都江堰工程有关流体力学原理的应用

浅述河流动力学原理在都江堰工程的应用摘要：本文通过对都江堰主体工程各部分的介绍和分析（具体为宝瓶口、鱼嘴、飞沙堰等三部分），浅述工程中运用到的河流动力学原理。

关键词：都江堰；河流动力学原理都江堰是中国历史上著名的水利工程，它的建设最终使得原来洪涝灾害频繁的川西平原转变成为举世闻名的鱼米之乡。

都江堰至今已屹立2200余年，仍然发挥着灌溉、防洪、供水、发电、漂木、航运、旅游等各方面的作用，可谓“人类工程史上的伟大创举”，凝结着华夏劳动人民的智慧。

都江堰作为举世闻名的无坝引水工程，有着历史、文化、科技等方面的多重研究意义。

本文仅仅从河流动力学的角度来看看都江堰工程有什么伟大之处。

都江堰工程简介都江堰渠首枢纽工程建造于四川省都江堰市附近的岷江干流上，为战国时期蜀郡太守李冰约在公元前256-251年主持修建。

岷江发轫于四川北部，是位于长江上游的一条相对较大的支流。

在都江堰修建之前，每当春夏时节山洪暴发，汹涌的江水大量涌入成都平原，在狭窄的河道上引发洪水，每每洪水退去，又是沙石千里。

并且地处岷江东岸的玉垒山还会阻止江水往东，形成“东旱西涝”的后果。

大约在公元前256年，秦蜀郡太守李冰在总结前人治水经验的基础上，主持建造了都江堰。

成都平原成为名副其实的“天府之国”，而李冰长久以来也受到当地人民的拥戴和纪念。

都江堰的主要组成部分都江堰的设计思路是把江水一分为二，将一条水流引入成都平原。

这样不但可以分洪减灾，而且还能灌溉农田，达到一举两得的功效。

该工程地理位置优越，布置符合自然规律，自兴建以来已工作逾两千载，经久不衰。

都江堰枢纽工程的主要工程设施有：宝瓶口、金刚堤、鱼嘴、飞沙堰、百丈堤和人字堤等等。

各设施相互协作，互为补充，共同实现了引水、分水、排沙、泄洪以及护岸的功能。

在都江堰所有的工程设施中，宝瓶口、鱼嘴和飞沙堰被称为都江堰的“三大件”，即三大核心设施。

这三大工程充分利用了河流动力学的一些基本原理，有机结合，相辅相成，联合发挥了引水、分洪、排沙的综合效用。

浅谈都江堰工程中流体力学原理的运用浅谈都江堰工程中流体力学原理的运用都江堰是一个集灌溉、防洪、提供生活和工业用水多方面功能于一体的大型水利枢纽工程，它由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程和百丈堤、人字堤以及遍布于成都平原上的自动引流灌溉渠共同构成，而三大主体工程可以说是整个工程的灵魂，也最能够体现都江堰治水的思想和理念。

都江堰之所以伟大，就在于它凝聚了我国古代人民的智慧，设计科学、布局合理，成功地解决了鱼嘴分水，飞沙堰泻洪排沙、宝瓶口引水等许多复杂的水利工程问题，使岷江的水利资源充分的得到利用。

再加上维修简便。

费用低廉而效果庞大明显，所以都江堰能在2260多年以后还能继续发挥作用。

当年李冰在对岷江沿岸进行考察之后，选择了在岷江出山口的地方，把岷江一分为二，修建三大主体工程，形成灌口。

之所以选择在这里建灌口是因为这里的海拔高度是700米，而而以成都市为中心的成都平原的海拔高度只有500米，在这个扇型的冲积平原上，扇柄这个位置可以死死地扼住岷江的洪水，使它不至于泛滥成灾，而且还能控制进入成都平原的水流量。

李冰最早修建鱼嘴是在枯水季节时先把杩槎固定在江心，然后用竹笼和卵石填充其间，最后在江中形成一条绿色的大鱼，终于把岷江一分为二。

因为前端部分扁平椭圆，象鱼头，所以得名为鱼嘴。

鱼嘴工程的建设非常科学，它建立在岷江出山口一段呈弯道环形的江面上，岷江被它分为内外二江，在修建时，故意使外江的河床稍微高于内江。

这一点看起来不起眼的设计却是自动引流的关键所在。

外江是排洪的河道，内江则是负责成都平原灌溉任务的干渠。

每当春耕季节的时候，正好是岷江的枯水季节，水流量不大，水流在经过鱼嘴前面的弯道后，顺应水往低处流的自然规律，主流60%的水直接进入内江，这时进入外江的水流量只有40%。

