学术情境试题139：青藏铁路错那湖段风沙危害
一、真题呈现
(2014全国文综新课标Ⅰ卷，36)(24分)阅读图文资料，完成下列要求。
下图所示区域海拔在4500米以上，冬春季盛行西风，年平均大风(≥8级)日数157天，且多集中在10月至次年4月。青藏铁路在桑曲和巴索曲之间的路段风沙灾害较为严重，且主要为就地起沙。风沙流主要集中在近地面20～30厘米高度范围内。
(1)分析错那湖东北部沿岸地区冬春季风沙活动的沙源。(6分)
多条河流在此注入错那湖，泥沙沉积，河口三角洲面积较大。冬春季河流水位低，河滩泥沙裸露；错那湖水位低，(因河口外湖区水深较浅)出露的湖滩泥沙面积较大。
(2)说明上述沙源冬春季易起沙的原因。(5分)
冬春季气候干燥（降水少），地表缺乏植被（草）的保护；大风多，湖面较宽阔，西风经湖面无阻挡，沙源东部为河谷，风力强劲。
(3)简述风沙对该路段铁路及运行列车的危害。(7分)
(铁路路基较高)风沙堆积，填埋路基和轨道；侵蚀路基(和路肩)；损害机车车辆和通信、信号设备等，加大钢轨、车轮等设备的磨损；影响运行列车安全。
(4)针对该路段的风沙灾害，请提出防治措施。(6分)
(阻沙措施)在铁路两侧设立阻沙墙(高立式沙障)。
(固沙措施)在沙地上用碎石等覆盖沙面，设置石(草)方格沙障。
【教育部教育中心的试题分析】
本题以青藏高原风沙灾害及其防治为案例，重点考查考生知识获取能力、分析判断能力和逻辑推理能力。
风沙危害一直是困扰沙区道路建设和安全运营的主要因素。在交通沿线沙害防治方面，我国学者从理论和实践上都取得了重要的进展，尤其是包兰铁路沙坡头段和塔克拉玛干沙漠公路沿线的防护体系，已成为沙害成功治理的典范。2007年建成通车的青藏铁路格(尔木)拉(萨)段全长1142千米，是世界上最高、受地质灾害威胁严重的铁路之一，其中风沙灾害是重要的灾害之一。据调查，青藏铁路沙害路段约200余千米，其中严重地段43千米，主要分布在沱沱河、五道梁、秀水河及错那湖等地。
第(1)小题要求考生分析错那湖东北部沿岸地区冬春季风沙活动的沙源。文字材料已经告诉考生青藏铁路在桑曲和巴索曲之间的路段风沙灾害较为严重，从图中可以看出错那湖东北部沿岸与图中其他区域的差异是这里有几条河流入湖，地形平坦，铁路线附近正好位于河流入湖口附近，河流带来泥沙由于流速降低在此沉积。但泥沙是否能被大风吹动，还要取决于泥沙是否暴露于地表，以及泥沙的水分状况、地表植被覆盖状况等。材料中说图中区域海拔在4500米以上，此地河流补给方式主要是夏季降水和冰雪融水，冬春季节河流水位和湖泊水位均较低，河滩和湖滩大面积出露，加之冬季干燥多风，河滩和湖滩表面干燥，这便是冬春季风沙活动的沙源。
第(2)小题要求考生说明上述沙源冬春季易起沙的原因。风沙活动两个基本条件是丰富的沙源和强大的风力，材料中已经说明冬春季盛行西风，年平均大风(≥8级)日数157天，且多集中在10月至次年4月，从图中可以看出铁路之西为宽阔的湖面，地面粗糙率低，加上铁路东部的几条河流所在的河谷具有一定的风洞效应，在一定程度上强化了大风条件。在强风和沙源均具备的情况下，地表覆盖状况是影响是否起沙或者起沙强度的主要因素(这也是后面防治措施着重考虑的因素)，材料中的“风沙流主要集中在近地面20~30厘米高度范围内”便是提醒考生注意地面状况，也就是冬春季节寒冷、干燥，地表缺少植被(草)。
