一、真題呈現
(2018全國文綜Ⅱ卷,10)地處黃土高原的汾川河流域多年來植被覆蓋率大幅度提高。2013年7月,汾川河流域降水異常增多,表1為當月6次降水過程的時長、降水量和汾川河洪峰情況。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極高。據此完成9~11題。
9. 汾川河流域植被覆蓋率大幅度提高能夠
A. 減小降水變率
B. 減少河水含沙量
C. 增加降水量
D. 加大河流徑流量
10. 第5次降水產生洪峰原因是此次降水
①歷時長 ②強度大
③下滲少 ④植被截流少
A. ①② B. ②③
C. ③④ D. ①④
11. 第6次降水產生的洪水含沙量極高,其泥沙主要源于
A. 河床
B. 溝谷
C. 裸露坡面
D. 植被覆蓋坡面
【解題思路】——摘自天利38套
第9題主要考查植被的生態效益。植被覆蓋率增加可以涵養水源,保持水土,減少進入河流的泥沙量,降低河流含沙量,故答案選B. 減少河水含沙量。植被覆蓋率提高對大氣降水與降水變率影響并不大,A、C錯誤。由于下滲增加,地表徑流減少,河流徑流量會有所減少,D錯誤。
第10題主要考查河流流量的影響因素。由材料可知第5次降水歷時不是最長的,所以不是產生洪峰的原因。而其降水強度在幾次降水過程中最大,利于形成洪峰。但是在第5次降水之前植被覆蓋地區已經截流了大量降水,土壤和植被覆蓋層含水量已較大,所以難以下滲,但植被的截流能力并未改變,所以在第5次降水時形成洪峰。故答案選B②強度大 ③下滲少。
第11題主要考查河流含沙量的影響因素。由題意可知,第5次降水已經形成洪峰,但是洪峰流量較小,且含沙量極高,是由于連續的降水破壞了植被覆蓋坡面,此前植被截留和下滲的水分也和此次降水匯集,形成高峰徑流,所以洪峰含沙量較大,故答案選D. 植被覆蓋坡面。河床和溝谷中自身形成的泥沙量有限,裸露坡面一直遭到侵蝕,都不是此次洪水中泥沙的主要來源,故A、B、C錯誤。
二、試題設計分析
【背景素材出處】
徐建華, 李曉宇, 高亞軍. 從2013年7月汾川河洪水看植被的減水減沙效應[J]. 人民黃河, 2016, 38(5):85-87.
【圖表設計分析】
該組試題中的表格是選取了論文中的表1的部分內容,如下圖所示:
可以看出,命題者將論文中表1的“起止日期”改為“降水歷時(天)”,去掉表1中“暴雨中心”的數據,從而繪制成試題的表格。因此,可以認為是直接選擇論文中的表格作為試題的背景材料。
【試題設問分析】
9.汾川河流域植被覆蓋率大幅度提高能夠
第9題的設問實質是考查植被與水文的關系。盡管設問的具體地點是汾川河流域,但可以為植被涵養水源、保持水土的一般規律。換言之,該試題是考查一般規律。并且,該試題與2016年全國文綜Ⅲ卷第7-8題的設問有相同之處。
(2016全國文綜Ⅲ卷,7-8)下圖所示山地為甲、乙兩條河流的分水嶺,由透水和不透水巖層相間構成。在生態文明建設過程中,該山地被破壞的森林植被得以恢復,隨之河流徑流量發生了變化,河流徑流的年內波動也減緩了。據此完成7-8題。
7.森林植被遭破壞后,河流徑流量年內波動強烈,是由于
A.降水更多轉化為地下水
B.降水更多轉化為坡面徑流
C.降水變率增大
D.河道淤積
8.森林植被恢復后,該山地的
①降水量增加
②坡面徑流增加
③蒸發(騰)量增加
④地下徑流增加
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
【教育部考試中心的分析】
森林植被不僅包括喬木,而且還包括林下灌木、草本植物、苔蘚地衣等多個層片。
森林植被遭到破壞后,降水直接降落到土壤表層,雨滴濺落速度快,降水大多轉化為坡面徑流。
森林植被恢復后,降落雨滴通過森林中多個層片,緩慢地補給土壤(土壤存在著大量孔隙,并與巖石孔隙相連,水可以在土壤和巖石孔隙中自由流動。當土壤接受降水補給時,土壤表層孔隙充水,水分不斷下移,通過不同土壤發生層和巖石,轉化為坡面徑流。),降水可慢慢轉化為地下徑流。
大氣降水可以通過地表坡面徑流和地下徑流兩種途徑補給河流。
因此,森林植被遭破壞后,河流徑流量年內波動強烈,第7題以此設問,正確答案為B。坡面徑流為主要補給途徑時,水土流失加重,河道淤積。但河道淤積不影響徑流量。
第8題承上啟下,強調森林植被恢復后山地的水平衡的變化,在肯定地下徑流增加時,蒸發(騰)量增加(植物體內水分經過體表向大氣蒸發散失的過程叫做蒸騰作用。)成為影響水平衡的又一因子。正確答案為C。
兩組不同年份的高考試題都提到植被變化與流域降水量、降水變率的關系。這實際上是尺度的問題。
差異性的度量和解釋受到尺度和規模的影響。
地理學的尺度和規模原理十分考究地理變量的選擇。
尺度和規模原理的基本要點是,不同尺度和規模的地理現象,它的作用機制和對它的解釋具有顯著的差別。
比如,小范圍的下墊面的植被覆蓋變化對大氣環流幾乎沒有影響。但是對城市氣候來謨也許就不可忽視。
——梁進社. 地理學的十四大原理[J]. 地理科學, 2009, 29(3):307-315.
