【跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)】《探究“束水攻沙”原理》（導(dǎo)學(xué)案）-

2025-2026學(xué)年人教版（2024）初中地理八年級上冊

一、課前預(yù)習(xí)

（-）知識梳理

1.地理學(xué)科基礎(chǔ)回顧

河流的水文特征包括流量、流速、含沙量、結(jié)冰期等，其中流速和含沙量是影響

河流泥沙搬運與沉積的關(guān)鍵因素。一般來說，河流流速越快，搬運泥沙的能力越強，

含沙量可能越高；流速越慢，泥沙越容易沉積。

黃河是我國含沙量最大的河流，中游流經(jīng)黃土高原，由于黃土高原水土流失嚴(yán)重,

大量泥沙進(jìn)入黃河，導(dǎo)致下游河道泥沙淤積，形成“地上河。歷史上經(jīng)常發(fā)生決堤泛

濫。為了治理黃河水患，古代水利專家提出了多種治河方案，“束水攻沙”便是其中極

具代表性的技術(shù)。

河流河道的形態(tài)（如寬度、深度、彎曲程度）會影響水流速度。當(dāng)河道變窄時，

在流量相對穩(wěn)定的情況下，水流會更加集中，流速可能加快；反之，河道變寬，水流

分散，流速容易減慢。

2.物理學(xué)科知識關(guān)聯(lián)

流體力學(xué)中，在流體流量一定時，橫截面積與流速成反比（公式可簡化理解為：

流量二橫截面積X流速）。這意味著當(dāng)流體通過的通道橫截面積減小時，流速會相應(yīng)增

大；橫截面積增大時，流速則減小。

物體的動能與質(zhì)量和速度有關(guān)（動能公式：EZ]=%mv2）,水流的動能同樣受流速

影響。流速越快，水流的動能越大，對河道底部泥沙的沖擊力和搬運能力就越強，這

是“束水攻沙”原理的重要物理依據(jù)。

摩擦力會影響水流速度，河道底部和兩岸的地形、物質(zhì)組成（如巖石、泥沙）會

產(chǎn)生摩擦阻力，減緩水流。當(dāng)河道被“束窄”后，水流集中，與河道邊緣的摩擦接觸相

對減少，也有助于流速提升。

3.“束水攻沙”歷史背景

“束水攻沙”是明代水利專家潘季馴在治理黃河時系統(tǒng)提出并推廣的技術(shù)，其核心

思路是通過修建堤壩（如縷堤、遙堤）縮小河道寬度，集中水流，提高流速，利用水

流的力量沖刷河道底部淤積的泥沙，將泥沙帶入大海，從而達(dá)到疏通河道、防止淤積

的目的。

該技術(shù)在明清時期的黃河治理中得到廣泛應(yīng)用，一定程度上緩解了黃河下游的淤

積問題，但受限于當(dāng)時的技術(shù)條件和自然環(huán)境變化，其效果也存在局限性。

（二）預(yù)習(xí)檢測

1.河流搬運泥沙的能力主要與有關(guān)，流速越快，搬運能力越_____。

2.判斷：黃河下游“地上河”的形成主要是因為中游水土流失導(dǎo)致下游泥沙淤積。

（）

3.結(jié)合物理知識思考：在河流流量不變的情況下，若將河道寬度從100米縮窄至

50米，水流速度可能會發(fā)生怎樣的變化？請簡要說明理由。

4.杳閱資料，簡要描述“束水攻沙”技術(shù)中，堤壩的作用是什么？

二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

1.人地協(xié)調(diào)觀

通過探究“束水攻沙”原理，認(rèn)識到人類在改造自然（如治理河流）過程中，需遵

循自然規(guī)律（河流水文特征、流體力學(xué)規(guī)律），平衡人類需求與自然環(huán)境的關(guān)系。例如,

“束水攻沙”技術(shù)利用自然水流的力量治理淤積，體現(xiàn)了“因勢利導(dǎo)”的人地協(xié)調(diào)思想，

同時也需思考該技術(shù)對河流生態(tài)（如河道生物棲息地）可能產(chǎn)生的影響，樹立可持續(xù)

