【跨学科主题学习】《探究“束水攻沙”原理》导学案-2025-2026学年2024人教版八年级地理上册

【跨学科主题学习】《探究“束水攻沙”原理》（导学案）-

2025-2026学年人教版（2024）初中地理八年级上册

一、课前预习

（-）知识梳理

1.地理学科基础回顾

河流的水文特征包括流量、流速、含沙量、结冰期等，其中流速和含沙量是影响

河流泥沙搬运与沉积的关键因素。一般来说，河流流速越快，搬运泥沙的能力越强，

含沙量可能越高；流速越慢，泥沙越容易沉积。

黄河是我国含沙量最大的河流，中游流经黄土高原，由于黄土高原水土流失严重,

大量泥沙进入黄河，导致下游河道泥沙淤积，形成“地上河。历史上经常发生决堤泛

滥。为了治理黄河水患，古代水利专家提出了多种治河方案，“束水攻沙”便是其中极

具代表性的技术。

河流河道的形态（如宽度、深度、弯曲程度）会影响水流速度。当河道变窄时，

在流量相对稳定的情况下，水流会更加集中，流速可能加快；反之，河道变宽，水流

分散，流速容易减慢。

2.物理学科知识关联

流体力学中，在流体流量一定时，横截面积与流速成反比（公式可简化理解为：

流量二横截面积X流速）。这意味着当流体通过的通道横截面积减小时，流速会相应增

大；横截面积增大时，流速则减小。

物体的动能与质量和速度有关（动能公式：EZ]=%mv2）,水流的动能同样受流速

影响。流速越快，水流的动能越大，对河道底部泥沙的冲击力和搬运能力就越强，这

是“束水攻沙”原理的重要物理依据。

摩擦力会影响水流速度，河道底部和两岸的地形、物质组成（如岩石、泥沙）会

产生摩擦阻力，减缓水流。当河道被“束窄”后，水流集中，与河道边缘的摩擦接触相

对减少，也有助于流速提升。

3.“束水攻沙”历史背景

“束水攻沙”是明代水利专家潘季驯在治理黄河时系统提出并推广的技术，其核心

思路是通过修建堤坝（如缕堤、遥堤）缩小河道宽度，集中水流，提高流速，利用水

流的力量冲刷河道底部淤积的泥沙，将泥沙带入大海，从而达到疏通河道、防止淤积

的目的。

该技术在明清时期的黄河治理中得到广泛应用，一定程度上缓解了黄河下游的淤

积问题，但受限于当时的技术条件和自然环境变化，其效果也存在局限性。

（二）预习检测

1.河流搬运泥沙的能力主要与有关，流速越快，搬运能力越_____。

2.判断：黄河下游“地上河”的形成主要是因为中游水土流失导致下游泥沙淤积。

（）

3.结合物理知识思考：在河流流量不变的情况下，若将河道宽度从100米缩窄至

50米，水流速度可能会发生怎样的变化？请简要说明理由。

4.杳阅资料，简要描述“束水攻沙”技术中，堤坝的作用是什么？

二、核心素养目标

1.人地协调观

通过探究“束水攻沙”原理，认识到人类在改造自然（如治理河流）过程中，需遵

循自然规律（河流水文特征、流体力学规律），平衡人类需求与自然环境的关系。例如,

“束水攻沙”技术利用自然水流的力量治理淤积，体现了“因势利导”的人地协调思想，

同时也需思考该技术对河流生态（如河道生物栖息地）可能产生的影响，树立可持续

的治理理念。

2.区域认知

结合黄河流域的地理环境（如中游黄土高原的水土流失、下游平原的河道特征），

分析“束水攻沙”技术为何在黄河治理中被广泛应用，理解不同区域的自然特彳E对人类

工程技术选择的影响。对比长江、珠江等其他河流的水文特点，思考“束水攻沙''技术

是否适用于这些河流，提升对不同流域区域差异的认知。

3.综合思维

综合运用地理（河流流速、含沙量、河道形态）和物理（流体力学、动能）知识,

分析“束水攻沙”技术的原理，理解多学科知识之间的内在联系。例如，从地理角度分

析河道缩窄对流速的影响，再从物理角度解释流速提升与泥沙搬运能力的关系，最终

形成对.“束水攻沙”技术的完整认知，培养跨学科综合分析问题的能力。

4.地理实践力

通过设计“模拟束水攻沙’’实验（如用水槽、泥沙、挡板模拟河道与堤坝），观察

不同河道宽度下水流速度、泥沙搬运的变化，培养动手操作、观察记录、数据分析的

能力。结合实验结果，对比古代“束水攻沙”技术的实际应用，思考实验与现实场景的

差异，提升将理论知识转化为实践探究的能力。

5.科学思维（跨学科延伸）

从历史角度分析“束水攻沙''技术的发展与演变，理解科学技术受时代条件（如材

料、测量技术）的限制，同时也会随认知进步而优化。通过对比现代河流治理技术

（如水库调沙、人工清淤）与“束水攻沙”的异同，培养辩证看待传统技术与现代技术

的科学思维。

三、知识框架

（一）“束水攻沙”的背景与需求

1.黄河治理的紧迫性

黄土高原水土流失一黄河含沙量高一下游河道淤积一“地上河”一水患频发

古代社会对农业生产、居民安全的需求一推动治河技术发展

2.历史技术探索

明清前的治河思路：以“堵决口、疏河道”为主，效果有限

潘季驯提出“束水攻沙”：从"被动堵淤''转向"主动冲淤”