这样才能保证平原上灌溉用水的需要。

到了夏天洪水季节来临时，岷江的水位明显升高。

巨大的水流来到鱼嘴前的弯道这里形成巨大的旋涡。

受离心力的影响，主流约60%的水被甩进外江，此时内外江的进水的比例自动颠倒过来，内江只进入40%的水量。

都江堰水利枢纽关键技术的分析与应用作者：刘佳明王新奎来源：《科技资讯》2016年第02期摘要：都江堰是战国时期李冰父子组织修建的渠首引水灌溉工程，两千多年来一贯发挥着防洪灌溉的作用。

都江堰枢纽工程主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三部分构成，其分水分沙效果确保了成都平原常年具备适宜的水源。

其中的工程设施和治水理念在现代的水利工程中都有所体现。

本文通过分析都江堰关键技术，认识其治水技术对现今水利工程的指导意义。

关键词：都江堰；飞沙堰；鱼嘴工程；水利工程；渠首工程中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（b）-0000-00都江堰坐落在成都平原西部的岷江上，是战国时代蜀郡太守李冰父子主持修筑的大型渠首引水工程。

经两千多年来的自然变迁和人工修整，一贯发挥着防洪灌溉的作用。

内外江分水鱼嘴是人工对自然沙洲的分水堤前部进行改造，将岷江水分为内外二江。

宝瓶口同飞沙堰共同作用，具有控制水流大小、将固体颗粒排至外江的功用，是确保内江供水安全的关键。

内江水经过宝瓶口流进灌区内的田地；洪水时期，内江水位抬升至飞沙堰以上，则洪水主动流至外江，另加上宝瓶口对水流的约束作用，起到了防治洪水的作用。

其中的治水理念和方法在现在的水利工程和水运工程中都有很多应用。

一、鱼嘴工程文献记载的“分四六”，现今都江堰春灌期内江分流靠近75%，而汛期只有37.5%。

经过两千多年的自然演变和人为修筑，鱼嘴分流的效果比历史记载更好，对内、外江的分水分沙起到了关键性的作用。

鱼嘴工程具有分流分沙、稳定洲头和调整不利流态等功能，已经成为水利工程建设中采用的主要整治建筑物形式之一。

现代水利和航运部门也多次采用鱼嘴工程进行河道的整治。

鱼嘴工程可以按按修建位置和建筑物的形式划分为洲头鱼嘴工程、鱼骨坝和洲尾鱼嘴工程三种。

1、洲头鱼嘴工程洲头鱼嘴工程修建于洲头，轴线与水流方向平行或呈微小夹角，一般由洲头指向非引水支汊方向，与整治线基本平行，调整两汊的分水、分沙情况和固定滩头，并且能有效改善流态。

都江堰水利工程原理是什么都江堰水利工程位于四川省成都市都江堰市城西，坐落在成都平原西部的岷江上，始建于秦昭王末年（约公元前 256 年～前 251 年），是全世界迄今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。

两千多年来，它一直发挥着防洪灌溉的作用，使成都平原成为水旱从人、沃野千里的“天府之国”。

那么，都江堰水利工程的原理究竟是什么呢？都江堰水利工程主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大主体工程构成，它们巧妙配合，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，从而实现了防洪、灌溉、水运等多方面的综合效益。