因此,小尺度的植被變化,僅能影響近地面空氣濕度,無法影響降水。
10. 第5次降水產生洪峰原因是此次降水
從第10題開始,試題的設問考查特定的時間點流域的洪峰形成的原因。試題難度較低。第5次降水的歷時長短,可以據表格中的數據判斷,強度大小也是據表格中的數據與其余5次的降水量比較,自然可得出結論。
植被截流及其變化分析:
大氣降水到達林冠后,雨滴繼續下落受到阻礙,而使大氣降雨受到阻截損耗,這叫做林冠截流作用。
林冠截流的水,一部分附著在林木表面被蒸發到大氣中,很少一部分是被葉子和樹皮直接吸收,其余沿著樹干流向地面。
一般來說,林冠可以截留15%~40%的降水。通常降水強度越小,降水量越小,則植被截流的降水的比例越大。
——王建 主編.現代自然地理學(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2010.313-314
根據以上的分析,似乎可以認為,由于第5次降水強度大,則植被截流量較少,即更多的降水轉化為地表徑流。但是,從過程的角度來看,下滲量的變化更為關鍵。
關于下滲的變化,論文中的分析如下:
第5次降水發生在7月21-22日,根據上述分析,對試題設問中的“下滲少”的正確理解,應該為:由于該流域植被較好,植被覆蓋度接近 90%,植被涵蓄能力強,前期降雨被土壤涵蓄或填洼而不產流。當下墊面蓄水飽和后再出現強降雨,地表徑流很快匯聚形成大洪水并攜帶大量泥沙進入河道,造成嚴重洪災。
而在另一篇論文中關于2013 年 7 月延安暴雨致災成因的分析,也是相似的論證:
——杜莉麗, 李文高, 吳林榮. 2013年7月延安暴雨致災成因與氣象服務思考[J]. 安徽農業科學, 2014, 42(32):11437-11439.
11. 第6次降水產生的洪水含沙量極高,其泥沙主要源于
洪水造成河流含沙量增大,其泥沙不可以來自河床;再者,溝谷和裸露坡面一直受到降水的侵蝕,如果泥沙真的是來自那里,那么根據第6次降水的強度小于第5次降水,題干中就不會有“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極高”的信息。因此,從考場解題的角度來看,可以充分利用試題所呈現的信息來進行推理,從而得出正確選項。
但是,該題的正確選項對考生來說,是一個沖突式的選項。為什么植被覆蓋坡面會是洪水含沙量的泥沙來源呢,植被覆蓋不是能保持水土嗎?為什么反過來還提供沙源了呢?
