2025年大學(xué)《地球信息科學(xué)與技術(shù)》專業(yè)題庫——地質(zhì)信息系統(tǒng)在礦區(qū)水資源管理中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.地質(zhì)信息系統(tǒng)（GIS）2.含水層3.礦區(qū)地下水疏干4.疊置分析5.水資源可持續(xù)利用二、填空題（每空2分，共20分）1.GIS的三大核心功能是________、________和________。2.礦區(qū)水資源主要包括________和________兩種類型。3.利用GIS進(jìn)行礦區(qū)地形分析，可以計(jì)算________、坡度等參數(shù)，為________提供基礎(chǔ)。4.GIS在礦區(qū)污染源追蹤中，常通過________分析確定污染擴(kuò)散方向和影響范圍。5.建立礦區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)模型時(shí)，GIS主要用于管理________數(shù)據(jù)和進(jìn)行________分析。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述GIS在礦區(qū)水資源勘查中的作用。2.礦產(chǎn)開發(fā)活動(dòng)可能對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件產(chǎn)生哪些主要影響？3.敘述GIS緩沖區(qū)分析在礦區(qū)水源地保護(hù)中的應(yīng)用原理。4.簡(jiǎn)述利用GIS進(jìn)行礦區(qū)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本步驟。5.為什么說GIS是礦區(qū)水資源優(yōu)化配置的重要工具？四、論述題（15分）結(jié)合GIS空間分析功能，論述其在礦區(qū)水資源可持續(xù)管理中的綜合應(yīng)用價(jià)值。五、案例分析題（25分）某礦區(qū)以開采煤炭為主，長(zhǎng)期開采導(dǎo)致礦區(qū)地下水位大幅下降，引發(fā)了地表沉降和周邊區(qū)域水源枯竭的問題。假設(shè)你擁有該礦區(qū)的地理信息數(shù)據(jù)（包括地形圖、地質(zhì)圖、含水層分布圖、開采范圍圖、水井分布及水位數(shù)據(jù)等）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)基于GIS的技術(shù)路線，分析礦區(qū)水資源現(xiàn)狀、識(shí)別主要問題，并提出初步的水資源保障或緩解措施建議。試卷答案一、名詞解釋1.地質(zhì)信息系統(tǒng)（GIS）：一種用于采集、存儲(chǔ)、管理、分析、顯示和應(yīng)用地理空間信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它能夠模擬、預(yù)測(cè)和輔助決策地理現(xiàn)象。**解析思路：*考察對(duì)GIS基本概念的掌握。答案需包含其作為“系統(tǒng)”的性質(zhì)，以及核心功能（采集、管理、分析、顯示、應(yīng)用）。2.含水層：地下水位以下的飽和多孔巖石、土壤或松散沉積物層，能夠自然滲濾和釋放地下水的巖層。**解析思路：*考察對(duì)水文地質(zhì)基本術(shù)語的理解。答案需明確含水層的“飽和”、“多孔”特性，以及其能夠“儲(chǔ)存”和“釋放”水的功能。3.礦區(qū)地下水疏干：指礦山開采活動(dòng)通過抽水降低礦區(qū)及其周邊地下水位的現(xiàn)象，常用于騰空礦房或減少采空區(qū)地下水對(duì)開采作業(yè)的影響。**解析思路：*考察對(duì)礦區(qū)特定水文地質(zhì)現(xiàn)象的理解。答案需說明疏干是因“開采活動(dòng)”引起的，目的是“降低地下水位”，并點(diǎn)明其常見應(yīng)用場(chǎng)景。4.疊置分析：將兩個(gè)或多個(gè)地理數(shù)據(jù)層在空間上疊加，通過空間關(guān)系（如相交、包含等）產(chǎn)生新的信息或進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的分析方法。**解析思路：*考察GIS核心空間分析技術(shù)的定義理解。答案需說明其操作對(duì)象是“多個(gè)數(shù)據(jù)層”，核心是“空間關(guān)系”，目的是“產(chǎn)生新信息”或“評(píng)價(jià)”。5.水資源可持續(xù)利用：在滿足當(dāng)代人用水需求的同時(shí)，不損害后代人滿足其用水需求的能力，強(qiáng)調(diào)水資源的合理開發(fā)、有效管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。**解析思路：*考察對(duì)水資源管理核心目標(biāo)的理解。答案需包含“當(dāng)代”與“后代”的需求關(guān)系，以及“合理開發(fā)”、“有效管理”、“生態(tài)保護(hù)”等關(guān)鍵要素。二、填空題1.存儲(chǔ)管理、空間分析、可視化表達(dá)**解析思路：*考察GIS的三大基本功能。這是GIS領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)答案。2.地表水、地下水**解析思路：*考察礦區(qū)水資源的兩大主要來源分類。3.地形圖、礦山選址與布局**解析思路：*第一個(gè)空考察地形分析的直接產(chǎn)物；第二個(gè)空考察地形分析在礦區(qū)開發(fā)中的主要應(yīng)用之一。