首先来说鱼嘴分水堤。

鱼嘴将岷江分为内江和外江，外江是岷江的主流，主要用于排洪；内江则引水灌溉。

其原理基于弯道环流原理。

由于内江处于凹岸，外江处于凸岸，在水流的作用下，表层清水流向凹岸的内江，底层含沙量大的水流则流向凸岸的外江，从而实现了二八分沙、四六分水的效果。

也就是说，约八成的沙石会随着外江排走，而六成的江水会流入内江用于灌溉。

再看飞沙堰溢洪道。

飞沙堰位于鱼嘴分水堤尾部与人字堤之间，具有泄洪排沙的功能。

当内江的水量超过宝瓶口的流量上限时，多余的水就会从飞沙堰自行溢出，回归外江，从而保障了成都平原不会遭受洪水的侵害。

同时，由于飞沙堰所处的位置特殊，在洪水的冲击下，会产生强烈的漩涡，能够将大量的沙石从内江抛入外江，进一步减少了进入宝瓶口的泥沙。

宝瓶口进水口是控制内江进水量的关键。

它是人工开凿的狭窄通道，其作用类似于节制闸，能够稳定地控制进入成都平原的水量，保证灌溉用水的充足与稳定。

都江堰水利工程的成功，离不开对当地地理环境和水文条件的深入理解和巧妙利用。

它充分体现了古人的智慧和创造力。

在建造技术方面，都江堰水利工程采用了竹笼卵石和杩槎等传统工艺。

竹笼卵石是将竹子编织成笼，内装卵石，用于构筑堤岸和分水设施。

这种结构具有一定的柔性，能够适应水流的冲击和变化。

杩槎则是用圆木绑扎成三脚架，用于截流和调节水流。

物理知识在水利工程中的应用水利工程是利用水资源进行水文调节、水利工程建设和管理的综合性工程。

物理知识在水利工程中有着广泛的应用，涉及到水的运动、水的力学性质、水的热力学等方面。

本文将从水力学、流体力学、热力学等角度探讨物理知识在水利工程中的应用。

一、水力学在水利工程中的应用水力学是研究水的运动规律和水力现象的学科。

在水利工程中，水力学的应用非常广泛。

首先，水力学可以用来研究水流的流速、流量、水位等参数，从而帮助工程师设计合理的水利工程。

例如，在水库的设计中，需要通过水力学的方法来确定水库的蓄水容量、泄洪能力等。

其次，水力学还可以用来研究水流对工程结构的作用力，从而帮助工程师设计稳定的水利工程。

例如，在堤坝的设计中，需要通过水力学的方法来确定水流对堤坝的冲刷力，从而设计出抗冲刷的堤坝结构。

二、流体力学在水利工程中的应用流体力学是研究流体运动规律的学科。

在水利工程中，流体力学的应用也非常重要。

首先，流体力学可以用来研究水流的流动方式和流动特性，从而帮助工程师设计合理的水利工程。

例如，在渠道的设计中，需要通过流体力学的方法来确定渠道的横截面形状和坡度，从而保证水流的顺畅。

其次，流体力学还可以用来研究水流对工程结构的压力分布，从而帮助工程师设计稳定的水利工程。

例如，在水闸的设计中，需要通过流体力学的方法来确定水闸的尺寸和结构，从而保证水闸的正常运行。

三、热力学在水利工程中的应用热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科。

在水利工程中，热力学的应用也不可忽视。

首先，热力学可以用来研究水的蒸发和冷却过程，从而帮助工程师设计合理的水利工程。

例如，在农田灌溉的设计中，需要通过热力学的方法来确定灌溉水的蒸发量和冷却效果，从而合理安排灌溉计划。

其次，热力学还可以用来研究水的蒸汽化和凝结过程，从而帮助工程师设计高效的水利工程。

例如，在水电站的设计中，需要通过热力学的方法来确定水蒸汽的压力和温度，从而提高水电站的发电效率。

浅谈都江堰工程中流体力学原理的运用都江堰工程是中国古代的水利工程之一，也是世界上最古老、最大型、最完整的水利工程之一。

在该工程的设计和建设中，运用了许多流体力学的原理。

本文将对都江堰工程中流体力学原理的运用进行浅谈。

一、资源的合理利用都江堰工程是一项合理利用水资源的工程。

在设计中，考虑到地形和气候的变化，采用了重力引水的方式，利用了川西的高原水、冬季囤积的雪水和长江的丰沛水源，使水源得以得到充分利用。

同时，在运用各种流体力学原理时，也充分考虑到对水资源的保护。

二、加速水流动的流体力学原理在都江堰工程中，流体力学原理单向流动和加速流动原理都得到了充分利用。

其主要方式为通过川西高原的高原引水，即借助自然地形设计水道，使水源自然下流，绕过山岭，最终到达到平原区域。

在水流经过山谷时，通过不断收窄的水道使水流速度加速，使其能够更方便地进入平原区，完成农业的灌溉。

在流程中运用先进的流体力学原理，让水流在运转过程中更加顺畅。

三、受力分析原理在都江堰工程中，运用了受力分析原理，通过对水压和水流的分析，对水坝进行施工和修缮，使水坝具有更强的承压能力和更好的安全性。

设计时采用拱形坝体的原理，让水流自然地走向对应的下面，通过建筑材料对水流进行防护，并保护了土地和生态环境。

四、水位控制原理在都江堰工程中，运用水位控制原理，通过设计合适的水位，使水流能正常地进入城区，灌溉土地，提高农业生产率。

该工程采用了分水工程的原理，将灌溉区域分为高水位区和普通水位区，在摆脱周期性洪水的同时，确保了农业灌溉的安全和稳定。

总之，运用流体力学原理是都江堰工程成功的一个重要因素之一。

在设计和建设过程中，综合运用各种流体力学原理，让大自然的水资源得到更好的利用和保护，保障了灌溉和农业生产的安全、稳定。

都江堰水利枢纽的上游"鱼嘴"，左侧为外江，右侧为内江。

内江底高程低于外江，但是口宽远低于外江，枯水期时，水流流速缓慢，遵循“水往低处流”的原则，整个岷江水60%流入内江保证成都平原灌溉生活用水；丰水期时，流速较快，肯定先从口宽较大的外江泄洪，60%的洪水排入外江，减轻了内江的防洪压力。

