灵渠引水原理分析ppt课件
第四章 灌溉渠道系统ppt课件
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本章重点内容：输配水工程和田间工程的规 划、设计方法。
渠道系统的概念：指从水源取水、通过渠道 及其附属建筑物向农田供水、经由田间工 程进行农田灌水的工程系统。
渠道系统的组成：
➢ 渠首工程（取水枢纽） ➢ 输配水工程（渠道） ➢ 田间工程精选课件ppt源自2灌溉排水系 统示意图
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第二节 田间工程规划
三、田间渠系布置
在以上两种布置形式中，纵向布置适用于地形 变化较复杂、土地平整较差的条田；横向布置 适用于地面坡向一致、坡度较小的条田。但是， 在具体应用时，田间渠系布置方式的选择要综 合考虑地形、灌水方向以及农渠和灌水方向的 相对位置等因素。
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第四章 灌溉渠道系统 第三节 灌溉渠道流量推算
在灌溉实践中，渠道的流量是在一定范围内变化的，设计 渠道的纵横断面时，要考虑流量变化对渠道的影响。
一般以设计流量作为确定渠道过水断面的依据，同时考虑 非常规情况下的加大流量和最小流量。
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第三节 灌溉渠道流量推算
一、灌溉渠道流量概述
1．设计流量 设计流量：在灌溉设计标准条件下，为满足灌溉用水要求， 需要渠道输送的最大流量。通常是根据设计灌水模数（设计 灌水率）和灌溉面积进行计算的。 渠道的净流量：需要渠道提供的灌溉流量。 渠道的毛流量：计入水量损失后的流量。 设计流量是渠道的毛流量，它是设计渠道断面和渠系建筑 物尺寸的主要依据。
在平原地区和小型灌区，可用比例尺等于或大于万分之一的 地形图进行渠线规划，先在图纸上初定渠线，再进行实际调 查，修改渠线，然后进行定线测量。一般不测带状地形图。 斗、农渠的规划也可参照这个步骤进行。
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流体力学明渠流动PPT课件
的大为小将此堰划分，为三种将基本两类型。类问题从计算方法角度加以统一研究。
只要掌握这些方法，就能顺利进行明槽均匀流的
各项水力计算。
直接求解法
• 如果已知其它五个数值，要求流量Q，或要求糙率n，或 要求底坡i，只要应用基本公式，进行简单的代数运算，就 可直接求得解答。
例：有一预制的混凝土陡槽，断面为矩形， 底宽b=1.0m，底坡i=0.005，均匀流水深 h=0.5m，糙率n=0.014，求通过的流量及流 速。
• 明渠流的自由表面会随着不同的水流条件和渠身 条件而变动，形成各种流动状态和水面形态，在 实际问题中，很难形成明渠均匀流。但是，在实 际应用中，如在铁路、公路、给排水和水利工程 的沟渠中，其排水或输水能力的计算，常按明渠 均匀流处理。
明渠的分类
• 由于过水断面形状、尺寸与底坡的变化对明渠水 流运动有重要影响，因此在水力学中把明渠分为 以下类型。
v C RJ
对于明渠恒定均匀流，由于J=i，所以上式可写为
v C Ri
Q=Av=AC RiK i 式中K为流量模数
• 上式中谢才系数C可以用曼宁公式计算。将 曼宁公式代入谢才公式中便可得到
v
1
2
R3
i
n
Q
A
1
2
R3
i
n
谢才系数C是反映断面形状尺寸和粗糙程度的
一个综合系数，它与水力半径R和粗糙系数n
采用试算法。
• 试算法作法如下：假设若干个h值，代入基本公式， 计算相应的Q值；若所得的Q值与已知的相等，相 应的h值即为所求。实际上，试算第一、二次常不 能得结果。为了减少试算工作，可假设3至5个h 值，即h1，h2，h3…h5，求出相应的Q1，Q2， Q3…Q5，画成Q=f(h)曲线。然后从曲线上由已知 的Q定出h。若要求的是b，则和求h的试算法一样。 此时画的曲线是Q=f(b)。
