灌溉排水工程学复习资料.docx

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灌溉排水工程学复习资料

一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干后的括号内）。

1、旱作物的田间需水量是指（D）。

（A）蒸腾量+蒸发量+渗漏量（B）渗漏量+蒸腾量

（C）蒸发量+渗漏量（D）蒸腾量+蒸发量

2、对于干旱缺水地区，且以旱作物为主，按《灌溉排水工程设计规范》，灌区灌溉设计保证率P应取（B）。

（A）75-85%（B）50-75%（C）75-90%（D）25-50%

3、一次灌水单位面积上的灌水量是（A）。

（A）灌水定额（B）灌溉定额（C）灌水率（D）设计流量

4、目前常用的灌水方法有（A）、喷灌、微灌等。

（A）地面灌溉（B）沟灌（C）畦灌（D）淹灌

5、在进行灌溉时，土壤含水率的下限值通常取（A）。

（A）毛管断裂持水量（B）凋萎系数（C）田间持水量（D）最大分子持水量

6、从到田间持水量的土壤含水量是作物较容易吸收和利用的水。

（C）

（A）吸湿水（B）薄膜水（C）毛管水（D）重力水

7、沟灌一般适合于灌溉下列哪种作物（B）

（A）小麦（B）玉米（C）苜蓿（D）谷子

8、当灌区附近河流流量较大，水位不能满足要求时，一般采。

（A）

（A）有坝取水（B）无坝取水（C）集蓄取水（D）筑库取水

9、各种排水方法中，土地利用率最低的是：

（A）

（A）明沟排水（B）暗管排水（C）竖井排水（D）鼠道排水

10、在渠道水力计算时，如糙率选择比实际值小，渠道运行后可能会产生（A）

（A）泥沙淤积（B）冲刷渠床（C）与设计相同（D）水深减小

二、多项选择题（在每小题六个备选答案中选出二到六个正确答案，并将正确答案的序号填入题中的括号内，错选、多选、漏选均不得分）。

1、农作物的灌溉制度主要包括以下内容（BCDF）。

（A）灌溉面积（B）灌水定额（C）灌水次数

（D）灌水日期（E）作物种植比例（F）灌溉定额

2、渠道的设计流量是（AE）。

（A）毛流量（B）损失流量（C）净流量

（D）加大流量（E）正常工况下的最大流量（F）最小流量

3、影响作物需水量的主要因素包括（ABCDEF）。

（A）气象条件（B）土壤条件（C）灌溉措施

（D）耕作措施（E）作物生育阶段（F）排水措施

4、灌区渠系建筑物中，下面那些是交叉建筑物（BCDE）。

（A）分水闸　（B）渡槽（C）桥梁　

（D）倒虹吸（E）涵洞（F）跌水

5、目前常用的评估灌水质量的指标有（ABC）。

（A）田间灌水有效利用率（B）田间灌溉水储存率（C）田间灌水均匀度

（D）渠系水利用系数（E）需水模数（F）灌水方法

6、在对排水沟进行设计时，主要的设计参数包括（ACD）

（A）底坡（B）日常排水流量（C）糙率

（D）边坡系数（E）水深（F）沟深

7、灌水率常用的单位有（BE）

（A）m3/s（B）m3/（C）m2/s/km2

（D）m3/公顷（E）m3/亩（F）mm/d

8、引起渠道护面冻胀破坏的主要客观原因是（BCD）

（A）地面高程（B）地下水位（C）土质

（D）温度（E）施工质量（F）运行状况

9、目前常用的评估灌水质量的指标有（ABC）

（A）田间灌溉水有效利用率（B）田间灌溉水储存率（C）田间灌水均匀度　

（D）渠系水利用系数　（E）需水模系数　（F）　灌水方法

10、渠道设计时，常用横断面的形式有（ACEF）

（A）梯形（B）圆形（C）矩形

（D）三角形（E）弧底梯形（F）U型

三、名词解释（本题一律将答案写在答题纸上，写在本卷面上不得分）。

1、作物需水敏感期：

水分亏缺对作物产量影响最敏感最严重的生育时期称为作物需水敏感期或需水关键期。

2、凋萎系数:

当土壤含水量低于吸湿系数的~倍，土壤吸力在7～40×104Pa时（一般人为在15个大气压左右），土壤中的水分无法被作物吸收，作物发生永久性凋萎。

3、田间持水量：

土壤中悬着毛管水达到最大时的土壤含水量．包括全部吸湿水、膜状水和毛管悬着水。

4、作物水分生产函数：

是指农业生产水平基本一致的条件下，作物所消耗的水资源量与作物产量之间的关系。

作物水分生产函数为灌溉系统的规划设计或某地区进行节水灌溉制定优化配水计划提供基本依据。

5、灌溉制度:

物播种前（水稻插秧）及全生育期内灌水次数、灌水日期和灌水定额及其灌溉定额合成为灌溉制度，灌溉制度是灌区规划管理的依据，据此确定灌区建筑物规模和控制面积。

6、灌溉水利用系数:

是指在一次灌水期间被农作物利用的净水量与水源处总引进水量的比值。

它是衡量灌区从水源引水到田间作用吸收利用水的过程中水利用程度的一个重要指标，也是集中反映灌溉工程质量、灌溉技术水平和灌溉用水管理的一项综合指标，是评价农业水资源利用、指导节水灌溉和大中型灌区续建配套及节水改造健康发展的重要参考。

7、间歇灌溉：

又称波涌灌溉，是把灌溉水断续性地按一定周期向灌水沟（畦）供水，即水在第一次供水输入到灌水沟（畦）达一定距离后，暂停供水，然后过一定时间后，再继续供水，如此分几次间歇反复地向灌水沟（畦）供水的地面灌水新技术。

8、灌溉水利用系数：

实际灌入农田的有效水量和渠首引入水量的比值。

9、灌溉设计保证率：

灌区灌溉用水量在多年期间能够得足的机率。

一般用设计灌溉用水量全部获得满足的年数占计算总年数的百分比表示。

10、灌水定额：

指一次灌水单位灌溉面积上的灌水量。

11、渠道设计流量：

灌水时期正常工况下渠道通过的最大流量

12、排水模数：

单位时间、单位排水面积排出的水量。

四、填空题（请把正确答案直接填入题干空格内）

1、土壤水按其运动特性可分为吸着水、毛管水、重力水三类。

2、一般常用的灌溉取水方式有无坝取水、有坝取水、抽水取水、水库取水等四大类。

3、在对排水沟进行流量设计时，根据排水要求的不同，需要考虑排涝流量、排渍流量、日常排水流量等三种流量。

4、明渠均匀流的计算公式是

。

5、盐碱土冲洗脱盐的标准包括两个标：

脱盐土层的深度、脱盐土层的允许含盐量。

6、如果某地区的年均降水量小于200mm，则该地区属于干旱地区，属于常年灌溉地带。

7、对于干旱缺水地区，且以旱作物为主，按《灌溉排水工程设计规范》，灌区灌溉设计保证率P应取50-75％。

8、灌溉制度主要包括以下灌水定额、灌水次数、灌水日期、灌溉定额等四项内容。

9、与作物生长关系最密切的土壤水是毛管水。

10、排蒸比是指地下水排出的水量与地下水补给的蒸发蒸腾量的比值。

11、在天然河道上引水，通常将渠首布置在河道的凹岸一侧，其主要目的是引取表层较清水流，这主要应用了防止泥沙淤积渠口和底沙进入渠道，弯道横流作用原理。

12、田间灌水均匀度的计算公式是

，渠道水利用系数的计算公式是η渠道＝Q渠道净/Q渠道毛，明渠均匀流的计算公式是Q=

，灌水率计算公式是

。

五、简答题（每题5分，共计25分）

1、滴灌系统的堵塞及其处理方法。

（1）、滴灌系统堵塞的原因（2分）。

a、杂质引起系统物理堵塞。

造成堵塞的杂质主要有泥沙颗粒和部分有机杂物，由于使用的滴灌水没有处理或处理达不到规定的要求，使其随滴灌水进入滴灌系统，阻滞在支管或软管部位，导致整个滴落系统无法正常工作。