远处的四个湖心小岛也是李冰设计修建，改变了水流的方向，利用科学的水力学原理使得江水翻滚起来，将江水中80%的沙石甩到外江，防止沙石进入内江阻塞河道，这就是所谓的“四六分水、二八排沙”，足见古人是多么的高明。

1.都江堰在四川成都西灌县；
2.都江堰分鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口等主要部位；
3.干旱时（枯水期），水从鱼嘴处右侧的内江直接流进宝瓶口，进入四川成都农田；
4.丰水期，水多余的部分从鱼嘴进入作侧的外江，防止成都平原洪涝；
5.丰水期，水流湍急，甚至比篮球还大的巨石，有部分不能进入外江（大部分已经进入外江了），则随急流到
达宝瓶口附近时，从飞沙堰飞入外江。

这样保证不堵塞宝瓶口。

江水经飞沙堰排沙后，流经“宝瓶口”，此处原本是一个整体的山，2000多年前修建时，连铁器还不怎么发达的时代，可想而知凿山是一件不可能完成的任务。

李冰却运用了热胀冷缩的原理，放火烧山，将石头烧的通红，然后用江水浇灌，胀裂山石后开凿。

有人要问为啥要开山，不能修建河道绕过此处吗?这里又体现了古人杰出的智慧，开凿了宝瓶口，也就固定了流量，不多不少正好满足成都平原的灌溉水量。

通过鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口的共同作用，都江堰才能屹立2000多年，福泽万代。

都江堰工程问题的总结都江堰以历史悠久、规模巨大、历久不衰而闻名于世，至今已然两千多年，仍然对社会的发展、人类的生存发挥着巨大作用。

都江堰系李冰始建，世人皆知，但近代都江堰所发挥的作用并非李冰一人之功劳，而是随着历史推进不断修缮。

1 都江堰工程简述战国时期，成都作为秦国统一长江中下游的据点，迫切需要打通和凿展成都水道，以便航行战船。

因此，李冰带着此使命在岷江上游截江取水，提高水位。

秦人当时惯用的截江引水的方式是铧尖分流，如郑国渠，灵渠。

李冰建造的引水设施是“湔堋”（堤坝），在今白沙河口附近，潜坝引水设施建成后，岷江河道分为左右二水口。

湔堋左翼为顺坝，略高而厚，从湔水口沙洲上直抵离堆（开凿玉垒山分离的石堆）；右翼为斜坝，从铧尖斜接右岸，略低，洪水期易毁，枯水期重建。

左水口虽然提高但是玉垒山挡住岷江水东流，于是李冰利用玉垒山是白垩系角砾岩天然裂隙，加上火烧水浇剥离法历时八年凿展而成，既深且窄又坚固的宝瓶口由此诞生且拥有限制洪水和防止沙淤的功能，并且确保左翼顺坝不会向左倒塌而阻塞内江。