灵渠的原理及设计思路
灵渠的原理及设计思路灵渠作为中国古代的一项伟大工程，其原理和设计思路令人惊叹。
在本文中，我将通过对灵渠的深入研究和分析，为您呈现其原理和设计思路的多个方面。
首先，让我们来了解一下灵渠的基本原理。
灵渠是一条人工渠道，可以将运河中的水引入到附近干旱地区，为农田提供灌溉水源。
其主要原理是通过引入运河水源，与干旱地区的河流相连，实现灌溉。
这样，农田可以得到充足的水源来滋润作物，提高农业产量和人们的生活质量。
在设计灵渠时，工程师们必须考虑到多个因素。
首先，他们需要确定灵渠的引水源头和接纳点。
引水源头通常选择自然河流，以确保足够的水量和稳定的供水。
接纳点则需要考虑灌溉需求区域的地理条件和水资源分布情况。
其次，为了确保水能平稳地流入干旱地区，设计师们需要研究并采用合适的水利工程技术。
例如，他们可以设计水闸、溢洪堰等结构，以调节水流速度和分配水源。
此外，为了防止灌溉用水过多造成水源枯竭，他们还会设计节水措施，如排水系统和灌溉计划，以合理利用每一滴水。
另外，设计师们还需要考虑灵渠的维护和管理问题。
创建灵渠只是第一步，对其长期运行的保养至关重要。
他们需要确保渠道的畅通，防止积水和淤泥阻塞。
此外，及时修复渠道损坏和维护水闸也是必不可少的。
通过对灵渠原理和设计思路的深入研究，我们可以看到，这项古代工程的成功在于综合考虑了自然环境、水利技术和人们的需求。
灵渠不仅解决了干旱地区的水资源问题，还促进了该地区的农业发展和经济繁荣。
总结回顾：在本文中，我们深入探讨了灵渠的原理和设计思路。
通过引入水源和合理分配水资源，灵渠实现了对干旱地区的灌溉，解决了水资源短缺的问题。
设计师们通过选择合适的引水源头和接纳点，采用水利工程技术，以及维护和管理渠道的一系列措施，确保了灵渠的长期运行和效益。
整个工程的成功离不开对自然环境、技术和人们需求的综合考虑。
个人观点：对我而言，灵渠是一项令人钦佩的工程壮举。
它展示了人类智慧与对环境的敏锐观察力。
通过合理利用水资源，灵渠为干旱地区带来了生机和繁荣。
灵渠
大天平、小天平
接铧嘴下游是拦截海洋河的拦河坝，大天平即拦河坝的右部，小天平为拦河坝的左部，大天平与小天平衔接 成人字形（夹角108度），因二者原属湘江故道，稍有崩坏，则无滴水入渠。小天平左端设有南陡，即引水入南 渠的进水口；大天平右端设有北陡，即引水入北渠的进水口。据1985年12月～1986年1月广西壮族自治区桂林水 利电力设计院和水电建筑工程处对灵渠大小天平勘测，大天平坝顶长344米，宽12.9～25.2米，砌石体最大高度 2.24米，上游溢流面高程213.7米，河床底高程213.5米。下游鼻坎高程212.3米，河床冲刷坑底高程210.9米。 小天平坝顶长130米，宽24.3米，砌石体最大高度2.24米，上游溢流面高程213.3米，河床底高程212.8米，下游 鼻坎高程212米，河床冲刷坑高程210.8米。大小天平均为面流式拦河堰，轴线间之夹角108度，与河床方向的夹 角大天平57度，小天平51度。坝体外部为浆砌条石及鱼鳞石护面，上游条石砌成台阶状，从4号和7号的钻孔获得 资料，两孔间距1米，4号孔布于大天平前缘0.5米，浆砌条石2.24米高，其下为混粘土砂卵石，7号孔布在河床， 距天平前缘线0.5米，孔深0～2.8米为砂卵石层，2.8～3.03米为石灰岩条石。上游条石顶面用石榫连接形成整体， 天平中部块石近于直立砌筑，称之为鱼鳞石，厚度0.7～1.3米。鱼鳞石下伏的沙卵石，上部为人工混粘土的砂卵 石坝体，下部为原生沉积砂卵石。上下两部分很难分清。条石及鱼鳞石之间的胶结物，一部分为沙粘土及石灰， 已风化松散；另一部分是掺有桐油的乳白及粉红色之胶结物，结构致密，抗风化力强，特别坚硬。