4.緩沖區(qū)**解析思路：*考察GIS在污染源管理中常用的空間分析工具，用于模擬污染源的潛在影響范圍。5.水文地質(zhì)、統(tǒng)計(jì)**解析思路：*第一個(gè)空考察水資源評(píng)價(jià)模型需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型；第二個(gè)空考察GIS在模型中常用于數(shù)據(jù)處理和分析的方面。三、簡(jiǎn)答題1.GIS在礦區(qū)水資源勘查中的作用主要體現(xiàn)在：利用其空間數(shù)據(jù)管理能力，整合地形、地質(zhì)、水文、氣象等多源數(shù)據(jù)，建立礦區(qū)三維地質(zhì)模型和地下水資源分布圖；利用空間分析功能（如疊置分析、地形分析）識(shí)別有利含水層分布區(qū)、評(píng)價(jià)地下水資源潛力；利用GIS可視化功能直觀展示勘查成果，為后續(xù)勘探設(shè)計(jì)和資源評(píng)價(jià)提供依據(jù)。**解析思路：*要求回答GIS在勘查階段的具體任務(wù)，需涵蓋數(shù)據(jù)管理、空間分析（至少兩種）、可視化等方面，并結(jié)合礦區(qū)水資源勘查的語境。2.礦產(chǎn)開發(fā)活動(dòng)可能對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件產(chǎn)生的主要影響包括：地下水水位下降（疏干效應(yīng)），導(dǎo)致區(qū)域降落漏斗形成；含水層結(jié)構(gòu)破壞，影響地下水徑流路徑和補(bǔ)給排泄條件；水質(zhì)惡化，礦區(qū)廢水、廢石淋溶液可能污染地下水源；地表水系改變，可能引發(fā)河道斷流、改道等。**解析思路：*要求列舉開采活動(dòng)對(duì)水環(huán)境的主要負(fù)面影響，需涵蓋水量（水位下降、漏斗）、水質(zhì)、含水層結(jié)構(gòu)及地表水系等方面。3.GIS緩沖區(qū)分析在礦區(qū)水源地保護(hù)中的應(yīng)用原理是：以水源地（如水井、水庫、河流段落）為中心，根據(jù)一定的距離（如水質(zhì)影響半徑、安全距離要求）創(chuàng)建緩沖區(qū)。通過分析緩沖區(qū)內(nèi)外的土地利用類型、潛在污染源分布等信息，可以快速識(shí)別水源地保護(hù)范圍內(nèi)的敏感區(qū)域和潛在威脅，為劃定保護(hù)區(qū)、制定管理措施提供科學(xué)依據(jù)。**解析思路：*要求解釋緩沖區(qū)分析的定義及其在水源地保護(hù)中的具體應(yīng)用邏輯，需說明創(chuàng)建方式、分析內(nèi)容及其目的。4.利用GIS進(jìn)行礦區(qū)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本步驟包括：收集整理礦區(qū)污染源分布數(shù)據(jù)（礦井水、廢石堆場(chǎng)、滲坑等）、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)（含水層分布、滲透系數(shù)、地下水流向）、環(huán)境敏感目標(biāo)數(shù)據(jù)（居民區(qū)、水源地等）；在GIS平臺(tái)中疊加分析上述數(shù)據(jù)，識(shí)別污染源對(duì)敏感目標(biāo)的影響路徑和程度；利用水文模型或經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合GIS空間分析，評(píng)估不同區(qū)域地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)圖。**解析思路：*要求描述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的流程，需包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、空間分析（至少兩種）、模型應(yīng)用（或經(jīng)驗(yàn)方法）和成果輸出（風(fēng)險(xiǎn)圖）等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。5.GIS之所以是礦區(qū)水資源優(yōu)化配置的重要工具，是因?yàn)樗Y源具有顯著的空間分布不均性，而GIS擅長(zhǎng)處理和分析空間信息。通過GIS，可以精確掌握礦區(qū)各區(qū)域的水資源稟賦（數(shù)量、質(zhì)量）、用水需求（不同行業(yè)、生活、生態(tài)），并結(jié)合開采、輸送管網(wǎng)等工程設(shè)施信息，進(jìn)行空間可視化分析；利用GIS的空間分析功能（如網(wǎng)絡(luò)分析、疊置分析），可以評(píng)估不同配置方案的供水能力、經(jīng)濟(jì)性、公平性，模擬不同決策下的水資源供需平衡狀況，從而輔助決策者選擇最優(yōu)的水資源配置方案，實(shí)現(xiàn)水資源的有效利用和高效管理。**解析思路：*要求闡述GIS在優(yōu)化配置中的優(yōu)勢(shì)（空間處理能力）和具體作用（掌握信息、可視化、空間分析、模擬評(píng)估），并點(diǎn)明其最終目的（輔助決策、高效管理）。四、論述題GIS在礦區(qū)水資源可持續(xù)管理中的綜合應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在多個(gè)層面。