其實,該題的設計,主要是源于論文中結論的第二點:
通過以上分析可知,連續降雨是造成第6次洪水含沙量極高的氣候原因,而黃土地貌則是地貌因素,題干的第一句話就是說明該流域處于黃土高原,考生由此可以聯想到黃土的特征。
三、試題設計的教學啟示
1.注意試題設計的遞進關系與核心素養水平
《普通高中地理課程標準(2017版)》提出地理學科的核心素養,指學生通過地理學習而逐步形成的關鍵能力、必備品格與價值觀念。每個核心素養都被劃分為四級水平,并以此為依據制定出學業質量標準的四級水平。四級分級水平主要依據不同水平的情境進行劃分,依次是日常生產和生活情境、給定的地理事物和現象、給定的復雜地理事物和現象、現實中的各種地理問題。
因此,學科核心素養實際上是由不同的情境和進階構成的,不同的情境水平決定了不同的教學階段和教學質量的要求。例如,學業質量標準水平四是高考(選考地理)的命題依據。在高考地理試題的選擇題題組中,兩道或三道題的設計就要體現不同級別的水平。
該組試題按照植被與水文關系的一般規律、洪峰形成的地理過程、第6次降水產生的洪水含沙量極高的泥沙來源,這樣一種遞進的關系設計了三道試題。
從試題的背景材料論文分析中可知,該組試題的核心問題是——真實、復雜情境下的植被減水減沙效應。而我們平時的復習過程中,很大程度上只關注去情境化的結論,即高度抽象的理論。如果僅僅是做到這一點,那么就只能解決該組試題的第9題,對于后面兩道試題的解答,則顯得有心無力了。
既然分析了植被覆蓋率高是造成水土流失的因素之一,也就是說不能僅僅靠生物措施來防治水土流失。而該組試題的設計沒有涉及怎么辦的問題,事實上論文中已提到解決的辦法——工程措施。
這可以在試題評講時作進一步的擴展,或者將其改編為綜合題。
2.重視尺度對地理差異的影響
尺度包括時間尺度與空間尺度。該組試題的一個顯著特點是時間尺度,通過某一年——2013年,某一月——7月,這樣的時間點背景下流域水文變化,來考查植被與水文特征的關系。
這樣的時間尺度下的高考試題已不是第一次出現。2015年全國文綜Ⅱ卷第4-5題的背景材料是2013年7月30日河西走廊一次沙塵暴天氣過程氣溫、氣壓隨時間的變化。
上文已提到,2016年全國卷就出現了流域內植被變化與降水變化的關系的試題。一般情況下,植被增加有利于增加降水,但考慮到具體的區域,小范圍內植被的增加,對降水的影響不明顯,這就是空間尺度效應。
這就給我們的復習提出了要求,地理原理與規律,一定要關注其空間尺度,不能一概而論。
3.以真題為案例,設計復習微專題
該組試題的潛臺詞是,為什么植被覆蓋好的流域反而水土流失更為嚴重呢?論文中將汾川河流流域與相鄰的流域作了對比:
其實,關于植被與水土流失的關系,只是高中地理教科書或者教輔資料將其簡單化了,而實際的情況要復雜得多。
增加植被,被普遍認為有利于防止水土流失。大量的研究表明 ,植物對水土流失的主要作用可分為四個方面:一是植被冠層對降雨截留,使雨點能量損失,減少賤蝕;二是增加糙度,降低坡面水流流速,降低水流的挾沙能力;三是根系在營養生長的同時對土壤團粒作用、孔隙度和生物活性都有促進。四是植物的蒸騰作用使土壤變干,從而有利于降水下滲,減少徑流量。
雖然植物有這些防止水土流失的功能,但是一些觀察證明,一定條件下植被有助于泥石流和滑坡的發生。有證據表明這種情況與植被促進水分下滲有關,下滲的水分濕潤了土層與基層或巖體與基層接觸面,有利于滑坡滑動或者促成巖屑生成泥石流。
植被與水土流失在關系表明,地理現象在機制上往往是復雜的,簡單的分析會失之偏頗。
王錚,夏海斌,吳靜編著.普通地理學[M].北京:科學出版社,2010:165。
以下試題就是關于植被與泥流關系的案例。
(2014海南地理,25)初春氣溫迅速升高,山坡上的凍土層和積雪融化,并因重力作用向下移動,形成泥流。規模較大的泥流能摧毀或掩埋植被、建筑物、道路等。
下圖所示區域年降水量約1500~1700毫米,年雨日約180天,甲地海拔約1000米,1月平均氣溫約4℃。公路西端海拔約3000米。山地1500米以上分布著云杉、冷杉林,林下土層深厚。
分析圖示區域公路西半段初春多發泥流災害的原因。
【答案】(公路北側)山高(坡度大,高差數百米到千米以上)坡長,(2分)且土層深厚、含水量大(降水量大、雨日多、有植被保護);(2分)冬季氣溫低于O℃,土層凍結,有積雪;(3分)初春升溫快,凍土層和積雪快速融化。(3分)
再者,不同類型森林的防治水土流失效果也不盡相同。以下試題就是一個案例。
(2017全國文綜Ⅱ卷,44)我國南方紅壤丘陵地區因受人為干擾,地表植被遭到破壞,土壤侵蝕嚴重,出現“紅色荒漠”(圖略)。為治理這一環境問題,20世紀80年代,當地采用人工種植松樹和自然恢復等方式造林育林,形成了不同的植被景觀。
分析自然恢復的次生林比人工松林防水土流失效果更好的原因。
【答案】植被結構更復雜,截留降水效果更好;地表植被更豐富;延緩地表徑流匯流速度,地表水下滲作用更強,涵養水源效果更好;地下根系更發達,固土能力更強;植被多樣性更好,水土保持更穩定。
近年來,全國卷高考試題中出現了表面上看起來與教科書結論相悖的案例,這就需要我們一方面不斷完善知識結構,另一方面要將高考試題歸類,進行微專題復習,以提高復習的針對性與有效性。