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基于期刊论文的高考地理试题设计研究14——以汾川河洪水与植被覆盖为例

 新用户2766HcHT 2021-08-31

一、真题呈现

(2018全国文综Ⅱ卷,10)地处黄土高原的汾川河流域多年来植被覆盖率大幅度提高。2013年7月,汾川河流域降水异常增多,表1为当月6次降水过程的时长、降水量和汾川河洪峰情况。第5次降水形成的洪水含沙量低,第6次降水形成的洪水含沙量极高。据此完成9~11题。

9. 汾川河流域植被覆盖率大幅度提高能够

A. 减小降水变率    

B. 减少河水含沙量    

C. 增加降水量    

D. 加大河流径流量

10. 第5次降水产生洪峰原因是此次降水

①历时长  ②强度大  

③下渗少  ④植被截流少

A. ①②    B. ②③    

C. ③④    D. ①④

11. 第6次降水产生的洪水含沙量极高,其泥沙主要源于

A. 河床    

B. 沟谷    

C. 裸露坡面    

D. 植被覆盖坡面

解题思路】——摘自天利38套

第9题主要考查植被的生态效益。植被覆盖率增加可以涵养水源,保持水土,减少进入河流的泥沙量,降低河流含沙量,故答案选B. 减少河水含沙量。植被覆盖率提高对大气降水与降水变率影响并不大,A、C错误。由于下渗增加,地表径流减少,河流径流量会有所减少,D错误。

第10题主要考查河流流量的影响因素。由材料可知第5次降水历时不是最长的,所以不是产生洪峰的原因。而其降水强度在几次降水过程中最大,利于形成洪峰。但是在第5次降水之前植被覆盖地区已经截流了大量降水,土壤和植被覆盖层含水量已较大,所以难以下渗,但植被的截流能力并未改变,所以在第5次降水时形成洪峰。故答案选B②强度大  ③下渗少

第11题主要考查河流含沙量的影响因素。由题意可知,第5次降水已经形成洪峰,但是洪峰流量较小,且含沙量极高,是由于连续的降水破坏了植被覆盖坡面,此前植被截留和下渗的水分也和此次降水汇集,形成高峰径流,所以洪峰含沙量较大,故答案选D. 植被覆盖坡面。河床和沟谷中自身形成的泥沙量有限,裸露坡面一直遭到侵蚀,都不是此次洪水中泥沙的主要来源,故A、B、C错误。

二、试题设计分析

背景素材出处

徐建华, 李晓宇, 高亚军. 20137月汾川河洪水看植被的减水减沙效应[J]. 人民黄河, 2016, 38(5):85-87.

图表设计分析

该组试题中的表格是选取了论文中的表1的部分内容,如下图所示:

可以看出,命题者将论文中表1的“起止日期”改为“降水历时(天)”,去掉表1中“暴雨中心”的数据,从而绘制成试题的表格。因此,可以认为是直接选择论文中的表格作为试题的背景材料。

试题设问分析

9.汾川河流域植被覆盖率大幅度提高能够

第9题的设问实质是考查植被与水文的关系。尽管设问的具体地点是汾川河流域,但可以为植被涵养水源、保持水土的一般规律。换言之,该试题是考查一般规律。并且,该试题与2016年全国文综卷第7-8题的设问有相同之处。

(2016全国文综卷,7-8)图所示山地为甲、乙两条河流的分水岭,由透水和不透水岩层相间构成。在生态文明建设过程中,该山地被破坏的森林植被得以恢复,随之河流径流量发生了变化,河流径流的年内波动也减缓了。据此完成7-8题

7.森林植被遭破坏后,河流径流量年内波动强烈,是由于

A.降水更多转化为地下水    

B.降水更多转化为坡面径流

C.降水变率增大            

D.河道淤积

8.森林植被恢复后,该山地的

①降水量增加              

②坡面径流增加

③蒸发(腾)量增加        

④地下径流增加

A.①②    B.②③    

C.③④    D.①④


教育部考试中心的分析

森林植被不仅包括乔木,而且还包括林下灌木、草本植物、苔藓地衣等多个层片。

森林植被遭到破坏后,降水直接降落到土壤表层,雨滴溅落速度快,降水大多转化为坡面径流

森林植被恢复后,降落雨滴通过森林中多个层片,缓慢地补给土壤(土壤存在着大量孔隙,并与岩石孔隙相连,水可以在土壤和岩石孔隙中自由流动。当土壤接受降水补给时,土壤表层孔隙充水,水分不断下移,通过不同土壤发生层和岩石,转化为坡面径流。),降水可慢慢转化为地下径流。