首先，GIS為礦區(qū)水資源狀況提供了全面、動(dòng)態(tài)的“數(shù)字底板”：通過整合地形、地質(zhì)、水文、氣象、開采活動(dòng)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等多源信息，建立空間數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)水資源的可視化管理和信息共享。其次，GIS強(qiáng)大的空間分析功能是科學(xué)決策的基礎(chǔ)：利用疊置分析評(píng)估水資源潛力與環(huán)境影響，利用網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化供水管網(wǎng)布局，利用緩沖區(qū)分析保護(hù)水源地，利用地形分析和水文模型模擬預(yù)測(cè)水位變化和污染擴(kuò)散，為水資源規(guī)劃、配置、保護(hù)和應(yīng)急管理提供科學(xué)依據(jù)。再次，GIS支持精細(xì)化管理與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：通過部署IoT傳感器并結(jié)合GIS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)水位、水質(zhì)、流量等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警，為精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)支撐。最后，GIS有助于提升公眾參與和透明度：將復(fù)雜的水資源信息以直觀的地圖、圖表形式展示，便于管理者、決策者和公眾理解與參與。綜上所述，GIS通過其數(shù)據(jù)管理、空間分析、可視化表達(dá)和決策支持能力，深度融入礦區(qū)水資源的勘探、評(píng)價(jià)、配置、保護(hù)、監(jiān)測(cè)和管理的全過程，是實(shí)現(xiàn)礦區(qū)水資源可持續(xù)利用不可或缺的技術(shù)支撐體系。**解析思路：*要求全面、深入地論述GIS在可持續(xù)管理中的價(jià)值，需從數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、核心功能應(yīng)用（多個(gè)方面）、監(jiān)測(cè)管理、社會(huì)效益等多個(gè)角度展開，強(qiáng)調(diào)其“綜合”和“可持續(xù)”的意義。五、案例分析題技術(shù)路線設(shè)計(jì)如下：1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與整理：將獲取的礦區(qū)地形圖、地質(zhì)圖（含水層分布）、開采范圍圖、水井分布圖、水井水位數(shù)據(jù)等，統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系下，導(dǎo)入GIS平臺(tái)進(jìn)行幾何校正和拓?fù)錂z查，建立礦區(qū)水資源管理數(shù)據(jù)庫。2.礦區(qū)水資源現(xiàn)狀分析：*地下水位分析：利用水井水位數(shù)據(jù)，結(jié)合水井位置和開采時(shí)間信息，繪制礦區(qū)地下水位等值線圖，識(shí)別地下水位降落漏斗的分布、范圍和深度。利用GIS疊置分析，將地下水位等值線圖與含水層分布圖、開采范圍圖疊加，分析開采活動(dòng)對(duì)地下水位的影響程度和空間差異。*地表水分析：查看礦區(qū)地表水系格局，結(jié)合河流、水庫的水位或流量數(shù)據(jù)（如有），分析地表水受地下水位變化的影響，以及是否存在地表水源枯竭或水質(zhì)下降的問題。*含水層影響分析：將開采范圍與含水層分布圖疊加，確定開采活動(dòng)直接影響的含水層及其范圍。結(jié)合地質(zhì)圖分析含水層的滲透性和富水性，評(píng)估其對(duì)地下水位恢復(fù)的制約因素。3.問題識(shí)別與評(píng)估：基于上述分析結(jié)果，明確礦區(qū)水資源面臨的主要問題：如特定區(qū)域地下水位持續(xù)下降、降落漏斗擴(kuò)大、導(dǎo)致周邊水源枯竭、地表沉降風(fēng)險(xiǎn)等。利用GIS空間統(tǒng)計(jì)功能（如核密度估計(jì)）分析問題點(diǎn)的空間聚集性。評(píng)估這些問題對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)、周邊環(huán)境和社會(huì)的影響程度。4.提出初步措施建議（基于GIS分析）：*開源措施：利用GIS分析礦區(qū)周邊或下伏的潛在水源地（如其他含水層、地表水體），評(píng)估其可開采潛力。若條件允許，可利用GIS進(jìn)行水源地選擇的多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)（如結(jié)合水源地距離、水量、水質(zhì)、環(huán)境影響等）。*節(jié)流措施：分析礦區(qū)各用水單元的用水效率和需求，利用GIS可視化展示用水分布熱點(diǎn)。結(jié)合管網(wǎng)分析，識(shí)別漏損點(diǎn)。建議通過技術(shù)改造、定額管理、分質(zhì)供水等手段節(jié)水。*保水措施：針對(duì)受影響嚴(yán)重的水源地或生態(tài)敏感區(qū)，利用GIS緩沖區(qū)分析劃定保護(hù)范圍，提出禁止開采、建設(shè)隔離帶等保護(hù)措施。對(duì)于污染問題，利用GIS追蹤污染源，提出治理建議。*水權(quán)管理：如果存在水資源分配問題，可以利用GIS分析各區(qū)域的水資源承載能力，為水權(quán)分配和調(diào)度提供空間依據(jù)。5.