资源简介

(共24张PPT)
初中地理 · 人教版八年级上册
探究 原理
“ ”
跨学科主题学习
教学目标
通过图示河道断面信息，熟练运用几何公式准确测量并计算过水横断面面积，结合 “流量 = 面积 × 流速” 数学模型，完成流速推算与数据表格填充；规范绘制 “过水横截面面积 — 流速关系图”，并基于图表数据分析，总结水流动力学规律。
结合黄河流域地形、气候、土壤等地理特征，系统阐述中游黄土高原水土流失与下游河道泥沙淤积的空间对应关系，理解 “水沙异源” 的流域特性；掌握 “束水攻沙” 策略的实施原理，能从地理环境角度分析其在黄河下游平原段应用的可行性与必要性。
通过图示河道断面信息，熟练运用几何公式准确测量并计算过水横断面面积，结合 “流量 = 面积 × 流速” 数学模型，完成流速推算与数据表格填充；规范绘制 “过水横截面面积 — 流速关系图”，并基于图表数据分析，总结水流动力学规律。
通过古代黄河治水工程案例，感悟中华民族顺应自然规律的生态智慧，理解人类活动与自然环境相互作用的辩证关系；强化可持续发展理念，增强保护流域生态环境的责任感与认同感。

综合地理、数学、物理等多学科知识，建立 “过水横断面面积、流速与泥沙搬运能力” 的逻辑联系，形成跨学科分析问题的思维方法；利用数学模型解释黄河不同河段水流变化原因，提升模型构建与问题解决能力。

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。
任务一
计算河流的过水横截面面积
01
任务一：计算河流的过水横截面面积
河床过水横截面形状有很多种，大部分属于V形和U形；为便于计算，可以把V形横截面抽象为倒三角形，把U形横截面抽象为“上宽下窄”的梯形。
河流上游景观图
河流下游景观图
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)。
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。
任务一：计算河流的过水横截面面积
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。
S=
=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
02
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
不同河段或不同季节导致的水位变化会使得水面宽和水深都发生变化，最终会导致过水横截面面积发生变化。
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1/2，利用河流过水横截面面积计算公式，完成表1。
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
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
03
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。
任务三：探寻河流过水横截面面积与流速的关系
(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。
流量(Q)=过水横截面面积(S)×流速(v)，单位为“立方米/秒”
根据任务一的计算结果，此时河流经过该横截面的
流量(Q)=240(米2)×2(米/秒)=480(米3/秒)
任务三：探寻河流过水横截面面积与流速的关系
(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3/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—流速关系图。
900/450=2米/秒
900/300=3米/秒
900/150=6米/秒
900/180=5米/秒
任务三：探寻河流过水横截面面积与流速的关系
(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。
在相同流量下，河流过水横截面面积越小，河流的流速越大。
甲
乙
丁
丙
流速差异
任务四
探究黄河“束水攻沙”的原理
04
历史渊源
★ 起源思想：
西汉张戎提出“水性就下，行疾则自刮除”，首次揭示水流挟沙能力与流速的关系。
● 理论成型：
明代潘季驯集大成，在《河议辩惑》中系统阐述“筑堤束水，以水攻沙”思想，标志理论正式形成。
■ 实践完善：
清代靳辅、陈潢进一步发展堤防体系，使“束水攻沙”成为三百年间主流治黄方略。
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。”
任务四：探究黄河“束水攻沙”的原理
(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，水流动能减弱，水中挟带的泥沙则会沉积并淤塞河道，水流在抬高的河床表面平缓地流淌，只能看到水位很高。当水流汇聚时，水流动能增加，从而不断冲刷河道中的泥沙。泥沙被水流搬运走后，河床则会加深，甚至数米深的河水也能在河底流动，只能看到水位很低。修筑河堤能够束窄河面宽度，提高流速并冲刷泥沙，只要河堤不发生溃堤而导致河水泛滥至两岸，水流便会不断冲刷河底。这是合理且必然的，也是水流汇聚优于水流分散的道理所在。
任务四：探究黄河“束水攻沙”的原理
(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。
在河流流量相同的情况下，河流过水横截面越小，河流水位越高，河水的流速就会越大，冲刷泥沙的能力就会越强，就容易将河床的泥沙带走，减少河床的淤积，可以防止河床不断抬高。
图片源于网络
作用与影响
积极成效
■ 固定河道：
通过修建缕堤、遥堤，有效约束黄河下游流路，减少决口泛滥频次。
● 提升冲沙效率：
束窄河槽后水流速度加快，显著增强河水对河床泥沙的冲刷能力。
★ 保障漕运畅通：
稳定黄河河道，有力维护了京杭大运河的航运安全与国家经济命脉。
负面影响
■ 加剧倒灌风险：
束水导致黄河水位抬高，易倒灌入洪泽湖，威胁淮河流域安全。
● 加速湖底淤积：
泥沙在洪泽湖内大量沉积，湖盆变浅，调蓄功能减弱。
★ 增加堤防压力：
长期高水位运行使堤防承受更大渗透与溃决风险，隐患累积。

展开更多......

收起↑