（二）"束水攻沙”的原理（跨学科整合）

1.地理原理基础

河道形态与流速：河道宽度1-水流集中T流速人

流速与泥沙搬运：流速T-搬运能力T-冲刷淤积泥沙一泥沙入海

2.物理原理支撑

流体力学规律：流量一定时，横截面积（河道宽度X深度）1一流速T（Q二SXV）

动能与冲击力：流速T-水流动能T-对泥沙的冲击力、搬运力T（ED=^mv2）

3.技术实现方式

堤坝建设：缕堤（靠近河道主流，缩窄河道）、遥堤（远离主流，防洪备用）

河道规划：通过堤坝引导水流，使主流集中在预设河道内，提升冲刷效果

（三）“束水攻沙”的应用与局限

1.历史应用效果

短期效果：缓解下游淤积，减少决堤次数，保障农业生产

典型案例：明清时期黄河下游部分河段（如徐州至淮安段）的治理

2.局限性分析

自然条件限制：需足够的河流流量（枯水期效果差），若泥沙来源过多（如中游

水土流失加剧），冲刷能力不足

技术条件限制：古代堤坝材料（如土堤）抗冲性差，易被洪水冲毁；缺乏精准测

量流速、含沙量的技术

生态影响：河道缩窄可能影响水生生物栖息地，改变局部水文环境

（四）“束水攻沙”与现代治河技术对比

1.现代技术借鉴：水库调沙（利用水库蓄水，集中放水提升流速冲沙，如小浪底

水库）

2.现代技术创新：结合遥感、水文监测设备，精准调控水流；采用混凝土等耐用

材料修建堤坝：兼顾生态保护（如预留鱼类通道）

四、课中探究

（-）探究一：“束水攻沙”原理的跨学科验证（实验探究）

1.实验准备

材料；长方形水槽（长100cm＞宽20cm＞高15cm）、细沙（模拟河道淤积泥沙）、

可移动挡板（模拟堤坝，用于缩窄河道）、量杯（测量流量）、秒表（测量时间）、直尺

（测量流速、河道宽度）

分组：4-5人一组，明确分工（操作员、记录员、观察员、分析员）

2.实验步骤

步骤1：铺设细沙。在水槽底部均匀铺设2cm厚的细沙，模拟黄河下游淤积的河

道。

步骤2：模拟“宽河道”场景。将挡板拉开，使河道宽度保持20cm（水槽原宽度）,

用量杯向水槽一端匀速注水（控制流量稳定，如每分钟l（）（）（）ml）,用秒表记录水流从

水槽一端流到另一端的时间，计算流速（流速=水槽长度/时间）；观察细沙的搬运情

况（如泥沙被冲走的范围、厚度），记录现象。

步骤3：模拟“窄河道”场景。将挡板推至河道宽度10cm（缩窄一半），保持注水

流量与步骤2一致，重复测量流速和观察泥沙搬运情况，记录数据。

步骤4：重复实验。为减少误差，每组重复步骤2、3各2次，取平均值。

3.数据分析与讨论