大气降水可以通过地表坡面径流地下径流两种途径补给河流。

因此,森林植被遭破坏后,河流径流量年内波动强烈,第7题以此设问,正确答案为B。坡面径流为主要补给途径时,水土流失加重,河道淤积。但河道淤积不影响径流量。

第8题承上启下,强调森林植被恢复后山地的水平衡的变化,在肯定地下径流增加时,蒸发(腾)量增加(植物体内水分经过体表向大气蒸发散失的过程叫做蒸腾作用。)成为影响水平衡的又一因子。正确答案为C。

两组不同年份的高考试题都提到植被变化与流域降水量、降水变率的关系。这实际上是尺度的问题。

差异性的度量和解释受到尺度和规模的影响。

地理学的尺度和规模原理十分考究地理变量的选择。

尺度和规模原理的基本要点是,不同尺度和规模的地理现象,它的作用机制和对它的解释具有显著的差别。

比如,小范围的下垫面的植被覆盖变化对大气环流几乎没有影响。但是对城市气候来谟也许就不可忽视。

——梁进社. 地理学的十四大原理[J]. 地理科学, 2009, 29(3):307-315.

因此,小尺度的植被变化,仅能影响近地面空气湿度,无法影响降水。

10. 第5次降水产生洪峰原因是此次降水

从第10题开始,试题的设问考查特定的时间点流域的洪峰形成的原因。试题难度较低。第5次降水的历时长短,可以据表格中的数据判断,强度大小也是据表格中的数据与其余5次的降水量比较,自然可得出结论。

植被截流及其变化分析:

大气降水到达林冠后,雨滴继续下落受到阻碍,而使大气降雨受到阻截损耗,这叫做林冠截流作用

林冠截流的水,一部分附着在林木表面被蒸发到大气中,很少一部分是被叶子和树皮直接吸收,其余沿着树干流向地面。

一般来说,林冠可以截留15%~40%的降水。通常降水强度越小,降水量越小,则植被截流的降水的比例越大。

——王建 主编.现代自然地理学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2010.313-314

根据以上的分析,似乎可以认为,由于第5次降水强度大,则植被截流量较少,即更多的降水转化为地表径流。但是,从过程的角度来看,下渗量的变化更为关键。

关于下渗的变化,论文中的分析如下:

第5次降水发生在7月21-22日,根据上述分析,对试题设问中的“下渗少”的正确理解,应该为:由于该流域植被较好,植被覆盖度接近 90%,植被涵蓄能力强,前期降雨被土壤涵蓄或填洼而不产流。当下垫面蓄水饱和后再出现强降雨,地表径流很快汇聚形成大洪水并携带大量泥沙进入河道,造成严重洪灾。

而在另一篇论文中关于2013 年 7 月延安暴雨致灾成因的分析,也是相似的论证:

——杜莉丽, 李文高, 吴林荣. 2013年7月延安暴雨致灾成因与气象服务思考[J]. 安徽农业科学, 2014, 42(32):11437-11439.

11. 第6次降水产生的洪水含沙量极高,其泥沙主要源于

洪水造成河流含沙量增大,其泥沙不可以来自河床;再者,沟谷和裸露坡面一直受到降水的侵蚀,如果泥沙真的是来自那里,那么根据第6次降水的强度小于第5次降水,题干中就不会有“第5次降水形成的洪水含沙量低,第6次降水形成的洪水含沙量极高”的信息。因此,从考场解题的角度来看,可以充分利用试题所呈现的信息来进行推理,从而得出正确选项。

但是,该题的正确选项对考生来说,是一个冲突式的选项。为什么植被覆盖坡面会是洪水含沙量的泥沙来源呢,植被覆盖不是能保持水土吗?为什么反过来还提供沙源了呢?

其实,该题的设计,主要是源于论文中结论的第二点:

通过以上分析可知,连续降雨是造成第6次洪水含沙量极高的气候原因,而黄土地貌则是地貌因素,题干的第一句话就是说明该流域处于黄土高原,考生由此可以联想到黄土的特征。

三、试题设计的教学启示

1.注意试题设计的递进关系与核心素养水平

《普通高中地理课程标准(2017版)》提出地理学科的核心素养,指学生通过地理学习而逐步形成的关键能力、必备品格与价值观念。每个核心素养都被划分为四级水平,并以此为依据制定出学业质量标准的四级水平。四级分级水平主要依据不同水平的情境进行划分,依次是日常生产和生活情境、给定的地理事物和现象、给定的复杂地理事物和现象、现实中的各种地理问题。

因此,学科核心素养实际上是由不同的情境和进阶构成的,不同的情境水平决定了不同的教学阶段和教学质量的要求。例如,学业质量标准水平四是高考(选考地理)的命题依据。在高考地理试题的选择题题组中,两道或三道题的设计就要体现不同级别的水平。

