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跨学科主题学习
——探究“束水攻沙”原理
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。结合所学知识,完成下列任务。
计算河流过水横截面的面积
探寻河流过水横截面与河宽、水深的关系
探寻河流过水横截面面积与流速的关系
探究“束水攻沙”原理
束水攻沙
1.结合梯形面积公式,可计算出图示河段河流的过水横截面面积为______。
A.180平方米 B.240平方米 C.360平方米 D.680平方米
任务一:计算河流的过水横截面面积
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为60米,河水深度为3米,河面宽度为100米,如图所示。
B
100米
60米
3米
2.分析表中数据,四个河段中,河流过水横截面面积最大的是 河段,河宽(河面宽度与河底宽度)最窄的是 河段。
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
如图示意某河流部分河段,下表示意该河流甲、乙、丙、丁四河段的河面宽度、河底宽度、水深与过水横截面面积。(假设图中甲、乙、丙、丁各河段河底宽度均为河面宽度的1/2)
甲
丙
3.分析表中数据,说出河宽(河面宽度与河底宽度)、水深与河流过水横截面面积的关系。
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
如图示意某河流部分河段,下表示意该河流甲、乙、丙、丁四河段的河面宽度、河底宽度、水深与过水横截面面积。(假设图中甲、乙、丙、丁各河段河底宽度均为河面宽度的1/2。)
当河流水深一致时,河流越宽,河流过水横截面面积越大
当河宽一致时,河流水越深,河流过水横截面面积越大
4.结合任务一数据,假设河水通过该河段的流速为2米/秒,则此时河流经过该河段的流量为_______立方米/秒。
结合任务二数据,当流量保持900立方米/秒时
下表示意该河流甲、乙、丙、丁四河段的流速
任务三:探寻河流过水横截面面积与流速的关系
流量是河流过水横截面面积与流速的乘积
2
480
丙
丁
乙
甲
5.请将表中数据补充完整,并绘制河流过水横截面面积—流速关系曲线图
河段 过水面积 流速
甲 450m2 2m/s
乙 300m2 3m/s
丙 150m2 6m/s
丁 180m2 5m/s
6.结合曲线图可知,当河流流量保持相对稳定时,河流过水横截面面积越小,流速越_____(快/慢),
河流过水横截面面积与流速成________(正比例/反比例)关系。
快
反比例
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,沙停则河饱,尺寸之水皆由沙面,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。”
当河水分散时,流速会减缓,泥沙便会沉积,致使河道淤塞、河床抬升,即使是很浅的水流在抬高后的河床表面流过,只以为水位很高。
当河水汇聚时,流速会加快,河道中的泥沙被搬运,导致河床不断加深,甚至数米深的河水也能从河道底部流过,只以为水位较低。
修筑河堤可以收窄河道,提高河流流速,河水将会不断冲刷泥沙,只要河水不溢出堤坝泛滥至两岸,水流便会不断冲刷河底泥沙。
“束水攻沙”通过在河流两岸修筑堤防,收紧河道,增加流速。原理就是流速增大,冲刷力越强。通过输送泥沙入海,达到刷深河床、避免决溢、消弭水患的目的。
从“束水攻沙”到“调水调沙”
束水攻沙
修筑堤坝,收窄河道
加快流速
冲刷泥沙
调水调沙
水库泄洪,制造洪峰
加快流速
冲刷泥沙
潘季驯以“束水攻沙”为主导思想,通过“筑堤束水,以水攻沙”来治理黄河。读潘季驯治黄范围及沿河堤坝示意图,完成1-2题
1.潘季驯“筑堤束水,以水攻沙”的设计主要应用于黄河( )
A.上游 B.中游
C.下游 D.入海口
2.“筑堤束水,以水攻沙”的原理是( )
①减小过水横截面面积②减少河流水量以防洪
③增大流速以减少泥沙淤积④降低流速以减少含沙量
A. ①③ B. ①④
C. ②③ D. ②④
当堂检测
C
A
当堂检测
(跨学科·历史)古人“筑堤束水、以水攻沙”“蓄清刷黄”来治理黄河(下图)。据此完成1-2题。
1.“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
2.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
C
D
3.小浪底水利枢纽位于黄河( )
A.源头 B.上游 C.中游 D.下游
4.小浪底调水调沙会使黄河下游地区( )
A.降低河床 B.出现断流
C.加剧洪涝 D.缓解凌汛
2024年度黄河汛前调水调沙工程于6月23日正式启动,为期20天左右。下图为黄河流域水系示意图及小浪底调水调沙图。据此完成3-4题。
当堂检测
C
A
当堂检测
黄河小浪底水库于2024年6月23日8时开闸泄洪(此时离雨季还有半个月左右),进行一年一度的调水调沙,据此完成6-7题。
6.黄河调水调沙选在该时段进行,是因为此时( )
A.黄河流域正值汛期,水量较大
B.黄河中游径流含沙量大,有利于冲沙减淤
C.黄河下游泥沙淤积量大,能最大量地冲沙减淤
D.汛期将至,为防汛作准备
7.为缓解黄河下游地区“水少沙多”的状况,下列措施合理的( )
①中上游地区退耕还林还草,加强水土保持
②植树造林,遏制我国北方地区的沙尘暴天气
③加强流域内水资源的统一管理与调度
④在中游地区实施天然降水和径流收集与储集工程
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
D
C
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