的治理理念。

2.區(qū)域認(rèn)知

結(jié)合黃河流域的地理環(huán)境（如中游黃土高原的水土流失、下游平原的河道特征），

分析“束水攻沙”技術(shù)為何在黃河治理中被廣泛應(yīng)用，理解不同區(qū)域的自然特彳E對人類

工程技術(shù)選擇的影響。對比長江、珠江等其他河流的水文特點，思考“束水攻沙''技術(shù)

是否適用于這些河流，提升對不同流域區(qū)域差異的認(rèn)知。

3.綜合思維

綜合運用地理（河流流速、含沙量、河道形態(tài)）和物理（流體力學(xué)、動能）知識,

分析“束水攻沙”技術(shù)的原理，理解多學(xué)科知識之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如，從地理角度分

析河道縮窄對流速的影響，再從物理角度解釋流速提升與泥沙搬運能力的關(guān)系，最終

形成對.“束水攻沙”技術(shù)的完整認(rèn)知，培養(yǎng)跨學(xué)科綜合分析問題的能力。

4.地理實踐力

通過設(shè)計“模擬束水攻沙’’實驗（如用水槽、泥沙、擋板模擬河道與堤壩），觀察

不同河道寬度下水流速度、泥沙搬運的變化，培養(yǎng)動手操作、觀察記錄、數(shù)據(jù)分析的

能力。結(jié)合實驗結(jié)果，對比古代“束水攻沙”技術(shù)的實際應(yīng)用，思考實驗與現(xiàn)實場景的

差異，提升將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐探究的能力。

5.科學(xué)思維（跨學(xué)科延伸）

從歷史角度分析“束水攻沙''技術(shù)的發(fā)展與演變，理解科學(xué)技術(shù)受時代條件（如材

料、測量技術(shù)）的限制，同時也會隨認(rèn)知進(jìn)步而優(yōu)化。通過對比現(xiàn)代河流治理技術(shù)

（如水庫調(diào)沙、人工清淤）與“束水攻沙”的異同，培養(yǎng)辯證看待傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代技術(shù)

的科學(xué)思維。

三、知識框架

（一）“束水攻沙”的背景與需求

1.黃河治理的緊迫性

黃土高原水土流失一黃河含沙量高一下游河道淤積一“地上河”一水患頻發(fā)

古代社會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民安全的需求一推動治河技術(shù)發(fā)展

2.歷史技術(shù)探索

明清前的治河思路：以“堵決口、疏河道”為主，效果有限

潘季馴提出“束水攻沙”：從"被動堵淤''轉(zhuǎn)向"主動沖淤”

（二）"束水攻沙”的原理（跨學(xué)科整合）

1.地理原理基礎(chǔ)

河道形態(tài)與流速：河道寬度1-水流集中T流速人

流速與泥沙搬運：流速T-搬運能力T-沖刷淤積泥沙一泥沙入海

2.物理原理支撐

流體力學(xué)規(guī)律：流量一定時，橫截面積（河道寬度X深度）1一流速T（Q二SXV）

動能與沖擊力：流速T-水流動能T-對泥沙的沖擊力、搬運力T（ED=^mv2）

3.技術(shù)實現(xiàn)方式

堤壩建設(shè)：縷堤（靠近河道主流，縮窄河道）、遙堤（遠(yuǎn)離主流，防洪備用）

河道規(guī)劃：通過堤壩引導(dǎo)水流，使主流集中在預(yù)設(shè)河道內(nèi)，提升沖刷效果

（三）“束水攻沙”的應(yīng)用與局限

1.歷史應(yīng)用效果

短期效果：緩解下游淤積，減少決堤次數(shù)，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

典型案例：明清時期黃河下游部分河段（如徐州至淮安段）的治理

2.局限性分析

自然條件限制：需足夠的河流流量（枯水期效果差），若泥沙來源過多（如中游

水土流失加?。?，沖刷能力不足

技術(shù)條件限制：古代堤壩材料（如土堤）抗沖性差，易被洪水沖毀；缺乏精準(zhǔn)測

量流速、含沙量的技術(shù)