广义的秦堤，是指从南陡口至大湾陡止，全长为3.25公里。从接龙桥至大湾陡一段，秦堤两边都用条石砌筑， 宽为2米，高为1.5米。现保存完好。
灵渠的运作原理
灵渠的运作原理灵渠是中国古代的一项宏大工程，是为了解决北方干旱地区的水利问题而建设的。
灵渠的运作原理主要包括引水、排水和蓄水三个方面。
首先，灵渠的引水工程。
灵渠的源头是来自汾河的额林头水，该水经过引河、引渠等引水工程运输到灵渠的水源地。
在灵渠的水源地，还设有一套完整的调度机制，以确保供水能够充分满足各地的需求。
调度中心根据需要及时调整水源的引入，从而保证了水源的稳定供应。
其次，灵渠的排水工程。
在引水工程中，灵渠主要承担的是从水源地将水引流到干旱地区的任务。
为了使水能够顺利流经整个灵渠，需要进行一系列的排水工程。
这包括在合适的位置修建渠道，确保水能够便捷地流动。
同时，还需要进行河堤的加固和排水系统的建设，以防止水流外溢、泄漏和渗漏，从而确保引水的顺畅和水质的保持。
最后，灵渠的蓄水工程。
为了应对干旱时期的需求，灵渠还需要进行蓄水工程的建设。
灵渠沿途有许多湖泊和水库，通过修建排水闸门、船闸和拦蓄堰等措施，能够有效地控制水流的蓄放和流量的调节。
在蓄水工程中，还需要进行水质的监测和处理，以确保水质的安全和卫生。
除了上述的引水、排水和蓄水三个方面，灵渠的运作还涉及到水位的维护、流量的控制和水质的监测等多个环节。
为了确保灵渠的有效运作，需要进行定期的巡查和维护，以及人工的调节和控制。
此外，还需要整合多种资源，包括人力、物资和技术等，以确保灵渠的正常运行。
总的来说，灵渠的运作原理主要包括引水、排水和蓄水三个方面。
通过合理的规划和设计，科学的建设和管理，确保了水流的顺畅和水源的稳定供应，为北方干旱地区的农业生产和社会发展提供了有力的支持。
灵渠的成功运作不仅是中国水利工程的杰出成就，也是人类智慧和勇气的结晶。
世界灌溉工程遗产（四）——灵渠
世界灌溉工程遗产（四）——灵渠678地理工作室世界灌溉工程遗产（四）——灵渠正文共6483字79图阅读时间17分钟作者：牛书平老师灵渠是当今世界上最古老，保存最完整的人工运河，与都江堰、郑国渠并称为“中国秦代三大水利工程”。
2018年8月14日，在加拿大萨斯卡通召开的国际灌排委员会第69届国际执行理事会上，国际灌溉排水委员会主席为灵渠颁发世界灌溉工程遗产证书和牌匾。
一、灵渠的修建秦始皇一生都在征服，公元前221年，秦在消灭了六国之后，完成了中原地区的统一。
紧接着他的目光转向岭南，秦军在两广地区苦战三年，毫无建树，主要原因是五岭山脉横卧在两广与中原地区之间，军需物质运输极为困难，秦军在两广不能实行连续作战，肌饿的士兵是无法打胜仗的，从而无以扩大战果。
要想征服岭南必须要先解决粮草运输的难题，然而在这无穷的南岭之中如何能找到运量的大路呢？在当时的历史条件下，劈山修路以通岭南则耗时太长，于是秦始皇命令史禄在湘江与漓江之间劈山凿渠，开辟一条水上运输线，这就是灵渠。
灵渠渠首鸟瞰图灵渠在南岭西侧的群山深处，南岭是众多河流的发源地，向北流的大多进入长江水系，向南流的大多进入珠江水系。
在多种连接两水系方案中，秦朝人选择了湘江与漓江，图上能够看出这是最短的距离，我们不得不佩服秦水利工匠的智慧，即使今天看来这也是最短的连接方法。
在修建过程中，用拦河大坝挡住湘江之水，挖两条渠分别为南渠和北渠，南渠使湘江水流入漓江支流，通过南渠与北渠使湘江与漓江连接在了一起。
北渠回湘江，南渠通漓江从上图看出南渠修建并没有采用最短距离（下图），这样舍近求远，是为什么呢？因为湘江与漓江这条小支流的落差有7米，这就意味着要建7米以上的大坝才能使湘江水流入漓江支流，而建7米以上的大坝这在当时是不可能做到的。
秦朝工程师的做法是将大坝向上游移，这里地势更高些，大坝高度只需两三米就可以了。