根据流体力学的伯努利原理，流速较大的流体会对流速较小的流体产生吸引力。

枯水期，内江流速大于外江，但外江水位低，不能摧毁顺坝；洪水期，由于宝瓶口的限制，内江流速低于外江，顺坝即使倒塌或移位，也只会冲向外江。

但此时的都江堰面对特大洪水时，沙石会将北江和羊摩江进口淤塞，或日渐垫高，使岷江水源不能顺畅进入干渠。

两晋南北朝时期，湔堰岁久失修，渐致毁坏。

唐高宗龙朔年间，某侍郎修建遂名“侍郎堰”，仍以竹笼卵石修建堰体，鱼嘴还在原址，但是右翼丢失，鱼嘴沙洲略向右移，致使内江口变宽。

在此期间，还修建了百丈堰，位于今索桥上游左岸，与侍郎堰中段平行而略有夹角。

这个夹角可以改变内江高速水流的方向，使内江洪水极易冲决或漫过侍郎堰中段，形成减水河，从而保全首尾两端。

在公元910年，都江堰枢纽移到今索桥以上，以“湔堋”的潜坝布置改造为分水鱼嘴顺坝布置。

应用流体力学知到章节测试答案智慧树2023年最新北京石油化工学院绪论单元测试1.下列哪些物质属于流体（）。

参考答案:空气;水2.下列哪些选型是我国古代劳动人民对流体相关性质和原理的应用（）。

参考答案:赵州桥桥孔设计;铜壶滴漏;龙骨水车;都江堰水利工程3.关于流体力学研究方法表述正确的是（）。

参考答案:实验研究方法具有真实、准确、可靠等优点，但成本相对较高、周期较长，且某些情况实验难以进行或无法实现;数值计算方法具有成本低、周期短、可代替危险实验或不可能进行的实验，但可靠性取决于物理模型、控制方程、边界条件以及计算参数等的准确性。

;理论分析方法具有成本低、周期短等优点，但仅限于解决简单问题第一章测试1.连续介质模型意味着（）参考答案:流体的物理参数是连续的；2.流体质点可以用显微镜观察到。

（）参考答案:错3.可以使用连续介质假设来研究人体血液的流动。

（）参考答案:错4.液体存在自由液面，而气体不在。

（）参考答案:对5.流体不能承受力的作用。

（）参考答案:错6.已知水的弹性模量E=2000MPa, 若使水的体积减小1%，则应该其压强，增大或减小的数值为 MPa。

（）参考答案:增大，20；7.煤油的相对密度为0.8kg/m3。

（）参考答案:错8.水的体积弹性模量大于空气的体积弹性模量。

（）参考答案:对9.同一种流体的体积弹性模量是相同的。

（）参考答案:错10.体积弹性模量越大，说明流体越难被压缩。

（）参考答案:对11.气体与液体的粘度随着温度的升高分别（）。

参考答案:增大、减小。

12.牛顿内摩擦定律只适应于近壁面的流动。

（）参考答案:错13.黏性流体的内摩擦力与固体间的摩擦力所遵循摩擦规律是相同的，都取决于接触面间的相对运动速度。

（）参考答案:错14.液体中某点压强与受压面的关系是（）参考答案:垂直并指向受压面内法向方向；15.单位质量力的国际单位是（）参考答案:m/s2。

16.1个工程大气压（1kg1kgf/cm2）=760mm 760mm汞柱。

都江堰应用的基本原理简介都江堰是中国古代修建的一项伟大的水利工程，位于四川省成都市都江堰市，是世界上最早、最具规模的水利工程之一。

都江堰工程的基本原理是通过引水和分水，调节水资源的合理分配，为农业生产、人类生活和生态环境提供稳定的水源。

本文将介绍都江堰应用的基本原理。

原理解析都江堰应用的基本原理是通过人工修建分水堰和引水渠，将岷江和大渡河的水源引入成灌区，实现水资源的调控和分配，并保证其稳定供应。

分水堰分水堰是指位于岷江与大渡河交汇处的工程建筑物，通过人工构筑的分水堰将岷江和大渡河的水源有效分流。

分水堰采用几何学原理，根据水流的压力和流速，使得岷江和大渡河的水流量在分水堰上实现了分流。

引水渠引水渠是指将分水堰所分流的水源引导到成灌区的渠道。

引水渠的建设需要考虑地势、水流速度、水资源分配等因素。

引水渠通常采用人工挖掘或修筑，形成一定的坡度和渠道形状，使得水能够顺利地流入需要灌溉的地区。

水资源调控都江堰应用的另一个重要原理是水资源的调控和分配。

通过分水堰和引水渠，岷江和大渡河的水源可以根据需要分配到不同的灌溉区域。

根据不同地区的灌溉需求和农作物的特点，可以调整水流的流量和流速，确保每个地区都能够得到适量的水源，并提供稳定的水资源供应。

应用场景都江堰应用的基本原理在实际生活中有着广泛的应用。

以下列举几个常见的应用场景：1.农业灌溉：通过都江堰的水利工程，可以实现对农田的灌溉，保证农作物的正常生长和产量的稳定。

尤其是在干旱地区，灌溉是农业生产的关键，都江堰的应用可以提供稳定的水源，促进农业的发展。

2.生活供水：都江堰的水利工程不仅可以提供农田的灌溉水源，还可以用于城市的生活供水。

通过将水流引入城市的水源系统，可以为居民提供清洁的饮用水和生活用水。

3.生态保护：都江堰的应用不仅有助于农田和城市的发展，还对生态环境保护起到了积极的作用。

通过调控水资源的分配，可以提供适宜的水环境，维护湿地、河流等生态系统的平衡。