对比“宽河道”与“窄河道”的流速数据，是否符合“流量一定时，横截面积越小，

流速越大''的规律？

观察到的泥沙搬运情况与流速变化是否一致？请结合物理动能原理，解释“流速

提升为何能增强冲沙效果”C

实验中可能存在哪些误差（如沙层厚度不均、注水流量不稳定）？如何改进实验

设计？

思考：该实验模拟的是“束水攻沙''的核心原理，但与真实的黄河河道相比，存在

哪些差异（如河道长度、地形起伏、泥沙颗粒大小）？

（二）探究二：“束水攻沙”在黄河治理中的适应性分析

1.案例呈现

材料1：明代潘季驯治理黄河时，在徐州至淮安段修建缕堤，将原宽500米的河

道缩窄至200米，汛期时流速从lm/s提升至泥沙冲刷量增加约30%,该河段

淤积情况明显缓解。

材料2：清朝中期，黄河中游水土流失加剧，每年输入下游的泥沙量从明代的约

1（）亿吨增至16亿吨。即使采用“束水攻沙”技术，部分河段仍出现淤积，不得不频繁

加高堤坝，反而增加了“地上河”的风险。

2.分组讨论

结合材料1,分析•“束水攻沙”技术在该河段有效的原因（从河道宽度、流速、泥

沙量的关系角度）。

材料2中，“束水攻沙”效果下降的主要原因是什么？这说明该技术的应用需要满

足哪些前提条件？

黄河不同河段（上游、中游、下游）的水文特征差异显著，“束水攻沙”技术是否

适用于中游（如黄土高原河段）？为什么？

3.总结归纳

小组代表发言，分享讨论结果，教师引导学生得出结论：“束水攻沙”技术更适用

于泥沙淤积严重、流量相对稳定的下游平原河道，且需控制上游泥沙输入量，否则难

以达到长期效果。

（三）探究三：“束水攻沙”与现代治河技术的传承与创新（拓展探究）

1.资料分析

展示小浪底水库“调水调沙”的资料：小浪底水库是黄河下游的重要水利工程，每

年汛期前，水库会集中放水，将水库内淤积的泥沙带入下游，同时冲刷下游河道。其

原理与“束水攻沙”相似（集中水流、提升流速），但通过水库调控，可精•准控制流量

和放水时间，冲沙效果更趋定。

对比表格:

技术维度“束水攻沙”（古代）小浪底“调水调沙”（现代）

核心原理缩窄河道一集中水流一提升流速冲沙水库蓄水一集中放水T提升流速冲沙

流量控制依赖自然降水，流量不稳定人工调控，流量精准可控

技术支撑土堤、人工观测混凝土堤坝、遥感监测、计算机模拟

生态考虑未明确考虑预留鱼类通道、监测水质变化

2.小组辩论

辩题：“现代治河技术是否完全取代了，束水攻沙’的价值”

正方：现代技术（如水库调沙）更精准、高效，“束水攻沙”已无实际价值；反方:

