【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理 地理人教版2024八年级上册
2025-08-25
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精品
摘要:
该初中地理课件聚焦“束水攻沙”原理探究,从明代潘季驯治河方略切入,通过任务链衔接河流过水横截面、流量、流速等概念,构建“计算-分析-应用”的递进学习支架,帮助学生理解河流动力学与黄河治理的关联。
其亮点在于以跨学科任务驱动,融合综合思维与地理实践力,如通过计算不同河段流速、绘制关系图得出流速与面积反比规律,结合黄河治理案例深化人地协调观。学生能在实践中提升分析能力,教师可高效落实核心素养教学。
内容正文:
跨学科主题学习
人教版·八年级上册
探究”束水攻沙“原理
1.了解河流过水横截面面积、流量、流速等基本概念。(区域认知)
2.通过计算和数据分析河流流量、过水横截面、流速的动态关系,分析”束水攻沙“的基本原理。(综合思维)
3.在日常生活中,保护河流的生态环境。(地理实践力)
4.运用图文资料,了解黄河”束水攻沙“的治理策略,树立正确的人地协调观。
学习目标
目录
CONTENTS
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任务一 计算河流的横截面面积
任务二:探寻不同河段的河流过水横截面面积与河宽、水深的关系
任务三:探寻河流过水横截面面积与流速的关系
任务四:探究黄河“束水攻沙”的原理
任务一 计算河流的横截面面积
明代的潘季驯是我国历史上著名的黄河治理专家,他提出的以“束水攻沙”为核心的治河方略,在治理黄河泥沙淤积、河道决口、洪水泛滥等方面发挥了重大作用。“束水攻沙”对后世的黄河治理措施影响巨大,我国现代黄河治理仍以其为重要借鉴。
束水攻沙
任务一 计算河流的横截面面积
河流的过水横截面近似倒梯形。假设一条河流某处的河底宽度(a)为60米,河水深度(h)为3米时,河面宽度(b)为100米(图1)。
运用梯形面积公式,计算河流在该处的过水横截面面积(S),写出计算过程。
① 过水横截面是指某一时刻河流水面线与河底线包围的区域,也称为过水断面。
梯形面积公式: 过水横截面面积:
(上底a+下底b)✖高h➗ 2
(60+100)✖3➗ 2=240(平方米)
任务二:探寻不同河段的河流过水横截面面积与河宽、水深的关系
假设图2中甲、乙、丙、丁各河段河底宽度均为河面宽度的112,利用河流过水横截面面积计算公式,完成表1。
表1 河流四地的河面宽度、河底宽度、水深与过水横裁面面积
图2 河流四地过水横截面示意
河段 河面宽度/米 河底宽度/米 水深/米 过水横截面面积/米²
甲 600 1
乙 200 300
丙 100 150
丁 60 2
300
450
400
1
50
2
120
180
任务三:探寻河流过水横截面面积与流速的关系
① 流量(Q):单位时间内通过河流某一横截面的水量(m³/s)。
公式:Q=S✖V(注:S为河流过水横截面面积,V为流速)
概念辨析
② 水位(h):河流表面相对于某一基准面的高度(单位:米)。
③ 流速(v):水流的速度(单位:m/s),通常用流速仪测量。
河道雷达测速仪
任务三:探寻河流过水横截面面积与流速的关系
流量(Q)是河流过水横截面面积(S)与流速(v)的乘积。可以借用下面的例子理解何流流量的计算方法。如图3在AB位置垂直河流做一个裁面,假设河水通过AB位置横截面的平均流速为2米/秒,可以从AB位置向下游2米处的CD位置再截取一个横截面。假设河流两岸平行、河底宽度不变,AB至CD间的水量在数值上等于以AB过水横截面为底,高为2米的棱柱体积。该体积就是通过AB横截面的流量值。
图3 河流某河段流量计算原理示意
(1)根据以上描述,列出流量的计算公式。结合任务一的计算结果,计算此时河流经过该横截面的流量。
Q=S*V
240*2=480m/s
(2)在相同流量下,由于河流在不同河段的过水横截面面积不同,河流的流速也存在差异。假设流量保持 900 米’秒不变,根据表1中计算的甲、乙、丙、丁四地的过水横截面面积,试计算甲、乙、丙、丁四处的河流流速,并绘制河流过水横截面面积一流速关系图(图4)。
任务三:探寻河流过水横截面面积与流速的关系
图4 河流过水横截面面积一流速关系曲线
甲:900➗ 450=2米/秒
乙:900➗ 300=3米/秒
丙:900➗ 150=6米/秒
丁:900➗ 180=5米/秒
(3)根拟图4绘制的曲线,批述河流流速与河流过水横截面而积之间的关系。
任务三:探寻河流过水横截面面积与流速的关系
图4 河流过水横截面面积一流速关系曲线
河流流速与过水横截面面积成反比。
过水横截面面积小,流速越快;
过水横截面面积大,流速越慢。
任务四:探究黄河“束水攻沙”的原理
潘季驯“束水攻沙”方略的核心思想是:“水分则势缓,势缓则沙停,沙则河饱、尺寸之水皆由沙而,止见其高。水合则势猛,势猛则沙刷,沙刷则河深,寻丈之水皆由河底,止见其卑。筑堤束水,以水攻沙,水不奔溢于两旁,则必直刷乎河底。一定之理,必然之势,此合之所以愈于分也。
(1)请用现代汉语描述潘季驯的“束水攻沙”方略。
当水流分散时流速减缓,泥沙容易沉积导致河床抬高;