该组试题按照植被与水文关系的一般规律、洪峰形成的地理过程、第6次降水产生的洪水含沙量极高的泥沙来源,这样一种递进的关系设计了三道试题。

从试题的背景材料论文分析中可知,该组试题的核心问题是——真实、复杂情境下的植被减水减沙效应。而我们平时的复习过程中,很大程度上只关注去情境化的结论,即高度抽象的理论。如果仅仅是做到这一点,那么就只能解决该组试题的第9题,对于后面两道试题的解答,则显得有心无力了。

既然分析了植被覆盖率高是造成水土流失的因素之一,也就是说不能仅仅靠生物措施来防治水土流失。而该组试题的设计没有涉及怎么办的问题,事实上论文中已提到解决的办法——工程措施。


这可以在试题评讲时作进一步的扩展,或者将其改编为综合题。

2.重视尺度对地理差异的影响

尺度包括时间尺度与空间尺度。该组试题的一个显著特点是时间尺度,通过某一年——2013年,某一月——7月,这样的时间点背景下流域水文变化,来考查植被与水文特征的关系。

这样的时间尺度下的高考试题已不是第一次出现。2015年全国文综卷第4-5题的背景材料是2013年7月30日河西走廊一次沙尘暴天气过程气温、气压随时间的变化。

上文已提到,2016年全国卷就出现了流域内植被变化与降水变化的关系的试题。一般情况下,植被增加有利于增加降水,但考虑到具体的区域,小范围内植被的增加,对降水的影响不明显,这就是空间尺度效应。

这就给我们的复习提出了要求,地理原理与规律,一定要关注其空间尺度,不能一概而论。

3.以真题为案例,设计复习微专题

该组试题的潜台词是,为什么植被覆盖好的流域反而水土流失更为严重呢?论文中将汾川河流流域与相邻的流域作了对比:


其实,关于植被与水土流失的关系,只是高中地理教科书或者教辅资料将其简单化了,而实际的情况要复杂得多。

增加植被,被普遍认为有利于防止水土流失。大量的研究表明 ,植物对水土流失的主要作用可分为四个方面:一是植被冠层对降雨截留,使雨点能量损失,减少贱蚀;二是增加糙度,降低坡面水流流速,降低水流的挟沙能力;三是根系在营养生长的同时对土壤团粒作用、孔隙度和生物活性都有促进。四是植物的蒸腾作用使土壤变干,从而有利于降水下渗,减少径流量。

虽然植物有这些防止水土流失的功能,但是一些观察证明,一定条件下植被有助于泥石流和滑坡的发生。有证据表明这种情况与植被促进水分下渗有关,下渗的水分湿润了土层与基层或岩体与基层接触面,有利于滑坡滑动或者促成岩屑生成泥石流。

植被与水土流失在关系表明,地理现象在机制上往往是复杂的,简单的分析会失之偏颇。

王铮,夏海斌,吴静编著.普通地理学[M].北京:科学出版社,2010:165。

以下试题就是关于植被与泥流关系的案例。

(2014海南地理,25)初春气温迅速升高,山坡上的冻土层和积雪融化,并因重力作用向下移动,形成泥流。规模较大的泥流能摧毁或掩埋植被、建筑物、道路等。

下图所示区域年降水量约1500~1700毫米,年雨日约180天,甲地海拔约1000米,1月平均气温约4℃。公路西端海拔约3000米。山地1500米以上分布着云杉、冷杉林,林下土层深厚。

分析图示区域公路西半段初春多发泥流灾害的原因。

【答案】(公路北侧)山高(坡度大,高差数百米到千米以上)坡长,(2分)且土层深厚、含水量大(降水量大、雨日多、有植被保护);(2分)冬季气温低于O℃,土层冻结,有积雪;(3分)初春升温快,冻土层和积雪快速融化。(3分)

再者,不同类型森林的防治水土流失效果也不尽相同。以下试题就是一个案例。

(2017全国文综卷,44)我国南方红壤丘陵地区因受人为干扰,地表植被遭到破坏,土壤侵蚀严重,出现红色荒漠”(图略)。为治理这一环境问题,20世纪80年代,当地采用人工种植松树和自然恢复等方式造林育林,形成了不同的植被景观。

分析自然恢复的次生林比人工松林防水土流失效果更好的原因。

【答案】植被结构更复杂,截留降水效果更好;地表植被更丰富;延缓地表径流汇流速度,地表水下渗作用更强,涵养水源效果更好;地下根系更发达,固土能力更强;植被多样性更好,水土保持更稳定


近年来,全国卷高考试题中出现了表面上看起来与教科书结论相悖的案例,这就需要我们一方面不断完善知识结构,另一方面要将高考试题归类,进行微专题复习,以提高复习的针对性与有效性。

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