第(3)小题要求考生简述风沙对该路段铁路及运行列车的危害。题目中特别提到铁路及运行列车，因此考生答题也要从这两方面考虑。风沙活动的基本过程就是侵蚀和堆积：当风力加强时，将地面物质吹起形成风蚀；当风沙流饱和时，风力减弱或近地面粗糙度发生变化便可发生堆积。普通铁路的基本结构是钢轨铺在枕木上，枕木铺在碎石路基上，碎石路基再铺在地面上，这样可以将火车的重量均匀分散到地面。铁路路基的高度大于风沙流集中的近地面20-30厘米高度范围(青藏铁路在多年冻土段由于考虑保护多年冻土，铁路路基通常达到0.8-1米),加之碎石路基本身的粗糙度较大，很易形成堆积(饱和风沙流过境时)，填埋路基和钢轨；反之如果是非饱和风沙流过境，则很容易造成破坏，磨蚀路基、机车车辆和通信、信号设备等。风沙活动也会干扰正在运行的列车，影响行车安全。
第(4)小题要求考生针对该路段的风沙灾害，提出防治措施。铁路风沙灾害的防治，要点在于阻断风沙流到达铁路(或者铁路附近)，主要包括阻沙措施和固沙措施两方面。对于从较远处吹来的风沙流，在铁路两侧设高立式(高度在1-2米)沙障(如阻沙墙，或阻沙栅栏等)，沙障可降低风速，使风沙流中的沙粒发生沉降，阻止风沙流到达铁路。高立式沙障影响范围可达其自身高度的10-20倍。对于铁路附近的沙，则主要采取固沙措施，固沙措施有可以从两方面考虑，一方面可以采用覆盖方法阻断地面的沙和空中的风接触，覆盖物可以多种多样，当地就地取材多使用碎石或鹅卵石；另一方面是降低近地面(20-30厘米)风速(使之低于起沙风速)，一般采用半隐蔽式格状沙障(多采用1×1米格局)，高度20～30厘米，材质可以多种多样，比如草方格、尼龙方格、水泥方格、碎石方格等。包兰铁路沙坡头段采用的是草方格，考生应该在中学阶段有所接触。青藏铁路就地取材，多采用碎石方格。
材料中特别注明图示区域海拔在4500米以上，这里树木无法生长，因此答植树造林不符合当地实际情况，不得分。
二、试题设计分析
【试题背景素材出处】
杨印海, 蒋富强, 王锡来,等. 青藏铁路错那湖段沙害防治措施研究[J]. 中国沙漠, 2010, 30(6):1256-1262.
【试题图像设计分析】
试题中的图像与论文中的图1(下图)极为相似。与图1相比，试题中的图像少了沙地、植被的符号，比例尺也有所不同，但总体是一样的。
【试题文字材料分析】
下图所示区域海拔在4500米以上，这句话来自论文中错那湖气候特征部分：
冬春季盛行西风，年平均大风(≥8级)日数157天，且多集中在10月至次年4月。
如下图所示：
【试题设问设计分析】
该组试题共4小题，主题是青藏铁路风沙危害及其防治，基本按照“是什么——为什么——怎么办”的顺序展开设问的。
地处青藏高原的青藏铁路沿线自然条件严酷，生态环境脆弱。随着青藏铁路的全线开通，沙害问题的凸现和日益严重，风沙灾害及其防治已成为继冻土问题后，青藏铁路面临的又一重大难题。
据2007年野外调查，青藏铁路沿线受风沙灾害威胁路段长约269.7km，占全路段的23.62%。其中，严重沙害路段10.3km，中度沙害路段49.8km，轻度沙害路段209.5km。严重和中度沙害路段主要分布在红梁河、秀水河、北麓河、扎加藏布及错那湖等地(图1)。
——张克存, 屈建军, 姚正毅,等. 青藏铁路格拉段风沙危害及其防治[J]. 干旱区地理, 2014, 37(1):74-80.
1.错那湖东北部沿岸地区冬春季风沙活动的沙源(是什么)
首先，青藏高原自然环境的大背景：
——谢胜波, 屈建军, 刘冰,等. 青藏铁路沙害及其防治研究进展[J]. 中国沙漠, 2014, 34(1):42-48.