“束水攻沙”的“因势利导”思想对现代技术仍有借鉴意义，在部分中小河流治理中可低

成本应用。

辩论结束后，教师总结：现代技术是对传统技术的优化与创新，而非完全取代，

传统技术中的科学思想（如利用自然规律）仍需传承，同时需结合现代科技解决传统

技术的局限。

五、课后检测

（-）选择题

1.“束水攻沙''技术的核心目的是（）

A.拦截泥沙，减少入海量B.提升流速，冲刷河道淤积泥沙

B.加宽河道，增加洪水通行能力D.加固堤坝，防止洪水决堤

2.下列物理规律中，支撑“束水攻沙”原理的是（）

A.流速越大，压强越小B.流量一定时，横截面积与流速成反比

B.物体质量越大，惯性越大D.重力方向总是竖直向下

3.黄河下游成为“地上河”的主要原因是（）

A.下游河道狭窄，水流湍急B.中游水土流失，下游泥沙淤积

B.下游降水多，河流水量大D.下游地势高，河流向上游倒流

4.与古代“束水攻沙”相比，小浪底水库“调水调沙”的优势是（）

A.完全依赖自然流量B.可精准控制流量和冲沙时间

B.仅使用土堤修建D.不考虑生态保护

5.“束水攻沙”技术最适用于下列哪类河道（）

A.上游山区，落差大、流速快的河道B.中游峡谷，泥沙少、流量小的河道

B.下游平原，泥沙淤积、流量较稳定的河道D.河口三角洲，海水倒灌严重的河

道

（-）填空题

1.“束水攻沙”技术是明代水利专家提出的，其通过修建______（如缕堤）

缩窄河道，提升水流速度.

2.河流搬运泥沙的能力与密切相关，在流量一定时，河道_____越小，流

速越大，搬运能力越强。

3.黄河中游流经____高原，该地区水土流失严重，导致黄河含沙量大幅增加，

为下游淤积埋下隐患。

4.现代“调水调沙”技术利用调控水流，相比古代“束水攻沙”，其流量控制

更，冲沙效果更稳定。

（三）简答题

1.请结合地理和物理知识，完整解释“束水攻沙”的原理。

2.分析古代“束水攻沙”技术在应用中存在的局限性。

3.简述“束水攻沙”思想对现代河流治理的借鉴意义"

（四）综合题

阅读材料，回答问题。

材料一：清代康熙年间，黄河下游兰考段因泥沙淤积，河道抬高，多次决堤。官

员采用“束水攻沙”技术，在该河段修建缕堤，将河道从300米缩窄至150米。汛期时，

水流速度从0.8m/s提升至1.5m/s,河道底部淤积的泥沙被大量冲刷，决堤次数明显减

少。

材料二：近年来，我国在长江支流嘉陵江的治理中，借鉴“束水攻沙’’的思路，在

部分淤积河段修建生态堤现（可透水，预留生物通道），通过适度缩窄河道，提升流速

冲沙，同时保护河道生态。

1.根据材料一，计算该河段缩窄后流速提升的百分比（保留整数），并说明流速提

升与决堤次数减少的关系。

2.材料二中的“生态堤坝”与古代“束水攻沙”的“缕堤”相比，在功能上有何创新?

这种创新体现了怎样的治河理念？

3.结合上述两则材料，谈谈你对“传统治河技术与现代生态理念融合”的认识。

参考答案

一、选择题

1.B

解析：‘'束水攻沙’’的核心思路是通过缩窄河道集中水流，提升流速以冲刷淤积的

泥沙，而非拦截泥沙、加宽河道或单纯加固堤坝，故A、C、D错误，B正确。

2.B

解析：“束水攻沙’’中，缩窄河道（减小横截面积）提升流速的原理，基于“流量

一定时，横截面积与流速成反比”的流体力学规律；A（流速与压强关系）、C1质量与

惯性关系）、D（重力方向）均与该技术原理无关，故B正确。

3.B

解析：黄河中游流经黄土高原，水土流失严重，大量泥沙随水流进入下游；下游

地势平坦，流速减慢，泥沙淤积，河床抬高形成“地上河”，A（下游流速湍急）、C

（下游降水多）、D（下游地势高）均不符合实际，故B正确。

4.B

解析：小浪底"调水调沙''通过水库蓄水人工调控流量和放水时间，冲沙效果稳定;

