学术情境试题135:汾川河流域极端降水

(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. 从2013年7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Ⅲ卷第7-8题的设问有相同之处。

(2016全国文综Ⅲ卷,7-8)下图所示山地为甲、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。

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