生態(tài)影響：河道縮窄可能影響水生生物棲息地，改變局部水文環(huán)境

（四）“束水攻沙”與現(xiàn)代治河技術(shù)對比

1.現(xiàn)代技術(shù)借鑒：水庫調(diào)沙（利用水庫蓄水，集中放水提升流速沖沙，如小浪底

水庫）

2.現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新：結(jié)合遙感、水文監(jiān)測設(shè)備，精準(zhǔn)調(diào)控水流；采用混凝土等耐用

材料修建堤壩：兼顧生態(tài)保護(hù)（如預(yù)留魚類通道）

四、課中探究

（-）探究一：“束水攻沙”原理的跨學(xué)科驗證（實驗探究）

1.實驗準(zhǔn)備

材料；長方形水槽（長100cm＞寬20cm＞高15cm）、細(xì)沙（模擬河道淤積泥沙）、

可移動擋板（模擬堤壩，用于縮窄河道）、量杯（測量流量）、秒表（測量時間）、直尺

（測量流速、河道寬度）

分組：4-5人一組，明確分工（操作員、記錄員、觀察員、分析員）

2.實驗步驟

步驟1：鋪設(shè)細(xì)沙。在水槽底部均勻鋪設(shè)2cm厚的細(xì)沙，模擬黃河下游淤積的河

道。

步驟2：模擬“寬河道”場景。將擋板拉開，使河道寬度保持20cm（水槽原寬度）,

用量杯向水槽一端勻速注水（控制流量穩(wěn)定，如每分鐘l（）（）（）ml）,用秒表記錄水流從

水槽一端流到另一端的時間，計算流速（流速=水槽長度/時間）；觀察細(xì)沙的搬運情

況（如泥沙被沖走的范圍、厚度），記錄現(xiàn)象。

步驟3：模擬“窄河道”場景。將擋板推至河道寬度10cm（縮窄一半），保持注水

流量與步驟2一致，重復(fù)測量流速和觀察泥沙搬運情況，記錄數(shù)據(jù)。

步驟4：重復(fù)實驗。為減少誤差，每組重復(fù)步驟2、3各2次，取平均值。

3.數(shù)據(jù)分析與討論

對比“寬河道”與“窄河道”的流速數(shù)據(jù)，是否符合“流量一定時，橫截面積越小，

流速越大''的規(guī)律？

觀察到的泥沙搬運情況與流速變化是否一致？請結(jié)合物理動能原理，解釋“流速

提升為何能增強沖沙效果”C

實驗中可能存在哪些誤差（如沙層厚度不均、注水流量不穩(wěn)定）？如何改進(jìn)實驗

設(shè)計？

思考：該實驗?zāi)M的是“束水攻沙''的核心原理，但與真實的黃河河道相比，存在

哪些差異（如河道長度、地形起伏、泥沙顆粒大小）？

（二）探究二：“束水攻沙”在黃河治理中的適應(yīng)性分析

1.案例呈現(xiàn)

材料1：明代潘季馴治理黃河時，在徐州至淮安段修建縷堤，將原寬500米的河

道縮窄至200米，汛期時流速從lm/s提升至泥沙沖刷量增加約30%,該河段

淤積情況明顯緩解。

材料2：清朝中期，黃河中游水土流失加劇，每年輸入下游的泥沙量從明代的約

1（）億噸增至16億噸。即使采用“束水攻沙”技術(shù)，部分河段仍出現(xiàn)淤積，不得不頻繁

加高堤壩，反而增加了“地上河”的風(fēng)險。

2.分組討論

結(jié)合材料1,分析?“束水攻沙”技術(shù)在該河段有效的原因（從河道寬度、流速、泥

沙量的關(guān)系角度）。

材料2中，“束水攻沙”效果下降的主要原因是什么？這說明該技術(shù)的應(yīng)用需要滿

足哪些前提條件？

黃河不同河段（上游、中游、下游）的水文特征差異顯著，“束水攻沙”技術(shù)是否

適用于中游（如黃土高原河段）？為什么？

3.總結(jié)歸納

小組代表發(fā)言，分享討論結(jié)果，教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：“束水攻沙”技術(shù)更適用