建两三米的大坝，在秦朝是不难做到的，付出的代价就是增加南北渠的长度，不仅如此，北渠被开发成弯弯曲曲的样子，这无疑更使工程量大大增加，这又是为了出于什么样的考虑呢？因为在秦朝，灵渠的功能主要是运输，落差对于灵渠这条运河来说，至关重要，直线型的渠道施工量小但落差大，顺流而下的船速度难以控制，逆流而上的船上陡坡更使难上加难。
第七章明渠流动ppt课件
特点： 1、有自由表面，各断面表压强都是大气压，重力对流动起 主要作用。 2、明渠底坡的改变对流速和水深有直接影响。坡度增大， 则流速增大 ，水深减小
7.1 明渠的分类
所示，亦就是说，明渠均匀流的水力坡度J 、测
压管线坡度Jp 及渠底坡度i彼此相等，即
J =Jp=i
（7-3）
在图7 - 4 所示均匀流动中取出断面1-1 和 断面2-2 之间的水体进行分析，作用在水体 上的力有重力G 、阻力F 、两断面上的动 水压力P1和P2，写流动方向的平衡方程：
P1+G sinθ-F- P2 =0 (3)明渠均匀流动中阻碍水流运动的摩擦阻力
h
b (h)h
2(
1 m2 m)
（7-10）
由式(7 - 10) 可知，水力最优梯形断面的宽深比βh仅是边坡 因数m 的函数。将上式依次代入A、χ关系式中，可得
R A (b mh)h b 2h 1 m2
由（7-10）式 2 1 m2 b / h 2m
Rh 2
（7-11）
上式说明水力最优梯形断面的水力半径等于水深的一半，且与边坡因数无 关。 对于矩形断面，以m=0代入式(7 - 10) 得βh=2 即b =2h ，说明水力最优矩 形断面的底宽为水深的两倍。
从式(7 - 6) 可以看出，当i，n 及A 给定后，要使渠道的通 过能力Q最大，则必须是水力半径R 最大，或湿周χ最小。 在面积相同的各种几何图形中，圆形具有最小的周界，故 管道的断面形式通常是圆形，对于明渠则为半圆形。但半 圆形断面施工困难，在天然土壤中开挖渠道，一般采用梯 形断面形式。
《引水枢纽》PPT课件
水流方向一致，进水闸的精选中ppt 心线与主流方向以 17
30°～40°为宜。
第 九 章
引 水
枢
纽
图6－8 导流堤式渠首
（a）正面引水，侧面排沙示意图（b）正面排沙，侧面引水示意图
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2）多首制渠首：在不稳定的多泥沙河流上，采用
一个引水口时，常常由于泥沙的淤塞而不能引足所
需的水量，严重时甚至使渠首废弃。这时应采用多
天然河道都是弯曲的，对于土质河床，由于流量
第 九 章
的随机性、地形及地质的千差万别，只有10～20% 的直线段河道能保证其在不冲、不淤的稳定状态， 而弯道均处于冲淤演变、摆动状态。其弯曲演变如 图6—3所示。
引 河流在直线段上的水深、流速及含沙量的分布是
水 比较均匀的。弯道则不然，在弯道受离心力的作用，
第 甚至使主流改道，招致工程报废。坝前淤平也使泄流 九 能力降低，回水水位亦增高。2）对下游河道的影响 章 溢流坝运行初期，上游河床的淤积，下泄的水流含沙
量减小，具有很大的冲刷力，使坝下游河床发生冲刷
引 现象。当坝前泥沙淤平后，泥沙被挟带到下游，由于 水 上游大量引水结果，下游河道流量相应减小，而含沙 枢 量增大，水流挟沙能力降低，使下游河床淤积。如果 纽 下游河道坡度较缓，这种淤积将使河床抬高。严重时
纽在大江、大河的下游或山区河流上采用较多。
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有坝引水枢纽：当河道水量比较丰富，但水位较低，
不能自流灌溉；或引水量较大，无坝引水不能满足
要求时，则应修建拦河坝（闸），以抬高水位，保
第 证引取灌溉所需的流量。这种引水方式称有坝引水 九 枢纽或有坝渠首。通常由溢流坝（亦称壅水坝）或 章 拦河闸、进水闸、防沙冲沙措施、船闸、筏道、鱼
灵渠的设计原理
灵渠的设计原理介绍灵渠是中国古代民用水利工程的杰出代表，也是世界上现存最古老的灌溉渠道之一。
它位于中国山东省东部，全长36.7公里。