A（依赖自然流量）、C（使用土堤）、D（不考虑生态）均是古代“束水攻沙”的特点，

而非现代技术优势，故B正确。

5.C

解析：“束水攻沙”需针对泥沙淤积严重、流量较稳定的河道（如黄河下游平原），

通过缩窄河道提升流速冲沙；上游山区（A）流速已快、中游峡谷（B）泥沙少、河口

三角洲（D）海水倒灌，均不适合该技术，故C正确。

二、填空题

1.潘季驯；堤坝

解析：“束水攻沙”由明代水利专家潘季驯系统提出，核心技术手段是修建缕堤等

堤坝缩窄河道，集中水流提升流速。

2.流速；横截面积（或宽度）

解析：河流搬运泥沙能力主要取决于流速，流速越快搬运能力越强；根据流体力

学规律，流量一定时，河道横截面积（或宽度）越小，流速越大。

3.黄土

解析：黄河中游流经黄土高原，该区域黄土疏松、植被稀疏，水土流失严重，导

致黄河含沙量大幅增加。

4.水库；精准

解析：现代“调水调沙'’利用水库蓄水调控水流，相比古代依赖自然流量的“束水

攻沙”，可精准控制流量和冲沙时间，效果更稳定。

三、简答题

1.“束水攻沙”原理的跨学科解释

从地理和物理学科结合角度，原理可分为三步：

①地理层面：缩窄河道集中水流

通过修建缕堤等堤坝缩小河道宽度，在河流总流量相对稳定的情况下，水流从分

散状态转为集中状态，减少水流与河道边缘的摩擦，为流速提升创造条件。

②物理层面：流速随横截面积减小而提升

根据流体力学规律（流量Q二横截面积&X流速v）,当流量Q不变时，河道横截

面积S（宽度x深度）减小，流速v会成反比增大［如河道宽度减半，流速近似翻倍）。

③物理与地理结合：流速提升增强泥沙搬运能力

根据动能公式（ED=%nv2）,流速v增大时，水流动能EU显著提升；动能增强使

水流对河道底部淤积泥沙的冲击力和搬运能力大幅提高，最终将泥沙冲刷至下游并带

入大海，实现疏通河道、防止淤积的目的。

2.古代“束水攻沙”技术的局限性

①自然条件限制

依赖充足流量：枯水期河流流量小，即使缩窄河道，流速提升有限，冲沙效果差;

若上游泥沙输入量过大（如黄土高原水土流失加剧），水流冲刷能力不足以应对泥沙淤

积，仍会导致河床抬高。

②技术条件限制

堤坝抗冲性差：古代堤坝多为土堤，抗水流冲击能力弱，汛期易被洪水冲毁，需

频繁修复；

缺乏精准监测：无现代水文监测设备，无法精准测量流速、含沙量，难以根据实

际情况调整河道宽度或堤坝位置，冲沙效果不稳定。

③生态影响局限

古代技术未考虑生态保护，缩窄河道可能破坏水生生物栖息地（如鱼类产卵区），

改变局部水文环境（如水流方向、水温），影响河流生态平衡。

1.“束水攻沙”思想对现代河流治理的借鉴意义

①“因势利导”的核心思想

现代治河技术（如小浪底"调水调沙”）继承了“利用自然规律（水流动能）治理

自然问题（泥沙淤积）”的思路，而非单纯“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

对于流量稔定、泥沙淤积较轻的中小河流，无需修建大型水库，可借鉴“缩窄河

道'’的简化方案（如修建生态窄堤），以较低成本实现冲沙，适合经济欠发达地区推广。

③为生态治河提供思路

现代治河在“束水攻沙”基础上优化，如将“刚性土堤”改为“柔性生态堤坝”（可

透水、预留生物通道），在冲沙的同时保护生态，实现“治理与保护兼顾”，体现了传统

技术思想的现代延伸。

四、综合题

1.流速提升百分比及与决堤次数的关系

流速提升百分比计算：

提升百分比二（缩窄后流速-缩窄前流速）+缩窄前流速xl（）（）%

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

流速提升与决堤次数的关系：

流速从0.8m/s提升至1.5m/s后，水流对河道底部泥沙的冲刷能力大幅增强，大量

淤积泥沙被带入下游，有效降低了河床高度；河床抬高趋势缓解，汛期洪水漫溢、决

堤的风险随之降低，因此决