于泥沙淤積嚴(yán)重、流量相對穩(wěn)定的下游平原河道，且需控制上游泥沙輸入量，否則難

以達(dá)到長期效果。

（三）探究三：“束水攻沙”與現(xiàn)代治河技術(shù)的傳承與創(chuàng)新（拓展探究）

1.資料分析

展示小浪底水庫“調(diào)水調(diào)沙”的資料：小浪底水庫是黃河下游的重要水利工程，每

年汛期前，水庫會集中放水，將水庫內(nèi)淤積的泥沙帶入下游，同時沖刷下游河道。其

原理與“束水攻沙”相似（集中水流、提升流速），但通過水庫調(diào)控，可精?準(zhǔn)控制流量

和放水時間，沖沙效果更趨定。

對比表格:

技術(shù)維度“束水攻沙”（古代）小浪底“調(diào)水調(diào)沙”（現(xiàn)代）

核心原理縮窄河道一集中水流一提升流速沖沙水庫蓄水一集中放水T提升流速沖沙

流量控制依賴自然降水，流量不穩(wěn)定人工調(diào)控，流量精準(zhǔn)可控

技術(shù)支撐土堤、人工觀測混凝土堤壩、遙感監(jiān)測、計算機模擬

生態(tài)考慮未明確考慮預(yù)留魚類通道、監(jiān)測水質(zhì)變化

2.小組辯論

辯題：“現(xiàn)代治河技術(shù)是否完全取代了，束水攻沙’的價值”

正方：現(xiàn)代技術(shù)（如水庫調(diào)沙）更精準(zhǔn)、高效，“束水攻沙”已無實際價值；反方:

“束水攻沙”的“因勢利導(dǎo)”思想對現(xiàn)代技術(shù)仍有借鑒意義，在部分中小河流治理中可低

成本應(yīng)用。

辯論結(jié)束后，教師總結(jié)：現(xiàn)代技術(shù)是對傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化與創(chuàng)新，而非完全取代，

傳統(tǒng)技術(shù)中的科學(xué)思想（如利用自然規(guī)律）仍需傳承，同時需結(jié)合現(xiàn)代科技解決傳統(tǒng)

技術(shù)的局限。

五、課后檢測

（-）選擇題

1.“束水攻沙''技術(shù)的核心目的是（）

A.攔截泥沙，減少入海量B.提升流速，沖刷河道淤積泥沙

B.加寬河道，增加洪水通行能力D.加固堤壩，防止洪水決堤

2.下列物理規(guī)律中，支撐“束水攻沙”原理的是（）

A.流速越大，壓強越小B.流量一定時，橫截面積與流速成反比

B.物體質(zhì)量越大，慣性越大D.重力方向總是豎直向下

3.黃河下游成為“地上河”的主要原因是（）

A.下游河道狹窄，水流湍急B.中游水土流失，下游泥沙淤積

B.下游降水多，河流水量大D.下游地勢高，河流向上游倒流

4.與古代“束水攻沙”相比，小浪底水庫“調(diào)水調(diào)沙”的優(yōu)勢是（）

A.完全依賴自然流量B.可精準(zhǔn)控制流量和沖沙時間

B.僅使用土堤修建D.不考慮生態(tài)保護(hù)

5.“束水攻沙”技術(shù)最適用于下列哪類河道（）

A.上游山區(qū)，落差大、流速快的河道B.中游峽谷，泥沙少、流量小的河道

B.下游平原，泥沙淤積、流量較穩(wěn)定的河道D.河口三角洲，海水倒灌嚴(yán)重的河

道

（-）填空題

1.“束水攻沙”技術(shù)是明代水利專家提出的，其通過修建______（如縷堤）

縮窄河道，提升水流速度.

2.河流搬運泥沙的能力與密切相關(guān)，在流量一定時，河道_____越小，流

速越大，搬運能力越強。

3.黃河中游流經(jīng)____高原，該地區(qū)水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)致黃河含沙量大幅增加，

為下游淤積埋下隱患。

4.現(xiàn)代“調(diào)水調(diào)沙”技術(shù)利用調(diào)控水流，相比古代“束水攻沙”，其流量控制

更，沖沙效果更穩(wěn)定。

（三）簡答題

1.請結(jié)合地理和物理知識，完整解釋“束水攻沙”的原理。

2.分析古代“束水攻沙”技術(shù)在應(yīng)用中存在的局限性。

3.簡述“束水攻沙”思想對現(xiàn)代河流治理的借鑒意義"

