【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理-【耀博优学】2026-2027学年八年级上册地理课堂讲解（人教版）

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。 可以参照以下流程，开展本主题的跨学科学习。 计算河流过水 探寻河流过水横 探寻河流过水 探究“束水攻 横截面面积 截面面积与河宽、 横截面面积与 沙”原理 水深的关系 流速的关系 优学 十 心任务一：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(a)为60米，河水深度(h)为3米时，河 面宽度(b)为100米（图1）。 100米 ↑ 3米 60米 (注：水平方向与垂直方向非等比例) 图1河流过水横截面示意 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。 跨学科主题学习 53 梯形面积公式：S=（a+b)×h÷2 过水横截面面积：S=(a+b)×h÷2 =(60+100)×3÷2 =480÷2 =240(米2) 心任务二：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、丁位于不同的河段，其河底宽度均为河面宽度的1/2， 利用河流过水横截面面积计算公式，完成表1。 甲 图2河流四地过水横截面位置示意 表1河流四地的河面宽度、河底宽度、水深与过水横截面面积 四地 河面宽度/米 河底宽度/米 水深/米 过水横截面面积/米2 甲 600 300 1 450 乙 400 200 1 300 丙 100 50 2 150 丁 120 60 2 180 心任务三：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 子理解河流流量的计算方法。如图3，在AB位置垂直河流做一个横截面，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 54第二章中国的自然环境 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。 2米 河面 D 河岸斜坡 河底 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。 (1)计算公式推导：已知流量(Q)是河流过水横截面面积(S)与流速(v)的乘积， 所以流量计算公式为Q=S×v。 计算流量：假设流速v=2米/秒，以甲河段为例，过水横截面面积S甲=450米2 那么甲河段流量Q甲=S甲×v=450×2∈900米/秒。（其他河段同理，若有统一流速 都可按此方法计算流量) 子 (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）。 6 A 3 100 200 300 400500 600 700 过水横截面面积/米2 图4河流过水横截面面积一流速关系曲线 跨学科主题学习 55 (3)根据图4绘制的曲线，描述河流流速与河流过水横截面面积之间的关系。 (3)从上图绘制的曲线来看，河流流速与河流过水横截面面积之间呈现负相关关系， 即随着河流过水横截面面积的增大，河流流速变慢，反之，河流流速加快。这是因 为在流量相对稳定的情况下，过水横截面面积越大，水流的空间越宽敞，流速就会 变慢；而过水横截面面积越小，水流受到的约束越大，流速则会越快。 心 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。” (1)请用现代汉语描述潘季驯的“束水攻沙”方略。 (1)潘季驯的“束水攻沙”方略是指：河水分散时，流速减缓，泥沙便会沉积，致 使河道淤塞，水只能从沙面漫流，水位升高。而河水汇聚时，流速迅猛，强大的水 流能冲刷泥沙，使河道变深，大量河水从河底顺畅流过，水位降低。通过修筑堤坝 约束河水，让河水集中，利用强劲的水流力量来冲刷河底泥沙，就能避免水向两旁 泛滥，保持河道畅通。 耀博 (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。 (2)根据流速与河流过水横截面面积呈负相关的关系，“束水攻沙”时，筑堤缩窄 河道，减小过水横截面面积，在流量相对稳定的情况下，过水横截面面积变小，流 速就会加快。由于河流流速越快，搬运和冲刷泥沙能力越强，因此流速加快后的河 流可有效冲刷河底泥沙并将其带走，防止河道淤积，实现加深河道的目的，这便是“束 水攻沙”利用流速与过水横截面面积关系的原理。 56 跨学科主题学习