灵渠在中国古代农业和水利工程的发展中起到了重要的作用。
本文将深入探讨灵渠的设计原理，以及它在古代农业中的意义。
灵渠的历史灵渠始建于公元前五世纪的战国时期，经过多次修建和扩建，最终形成了现在的规模和布局。
灵渠的设计和建设是由当时的水利专家所完成的，他们运用了许多先进的工程技术和设计原理。
灵渠的设计原理灵渠的设计原理主要包括以下几个方面：地理环境分析在确定灵渠的设计方案之前，水利专家首先对地理环境进行了详细的分析。
他们考察了附近山脉的高度和坡度、河流水位的变化以及降雨情况等因素，以确保灵渠能够合理地引水并保持稳定的水量。
水流控制灵渠的设计考虑到了水流的控制问题。
为了确保水流不会过大或过小，水利专家运用了堰坝、分水口和堤坝等控制水流的结构。
这些结构能够调节水流的速度和流量，使其适应农田的需求。
施工技术灵渠的建设需要大量的劳动力和施工技术。
古代水利工程师运用了一些创新技术，如运用黏土和石头建造渠道的结构，以及使用木材和石灰石加固河岸。
这些技术保证了灵渠在长期使用中的稳定性和耐久性。
灌溉系统灵渠的设计中也考虑了灌溉系统的问题。
为了最大限度地利用水资源，水利专家设计了复杂而有效的灌溉系统。
他们将灵渠分为数个支渠，并设置了灌溉磕头和漏洞等结构，使水流能够准确地流向每一片农田。
灵渠在古代农业中的意义灵渠的设计原理使其成为了古代农业中的重要组成部分，发挥了重要的作用。
1.高效灌溉：灵渠利用其设计原理，为农田提供了稳定和高效的灌溉水源。
这使得农田可以在极其干旱的环境中保持足够的湿度，提高了作物的产量和质量。
2.农田排水：灵渠的设计原理也考虑到了农田的排水问题。
在雨季或长时间降雨后，农田可能积水，这会对作物的生长造成不利影响。
灵渠通过适当设置分水口和排水系统，能够快速、有效地排除农田积水，保护作物的根系和生长环境。
灵渠水利工程原理
灵渠灵渠，古称秦凿渠、零渠、陡河、兴安运河、湘桂运河，是古代汉族劳动人民创造的一项伟大工程。
位于广西壮族自治区兴安县境内，于公元前214年凿成通航。
灵渠流向由东向西，将兴安县东面的海洋河（湘江源头，流向由南向北）和兴安县西面的大溶江（漓江源头，流向由北向南）相连，是世界上最古老的运河之一，有着“世界古代水利建筑明珠”的美誉。
一、历史背景“六王毕，四海一”。
公元前221年，秦始皇吞并六国、平定中原后，立即派出三十万大军，北伐匈奴；接着，又挥师五十万南下，平定“百越”。
为尽速征服岭南，秦始皇下令开凿灵渠。
此项艰巨的任务，交由监御史史禄和3位石匠担纲。
古人感佩于史禄开凿灵渠居功至伟，称赞他“咫尺江山分楚越，使君才气卷波澜。
”兴安县也留下了为纪念3位石匠而留下的“三将军墓”。
历4年艰辛，这条体现中国古代劳动人民智慧和科学技术伟大成就的人工运河，终于凿成通航。
其后，汉代马援，唐代李渤、鱼孟威又继续主持修筑灵渠。
灵渠南渠岸边的四贤祠内，至今还供奉着史禄和他们的塑像。
灵渠在向世人展示着中华民族不畏艰险、刻苦耐劳精神的同时，也展示着中华民族丰富的智慧和无穷的创造力。
秦国军队对水路的利用从陕西省咸阳出发，沿汉水（汉江），顺流南下，至武汉（汉口，汉水入长江之处）。
由汉口，沿长江溯流西南而上，至湖南省洞庭湖，从洞庭湖（湘江入湖之处），沿湘江溯流南上，由永州市，沿湘江，进入广西全州市，至兴安县（灵渠）。
由灵渠，顺流西向，至溶江镇，进入大溶江（流向由北向南）；顺流向南，进入漓江江段，经桂林、阳朔、乐平，入桂江江段，经昭平，至梧州。
从梧州市，若向东，则进入广东西江江段，至珠江（旧称粤江），入海口在广州；若溯流，则可西向，进入广西腹地。
二、修建原理。
兴安流传这样一句民谚：“兴安高万丈,水往两头流”。
形象地概括了兴安的地理特征。
兴安的地形是：东南和西北高,中间低,形成了“湘水北去,漓水南流”的独特现象,中间是著名的湘桂走廊。
湘漓二水虽同在境内,但在何处筑坝分水？怎样把水从低处引向高处？颇需一番缜密勘察和研究。