（四）綜合題

閱讀材料，回答問題。

材料一：清代康熙年間，黃河下游蘭考段因泥沙淤積，河道抬高，多次決堤。官

員采用“束水攻沙”技術(shù)，在該河段修建縷堤，將河道從300米縮窄至150米。汛期時，

水流速度從0.8m/s提升至1.5m/s,河道底部淤積的泥沙被大量沖刷，決堤次數(shù)明顯減

少。

材料二：近年來，我國在長江支流嘉陵江的治理中，借鑒“束水攻沙’’的思路，在

部分淤積河段修建生態(tài)堤現(xiàn)（可透水，預(yù)留生物通道），通過適度縮窄河道，提升流速

沖沙，同時保護(hù)河道生態(tài)。

1.根據(jù)材料一，計算該河段縮窄后流速提升的百分比（保留整數(shù)），并說明流速提

升與決堤次數(shù)減少的關(guān)系。

2.材料二中的“生態(tài)堤壩”與古代“束水攻沙”的“縷堤”相比，在功能上有何創(chuàng)新?

這種創(chuàng)新體現(xiàn)了怎樣的治河理念？

3.結(jié)合上述兩則材料，談?wù)勀銓Α皞鹘y(tǒng)治河技術(shù)與現(xiàn)代生態(tài)理念融合”的認(rèn)識。

參考答案

一、選擇題

1.B

解析：‘'束水攻沙’’的核心思路是通過縮窄河道集中水流，提升流速以沖刷淤積的

泥沙，而非攔截泥沙、加寬河道或單純加固堤壩，故A、C、D錯誤，B正確。

2.B

解析：“束水攻沙’’中，縮窄河道（減小橫截面積）提升流速的原理，基于“流量

一定時，橫截面積與流速成反比”的流體力學(xué)規(guī)律；A（流速與壓強關(guān)系）、C1質(zhì)量與

慣性關(guān)系）、D（重力方向）均與該技術(shù)原理無關(guān)，故B正確。

3.B

解析：黃河中游流經(jīng)黃土高原，水土流失嚴(yán)重，大量泥沙隨水流進(jìn)入下游；下游

地勢平坦，流速減慢，泥沙淤積，河床抬高形成“地上河”，A（下游流速湍急）、C

（下游降水多）、D（下游地勢高）均不符合實際，故B正確。

4.B

解析：小浪底"調(diào)水調(diào)沙''通過水庫蓄水人工調(diào)控流量和放水時間，沖沙效果穩(wěn)定;

A（依賴自然流量）、C（使用土堤）、D（不考慮生態(tài)）均是古代“束水攻沙”的特點，

而非現(xiàn)代技術(shù)優(yōu)勢，故B正確。

5.C

解析：“束水攻沙”需針對泥沙淤積嚴(yán)重、流量較穩(wěn)定的河道（如黃河下游平原），

通過縮窄河道提升流速沖沙；上游山區(qū)（A）流速已快、中游峽谷（B）泥沙少、河口

三角洲（D）海水倒灌，均不適合該技術(shù)，故C正確。

二、填空題

1.潘季馴；堤壩

解析：“束水攻沙”由明代水利專家潘季馴系統(tǒng)提出，核心技術(shù)手段是修建縷堤等

堤壩縮窄河道，集中水流提升流速。

2.流速；橫截面積（或?qū)挾龋?/p>

解析：河流搬運泥沙能力主要取決于流速，流速越快搬運能力越強；根據(jù)流體力

學(xué)規(guī)律，流量一定時，河道橫截面積（或?qū)挾龋┰叫?，流速越大?/p>

3.黃土

解析：黃河中游流經(jīng)黃土高原，該區(qū)域黃土疏松、植被稀疏，水土流失嚴(yán)重，導(dǎo)

致黃河含沙量大幅增加。

4.水庫；精準(zhǔn)