已有研究将沙源按成因分为五类：
——姚正毅, 屈建军. 青藏铁路格尔木-拉萨段风成沙物源及其粒度特征[J]. 中国沙漠, 2012, 32(2):300-307.
在另一篇文献中，也有类似的分析：
——牛清河, 屈建军, 张克存,等. 青藏铁路典型路段风沙灾害现状与机械防沙效益估算[J]. 中国沙漠, 2009, 29(4):596-603.
研究人员通过实地调查，总结出沙物质的来源：
——牛清河, 屈建军, 张克存,等. 青藏铁路典型路段风沙灾害现状与机械防沙效益估算[J]. 中国沙漠, 2009, 29(4):596-603.
——牛清河, 屈建军, 张克存,等. 青藏铁路典型路段风沙灾害现状与机械防沙效益估算[J]. 中国沙漠, 2009, 29(4):596-603.
有研究者根据沿线的地貌形态，青藏铁路严重沙害路段可分为河谷、退化草原及湖滨三种类型 。其中，错那湖段的沙害就属于湖滨沙害路段。
——谢胜波，屈建军. 青藏铁路主要沙害路段治理技术及成效[J]. 干旱区资源与环境, 2014, 28(7).
其中的巴索曲特大桥和第939号桥路段，由于桥梁改变了风沙流的流场结构及其搬运堆积条件，桥梁两侧积沙严重(如下图所示)，沙面最高处可与桥梁顶部齐平。
——谢胜波，屈建军. 青藏铁路主要沙害路段治理技术及成效[J]. 干旱区资源与环境, 2014, 28(7).
研究人员的分析如下：
——谢胜波，屈建军. 青藏铁路主要沙害路段治理技术及成效[J]. 干旱区资源与环境, 2014, 28(7).
2.说明上述沙源冬春季易起沙的原因(为什么)
春季易起沙，实际上就是风沙活动强度的问题的，而平均风速自然就是指标之一。上述分析不再重复，以下是文献中关于平均风速的论述，可作参考：
——殷代英, 屈建军, 韩庆杰,等. 青藏铁路错那湖段风沙活动强度特征分析[J]. 中国沙漠, 2013, 33(1):9-15.
从考试的角度来看，只要读懂文字材料中“大风日数多”的信息，就可以解答题目了。但科学研究方面，还要关注各月起沙时数，知道这些，对于更好地读懂试题应该是大有裨益的。
——殷代英, 屈建军, 韩庆杰,等. 青藏铁路错那湖段风沙活动强度特征分析[J]. 中国沙漠, 2013, 33(1):9-15.
——殷代英, 屈建军, 韩庆杰,等. 青藏铁路错那湖段风沙活动强度特征分析[J]. 中国沙漠, 2013, 33(1):9-15.
以上是关于风速大小、风向的分析，而下垫面——沙源与风力大小原因的论述，可以参考试题背景素材论文的分析：
——杨印海, 蒋富强, 王锡来,等. 青藏铁路错那湖段沙害防治措施研究[J]. 中国沙漠, 2010, 30(6):1256-1262.
关于错那湖湖面宽阔的理解，论文中有相关描述：
由于湖面宽阔，西风经过时，湖面摩擦力小，再加上东北部河谷的狭管效应，风力强劲。但学生是无法看到论文的，于是命题者在图中呈现出比例尺，提示考生根据比例尺来量算错那湖的面积和东西方向的距离。换言之，比例尺就是一个重要的信息点，这在全国卷高考地理试题中是一个特别的现象，值得我们注意。
3.简述风沙对该路段铁路及运行列车的危害。(为什么)
据研究，青藏铁路沿线风沙危害主要有三种类型：
——谢胜波, 屈建军, 刘冰,等. 青藏铁路沙害及其防治研究进展[J]. 中国沙漠, 2014, 34(1):42-48.
