoitus. Vesi virtaa turbiinien läpi, mikä kääntää generaattorit tuottamaan virtaa. Kineettinen energia, jota tarvitaan turbiinien kääntämiseen, tulee turbiiniin putoavan veden voimasta ja niiden lapojen kääntämisestä generaattoreiden virran saamiseksi. Vesivoima on paljon halvempaa ja ympäristöystävällisempää kuin monet muut tuotantomenetelmät.
Virkistys joella hyötyy myös näistä rakenteista. Jälleen, koska ne pitävät vedenpinnan tasaisena, veneilijät ja kalastajat voivat luottaa toimintaansa turvalliseen vedenpintaan. Ympäristö voi myös hyötyä, koska järvitasoja voidaan alentaa talvella, esimerkiksi paljastamalla muta -asuntoja ja muuta maata, joka auttaa tukemaan vesilintujen talvehtimista alueella. Patot auttavat myös pitämään vesivarannot vakaina, mikä on ratkaisevan tärkeää kuivuuden aikana.