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南渠往兴安县城方向地势逐渐 降低，这段是怎么行船的
沿途修建了一系陡门，又称斗门，来蓄水行船，陡门是现代船闸的雏形；
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2012年全国卷高考题就是以灵渠为案例进行设计题目的
阅读图文资料，完成下列各题 图6示意灵渠位置。 （3）从军事角度指出秦开凿灵渠的主要目的，说明原因。（12分）
主要目的是运输粮食等物资， 保障军队的后勤供给
兴安灵渠
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灵渠，古称秦凿渠、零渠、湘桂运河，是古代汉族劳动人民创造的一项伟 大工程。位于广西境内，于公元前214年凿成通航。灵渠流向由东向西， 将兴安县东面的海洋河（湘江源头）和兴安县西面的大溶江（漓江源头， 流向由北向南）相连，是世界上最古老的运河之一，有着“世界古代水利 建筑明珠”的美誉。
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灵渠水系由北南两渠组成。北渠俗称湘江新道，由人工开凿而成，大致 与湘江故道略成平行，水渠流量较小宽度10-15米，其水位高过湘江故道， 湘江水在分水塘经铧嘴分流和大小天坪坝引流后，约7分水流入北渠，在 高塘村与湘江故道相会，全长3.25公里，最大引流量为12立方米每秒。
分水堤，都具有拦水并提升水位，排沙，泄洪的功能；
铧嘴与鱼嘴功能类似；
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L
2）在将军墓东西两侧，西侧地势比东侧高，连通漓江与湘江 只需沿L线开挖，为何没有按照此线施工？
湘江故道水位低，直接沿L引水，无法引水到南渠 无法与湘江联系，从而不能达到湘江与漓江的汇合；
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L
3）连通漓江与湘江故道可以 按此图红色箭头直接连接，为 何还要修建北渠？
原因是（对秦政权而言，岭南 地区位置偏远，为军队稳定 长期统治，保障后勤供给尤为重要。） 岭南地区地形崎岖（丘陵广布），植被茂密，陆路交通不畅。 在当时的条件下，大量物资的运输以水路为主。（3分） 南岭阻断了长江水系和珠江水系的. 水路联系。（3分）
阅读图文资料，完成下列各题 图6示意灵渠位置。
（4）说明灵渠的开凿对当时区域间联系的意义。(8分)
湘江故道
北灵渠，可通洞庭
南灵渠，通漓江
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南渠自南陡口往北经兴安县城、大湾陡、折向西北穿越越城峤至铁路村 会始安水，长4公里，全为人工开凿的航道，宽8～15米，水深1～1.8米， 河床全为泥沙结构；
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湘江故道 南渠（通漓江）
北渠
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灵渠由北渠、南渠、铧嘴、分水坝、大天平、小天平和秦堤等组成。 1）与都江堰分沙堰功能类似的是：
湘江故道比两岸地势低，修坝，为了提高水位，向新开挖的南渠引水； 修坝后，坝上与坝下存在较大落差，船只无法进入湘江故道；只得另开 北渠，船只沿北渠行驶一段后，再与湘江汇合； 枯水季节，湘江故道干涸，无法行船；
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4)沿AB一线三条河道 地势高低情况
B A
AB一线，南渠靠越城岭山麓，地势高， 由于北渠水位经拦河坝抬升，次高， 湘江故道位于原水系河谷，地势最.低