解析：現(xiàn)代“調(diào)水調(diào)沙'’利用水庫蓄水調(diào)控水流，相比古代依賴自然流量的“束水

攻沙”，可精準(zhǔn)控制流量和沖沙時間，效果更穩(wěn)定。

三、簡答題

1.“束水攻沙”原理的跨學(xué)科解釋

從地理和物理學(xué)科結(jié)合角度，原理可分為三步：

①地理層面：縮窄河道集中水流

通過修建縷堤等堤壩縮小河道寬度，在河流總流量相對穩(wěn)定的情況下，水流從分

散狀態(tài)轉(zhuǎn)為集中狀態(tài)，減少水流與河道邊緣的摩擦，為流速提升創(chuàng)造條件。

②物理層面：流速隨橫截面積減小而提升

根據(jù)流體力學(xué)規(guī)律（流量Q二橫截面積&X流速v）,當(dāng)流量Q不變時，河道橫截

面積S（寬度x深度）減小，流速v會成反比增大［如河道寬度減半，流速近似翻倍）。

③物理與地理結(jié)合：流速提升增強泥沙搬運能力

根據(jù)動能公式（ED=%nv2）,流速v增大時，水流動能EU顯著提升；動能增強使

水流對河道底部淤積泥沙的沖擊力和搬運能力大幅提高，最終將泥沙沖刷至下游并帶

入大海，實現(xiàn)疏通河道、防止淤積的目的。

2.古代“束水攻沙”技術(shù)的局限性

①自然條件限制

依賴充足流量：枯水期河流流量小，即使縮窄河道，流速提升有限，沖沙效果差;

若上游泥沙輸入量過大（如黃土高原水土流失加?。?，水流沖刷能力不足以應(yīng)對泥沙淤

積，仍會導(dǎo)致河床抬高。

②技術(shù)條件限制

堤壩抗沖性差：古代堤壩多為土堤，抗水流沖擊能力弱，汛期易被洪水沖毀，需

頻繁修復(fù)；

缺乏精準(zhǔn)監(jiān)測：無現(xiàn)代水文監(jiān)測設(shè)備，無法精準(zhǔn)測量流速、含沙量，難以根據(jù)實

際情況調(diào)整河道寬度或堤壩位置，沖沙效果不穩(wěn)定。

③生態(tài)影響局限

古代技術(shù)未考慮生態(tài)保護(hù)，縮窄河道可能破壞水生生物棲息地（如魚類產(chǎn)卵區(qū)），

改變局部水文環(huán)境（如水流方向、水溫），影響河流生態(tài)平衡。

1.“束水攻沙”思想對現(xiàn)代河流治理的借鑒意義

①“因勢利導(dǎo)”的核心思想

現(xiàn)代治河技術(shù)（如小浪底"調(diào)水調(diào)沙”）繼承了“利用自然規(guī)律（水流動能）治理

自然問題（泥沙淤積）”的思路，而非單純“硬堵硬疏”，降低了工程成本，提升了治

理效率。

②低成本治理中小河流

對于流量稔定、泥沙淤積較輕的中小河流，無需修建大型水庫，可借鑒“縮窄河

道'’的簡化方案（如修建生態(tài)窄堤），以較低成本實現(xiàn)沖沙，適合經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)推廣。

③為生態(tài)治河提供思路

現(xiàn)代治河在“束水攻沙”基礎(chǔ)上優(yōu)化，如將“剛性土堤”改為“柔性生態(tài)堤壩”（可

透水、預(yù)留生物通道），在沖沙的同時保護(hù)生態(tài)，實現(xiàn)“治理與保護(hù)兼顧”，體現(xiàn)了傳統(tǒng)

技術(shù)思想的現(xiàn)代延伸。

四、綜合題

1.流速提升百分比及與決堤次數(shù)的關(guān)系

流速提升百分比計算：

提升百分比二（縮窄后流速-縮窄前流速）+縮窄前流速xl（）（）%

=（1.5m/s-0.8m/s）-0.8m/sx100%~88%（保留整數(shù)）。

流速提升與決堤次數(shù)的關(guān)系：

流速從0.8m/s提升至1.5m/s后，水流對河道底部泥沙的沖刷能力大幅增強，大量

淤積泥沙被帶入下游，有效降低了河床高度；河床抬高趨勢緩解，汛期洪水漫溢、決

堤的風(fēng)險隨之降低，因此決