【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理
小浪底“调水调沙”
揽山抱水，拦河大坝巍峨耸立；防洪减淤，万里黄河大浪淘沙。在黄河中游最后一段峡谷出口处，小浪底水利枢纽如巨人般矗立。
1994年9月12日，小浪底水利枢纽主体工程开工，1997年成功实现大河截流，1999年顺利下闸蓄水，2001年主体工程完工。它是黄河干流三门峡水利枢纽以下唯一能形成较大库容的控制性工程，总库容126.5亿立方米，其中淤沙库容75.5亿立方米。工程投入运行以来，有效发挥防洪、防凌、减淤、供水、灌溉等功能，经济、社会和生态效益显著，为黄河流域生态保护和高质量发展提供有力支撑。
历史上，黄河输沙量居世界大河之首。近几十年来，我国聚焦黄土高原水土流失综合治理，在黄河沿线修建水库，使下游年均来沙量大幅降低。治理前后黄河下游来沙量的变化生动诠释了“山水林田湖草沙是一个生命共同体”。

图1 小浪底水利枢纽及其调水调沙场景

图2 黄河流域水系
图3 小浪底排沙洞示意
1.小浪底“泥沙飞瀑”的泥沙多来自 （）
A.黄土高原 B.内蒙古高原 C.青藏高原 D.华北平原
2.修建水库不仅可以拦截泥沙，还可以放水冲沙，以减少下游河床淤积。下列水库放水方式中，冲沙效果最佳的是 （）
A.洪水期时持续放水 B.洪水期前持续放水
C.洪水期时集中放水 D.洪水期前集中放水
3.调水调沙对黄河下游的影响主要包括 （）
①改善河道淤积状况 ②增加河口地区湿地面积
③提高河水的含沙量 ④有利于维持河道生态平衡
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
4.计算该圆形排沙洞的设计半径（见图3），并列出完整计算公式及推导过程。在设计时，圆形排沙洞需满足下列条件：
①设计最大流量为675米$^3$/秒。
②设计最大流速为20米/秒。
计算公式：过水横截面面积$(S)=$流量$(Q)÷$流速$(v)$(4分)

1. A
2. D
3. B
4. $S=\frac{Q}{v}=\frac{675}{20}\approx 33.75$（米²）
面积：$S=π r^2$
半径：$r=\sqrt{\frac{S}{π}}=\sqrt{\frac{33.75}{π}}\approx 3.28$（米）(过程2分，答案2分，共4分)