资源简介

(共26张PPT)
探究“束水攻沙”原理
跨学科主题学习
目录
壹
计算河流过水横截面面积
叁
探寻河流过水横截面面积与流速的关系
贰
探寻河流过水横截面面积与河宽水深的关系
肆
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。
视频欣赏
计算河流过水横截面面积
第一章
河流的过水横截面①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。
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。
梯形面积公式
S = （a + b) h 2
过水横截面的面积
S = （a + b) h 2
= （60 + 100） 3 2
= 480 2
= 240（米 ）
探寻河流过水横截面面积与河宽水深的关系
第二章
假设图2中甲乙丙丁各河段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
河段 河面宽度/米 河底宽度/米 水深/米 过水横截面面积/米
甲 600 1
乙 200 300
丙 100 150
丁 60 2
例：
以甲河段为例
甲河段的河底宽度=
600 =300米
甲河段的过水横截面面积=
（300 + 600） 1 2
=450米
温馨提示：①根据已知条件(教材图2中甲、乙、丙、丁各河段河底宽度均为河面宽度的1/2)，先计算出甲河段和丙河段的河底宽度以及乙河段和丁河段的河面宽度；②再根据过水横截面面积公式S=(a+b) xh÷2，计算出甲河段和丁河段的过水横截面面积以及乙河段和丙河段的水深。
假设图2中甲乙丙丁各河段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
河段 河面宽度/米 河底宽度/米 水深/米 过水横截面面积/米
甲 600 1
乙 200 300
丙 100 150
丁 60 2
300
450
400
1
50
2
120
180
根据表中数据进行分析，探讨河宽、水深与过水横截面面积的关系
甲河段河面宽度最大，在水深相对较浅的情况下，过水横截面面积也较大；
乙河段河面宽度小于甲河段，河底宽度也小，水深相同，过水横截面面积小于甲河段。
丙河段和丁河段相比，丁河段河面宽度和河底宽度都比丙河段大，水深相同，丁的过水横截面面积更大。
根据表中数据进行分析，探讨河宽、水深与过水横截面面积的关系
说明在水深相同时，河面宽度和河底宽度越大，过水横截面面积越大。
根据梯形面积公式讨论得出，在河面宽度和河底宽度相同时，,水深越深，过水横截面面积越大。
综上，过水横截面面积与河面宽度、河底宽度、水深都有关系。在其他因素相同时，河面宽度越大、河底宽度越大、水深越深，过水横截面面积越大。
探寻河流过水横截面面积与流速的关系
第三章
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A-B 位置垂直河流作一个横截面，假设河水通过AB 位置横截面的流速为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。
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。
计算公式推导
流量（Q)是河流过水横截面面积(S)与流速(V)的乘积
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 ,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
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3/秒不变，根据表中计算的甲、乙、丙、丁四河段的过水横截面面积，试计算甲、乙、丙、丁四河段的河流流速，并绘制河流过水横截面面积-流速关系曲线图(图4)。
计算流速：根据公式v=Q/S,已知流量Q =900米3/秒。
甲河段过水横截面面积S甲=450米2,则甲河段流速
v甲=900/450=2米/秒。
乙河段过水横截面面积S乙=300米2,则乙河段流速
v乙=900/300=3米/秒。
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3/秒不变，根据表中计算的甲、乙、丙、丁四河段的过水横截面面积，试计算甲、乙、丙、丁四河段的河流流速，并绘制河流过水横截面面积-流速关系曲线图(图4)。
计算流速：根据公式v=Q/S,已知流量Q =900米3/秒。
丙河段过水横截面面积S丙=150米2，则丙河段流速
v丙=900/150=6米/秒。
丁河段过水横截面面积S丁=180米2，则丁河段流速
v丁=900/180=5 米/秒。
绘制关系图
在横坐标上分别标记出甲(450)、乙(300)、丙(150)、丁(180)四河段对应的过水横截面面积的值。
在纵坐标上分别标记出计算得到的甲(2)、乙(3)、丙(6)、丁(5)四河段对应的流速的值。
然后在坐标图中描出对应的点(甲(450， 2)、乙(300，3)、丙(150，6)、丁(180，5) )，用平滑的曲线将各点连接起来，得到河流过水横截面面积—流速关系曲线图。
甲(450， 2)
乙(300，3)
丙(150，6)
丁(180，5)
甲
乙
丙
丁
根据上图绘制的曲线，
描述河流流速与河流过水横截面面积之间的关系
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
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。
探究“束水攻沙”原理
第四章
材料：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。”
请用现代汉语描述潘季驯的“束水攻沙”方略
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。
河流的流速越快，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。
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。
总结本次跨学科学习的收获河体会，说一说“束水攻沙”给你的人生启迪。
急则沙随水流
缓则水慢沙停
——潘季驯
人生如水流，拼搏奋进时（急）能使困难（沙）尽快解决；
懈怠迟缓时（缓），问题则易积累（停），所以我们要积极进取。

展开更多......

收起↑