而试题背景材料的论文中指出，错那湖段铁路风沙灾害也有三种类型：
其中，风积就要表现为风沙堆积——沙埋，掩埋路基和钢轨：
以下是青藏铁路沱沱河段的图片，从图中可以看出风积作用对铁路的危害。
——谢胜波, 屈建军, 刘冰,等. 青藏铁路沙害及其防治研究进展[J]. 中国沙漠, 2014, 34(1):42-48.
——牛清河, 屈建军, 张克存,等. 青藏铁路典型路段风沙灾害现状与机械防沙效益估算[J]. 中国沙漠, 2009, 29(4):596-603.
风蚀作用的形成与青藏高原独特的自然环境的关，其危害主要表现为——侵蚀路基和路肩。
磨蚀作用的危害主要表现为：损害机车车辆和通信、信号设备等，加大钢轨、车轮等设备的磨损；影响运行列车安全。
现在把背景材料查找出来，通过阅读不难发现试题的答案是依据论文中的分析而整理出来的。这就要求我们在复习的过程，要学会分析答案的构成与层次，而不是按一个角度或一个层次一直往下写。
4.针对该路段的风沙灾害，请提出防治措施。(怎么办)
首先是总分析：
——谢胜波. 青藏铁路主要沙害路段治理技术及成效[J]. 干旱区资源与环境, 2014, 28(7).
然后是分类讨论。先看阻沙措施——(阻沙措施)在铁路两侧设立阻沙墙(高立式沙障)。
下图示意阻沙栅拦的位置：
——牛清河, 屈建军, 张克存,等. 青藏铁路典型路段风沙灾害现状与机械防沙效益估算[J]. 中国沙漠, 2009, 29(4):596-603.
再看固沙措施——(固沙措施)在沙地上用碎石等覆盖沙面，设置石(草)方格沙障。
对照论文的分析与试题参考答案，可以发现，从论文的分析中能找到试题参考答案的影子，或者说，试题的参考答案是依据论文中的分析而整理的。我们现在把论文查找出来的目的，就是想尽量还原试题命制的过程，从案例中学习解题方法。有了这样素材，我们对试题的分析就更加具体、可靠，而不是仅靠解题技巧与经验，有时候这些东西也不是完全靠得住的。
以下是一些篇文献中关于青藏铁路沿线风沙防治的图片，可以对照着理解阻沙与固沙工程。
——张克存, 屈建军, 姚正毅,等. 青藏铁路格拉段风沙危害及其防治[J]. 干旱区地理, 2014, 37(1):74-80.
——谢胜波, 屈建军, 刘冰,等. 青藏铁路沙害及其防治研究进展[J]. 中国沙漠, 2014, 34(1):42-48.
最后讨论一下生物措施。关于青藏铁路风沙灾害防治的措施，不同文献的表述不尽相同。
——张克存, 屈建军, 姚正毅,等. 青藏铁路格拉段风沙危害及其防治[J]. 干旱区地理, 2014, 37(1):74-80.
而有的研究则认为：
——谢胜波, 屈建军, 刘冰,等. 青藏铁路沙害及其防治研究进展[J]. 中国沙漠, 2014, 34(1):42-48.
对比上述两段分析，作为总体讨论，生物措施确定是一种不错的选择，但是具体到某一个区域，就不能保证生物措施的可行性与有效性了。
试题设计背景素材论文中提到：
也就是说，生物措施的前提是，当地气候能满足植物生长的需求；其次，要选择适当的植物类型；最后是通过设置沙障的形式，结合其他措施，若成存活，就能发挥作用，否则，是无法采用生物措施的。因此，正如教育部考试中心试题分析所说的，直接写“植树造林”是不得分的。但是，保护当地植被是可行的措施。
沙障是一种有效的治沙工程措施：
——高永, 邱国玉, 丁国栋,等. 沙柳沙障的防风固沙效益研究[J]. 中国沙漠, 2004, 24(3):365-370.
上述分析明确指出，如果有个别的沙柳枝条能成活，长成沙柳灌丛，这样的沙障才能同时达到工程治沙与生物治沙的目的。
其实“草方格沙障”这个点应该是能回答出来的，因为《地理3》就曾讲过包兰铁路沿线沙坡头的草方格沙障案例。