而将水流集中后,流速加快冲刷力增强,能带走河底泥沙使河道加深。
具体做法是通过修筑堤坝约束河道宽度,迫使水流集中形成较大冲击力,利用这种水力冲刷作用持续带走河床淤积的泥沙,从而维持河道深度和通航能力。
任务四:探究黄河“束水攻沙”的原理
潘季驯“束水攻沙”方略的核心思想是:“水分则势缓,势缓则沙停,沙则河饱、尺寸之水皆由沙而,止见其高。水合则势猛,势猛则沙刷,沙刷则河深,寻丈之水皆由河底,止见其卑。筑堤束水,以水攻沙,水不奔溢于两旁,则必直刷乎河底。一定之理,必然之势,此合之所以愈于分也。
(2)河流的流速越大,搬运和冲刷泥沙的能力就越强。试从流速与河流过水横截面面积的关系说明“束水攻沙”原理。
过水横截面面积越小,流速越大
"束水攻沙"通过收窄河道(减小过水横截面面积)来增大流速,从而增强水流冲刷力,将沉积泥沙冲向下游。
其核心是利用"断面缩小→流速提升一输沙能力增强"的原理治理淤积。
“宽河固堤”和“束水攻沙”是我国劳动人民在长期治理黄河中积累的有效经验。近年来,在黄河下游通航改造中运用“束水攻沙”方法:在河道中心挖筑一条二级航道,并利用两边二滩的沙土向河中心推移、堆高、筑成两条套堤,形成河中河(其剖面图如下图所示)。改造后可使航道加深,通航条件改善。据此完成下面小题。
1.在宽阔的河岸加固大堤即“宽河固堤”,其主要作用是( )
A.增加航道深度
B.减少淤积空间
C.提供宽阔航道
D.防止洪水漫溢
2.结合小浪底工程调水调沙,利用套堤“束水攻沙”可( )
A.约束洪水期水流 B.提供足够的防洪、抗旱能力
C.增加洪水期水深 D.增强枯水期输沙、通航能力
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如图所示,古人“筑堤束水、以水攻沙”“蓄清刷黄”来治理黄河。读图据此完成下面小题。
3.“筑堤束水”设计有可能分布在( )
A.有“地上河”的中游
B.水土流失严重的中游
C.有“地上河”的下游
D.水土流失严重的下游
4.河道修建多重堤防的主要目的
是改变河流的( )
A.水量 B.含沙量
C.水质 D.流速
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6.今后黄河流域生态保护与高质量发展的重点工作在于( )
A.大规模开发黄河三角洲湿地资源
B.提高晋陕地区矿产资源开采强度
C.创新黄土高原“地上河”治理模式
D.加强三江源地区的生态环境建设
黄河是世界上含沙量最大的河流。水流平缓,泥沙容易沉积。古人提出“束水攻沙”的方法,即通过筑堤束水、增强水势、以水冲沙来治理黄河。下图为黄河干流泥沙沿途变化图。读图文资料,完成下面小题。
5.“束水攻沙”的设计有可能分布在( )
A.上游河段 B.中游河段
C.下游河段 D.入海口处
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(1)分析黄河下游“多淤、易决、善徙”的自然原因。
7.[跨学科•历史]阅读图文资料,完成下列要求。
历史上黄河下游以“多淤、易决、善徙”著称,入海口频繁改道。黄河下游决口泛滥见于20世纪50年代前历史记载的约1500余次,较大的改道有二三十次,洪水遍及范围北至海河,南达淮河,纵横25万平方千米,对黄淮海平原的地理环境影响巨大。早在明代就有人提出“筑堤束水,以水攻沙”的黄河下游治理策略。下图示意黄河历次大改道和海岸线的变迁。
黄河流经中游含沙量大增;黄河径流量较大且季节变化大;下游地势平缓,流速减小,泥沙淤积,河床抬高、水位上升,易决口改道。
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(2)说明图示渤海海岸线的变迁与黄河改道之间存在的关联性。
7.[跨学科•历史]阅读图文资料,完成下列要求。
历史上黄河下游以“多淤、易决、善徙”著称,入海口频繁改道。黄河下游决口泛滥见于20世纪50年代前历史记载的约1500余次,较大的改道有二三十次,洪水遍及范围北至海河,南达淮河,纵横25万平方千米,对黄淮海平原的地理环境影响巨大。早在明代就有人提出“筑堤束水,以水攻沙”的黄河下游治理策略。下图示意黄河历次大改道和海岸线的变迁。
黄河改道会导致河口位置发生变化,河口附近堆积的泥沙多,海岸线向海上推进;河口存在的时间越长,输沙量越多,海岸线向海洋推进得越明显。
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(3)简述“筑堤束水,以水攻沙”可有效解决黄河下游河段泥沙淤积问题的地理原理。
7.[跨学科•历史]阅读图文资料,完成下列要求。
历史上黄河下游以“多淤、易决、善徙”著称,入海口频繁改道。黄河下游决口泛滥见于20世纪50年代前历史记载的约1500余次,较大的改道有二三十次,洪水遍及范围北至海河,南达淮河,纵横25万平方千米,对黄淮海平原的地理环境影响巨大。早在明代就有人提出“筑堤束水,以水攻沙”的黄河下游治理策略。下图示意黄河历次大改道和海岸线的变迁。
修筑堤坝控制河流宽度,可以增加河水流速;增强河水的搬运能力,减少泥沙沉积;流速增大,对河床侵蚀作用增强,可以冲刷搬运河床淤积的泥沙,加深河床。
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