（分）。

b、用于滴灌的水过硬，碳酸盐含量偏高。

长期使这种水源，会在滴灌系统内管壁生成较多的水垢，在软管内壁生成较多的水垢，在软管内壁的水垢会堵塞出水孔，导致滴水不正常或无法滴水。

（分）。

c、栽培作物的根系和水中藻类及其他微生物进入滴灌系统后吸收滴灌软硬管中残存的水分和营养后大量繁殖，造成滴灌内壁被微生物覆盖造成堵塞。

（分）。

d、管道安装不严谨不密封会引起基槽中的泥沙被倒吸引起系统堵塞。

（分）。

（2）防止滴灌系统堵塞的方法（3分）。

a、在取水口用铁丝网（网眼－1厘米见方）作栅栏，拦去较大颗粒的悬浮泥沙和有机杂物，将取水口的上方加覆盖物防止杂物落入。

（1分）。

b、取水泵口用1－2层防虫网包裹泵口，滤去大于25目的泥沙及纤维物等。

（分）。

c、滴灌在使用一段时间后，需进行冲洗或把反冲。

冲洗时松开每条滴灌软管（滴灌带）尾端的握紧，开启消耗用清水冲洗整个系统，将滴灌内残留的杂物冲出，而反冲是指使用逆向水流对滴灌系统清洗，也是去除系统中杂物的一种方法。

（1分）。

d、及时清洗过滤器，发现滴头堵塞时及时更换。

（分）。

2、旋转式喷头的主要水力参数及影响因素。

答：

（1）射程（2分）。

影响喷头射程的因素：

工作压力和喷咀直径；压力增加，射程增加；压力一定时，喷嘴直径增加，射程增加；喷射仰角；28～32度时射程最远，通常为30度；转速，转速增加，射程减小。

一般1～3r/min（中），3～5r/min（远射程）；水舌形状，水舌掺气少则射程大，减少紊流，水流整直，加粉碎针可增加掺气，减小水滴直径，提高雾化度。

（2）水量分布（3分）。

工作压力:

压力适中，水量分布曲线近似于一个偏平的等角三角形；当压力过低时，由于水舌粉碎不足，水量大部分集中在远处，中间水量少，成“轮胎形”分布；当压力过高时，由于水舌过度粉碎，近处水量集中，远处水量不足。

（分）。

喷头的布置形式和间距:

一般由计算或者试验确定，设计时可参考设计手册;常用形式：

矩形分布、等腰三角形分布或正方形分布。

（分）。

风力风向:

逆风减少的射程要比顺风增加的射程大。

在布置喷头时，适当密布一些以抵消风的影响。

（分）。

水滴直径:

（分）。

①、喷头工作压力和喷嘴直径（雾化指标H/d）

②、粉碎机构

③、喷形状

3、渠道防渗有哪些作用渠道防渗工程措施有哪些基本类型。

（1）渠道防渗的作用

优点：

节水、节能，降低成本；提高输水速度；减少维护费用（淤积少、稳定、杂草少）；控制盐碱化。

（2分）。

缺点：

减少地下水补给；破坏生物多样性（水生动植物减少）；破坏环境（自净能力降低）。

（2分）。

渠道防渗工程措施的基本类型：

土料防渗；混凝土防渗（最常用形式）；砌石；砖砌；沥青（伸缩性，天荒坪蓄能电站用）；塑料等。

（1分）。

4、农田主要排水方式以及各自优缺点

答：

一般有水平排水、垂直（竖井）排水两种。

水平排水主要指明沟排水和地下暗管排水。

（1）竖井。

竖井的优点是排水效果好；地下水位降深大，特别适宜防止土壤次生盐碱化，可加大冲洗或灌溉水的入渗速度和淋洗作用，使土壤表层脱盐，且不易返盐；同时在旱涝相间出现的地区，抽水后等于腾出一个地下水库，雨涝季节能容纳较大的入渗水量，供旱季抽水，灌排结合（1或2分）。

缺点是能耗大，运行费用高；同时要有一定的水文地质条件；地下水矿化度高时，还要由排水沟系统排出灌区，增加了成本（1或2分）。

适用于水文地质条件较好，地下水水质能够用于灌溉的地区（1或2分）。

（2）明沟排水。

优点：

排水速度快（尤其是排地表水），排水效果好（1或2分）。

缺点：

工程量大，地面建筑物多、占地面积大、沟坡易坍塌且不易保持稳定，同时不利于交通和机械化耕作（1或2分）。

（3）暗管排水。

特点是排得快，降得深，与明沟排水相比，具有工程量小，地面建筑物少，土地利用率高，有利于交通和田间机械化作业等优点，并可避免因沟坡坍塌，沟深不易保持等缺陷。

与竖井排水相比，能有效解决水平不透水隔层排水问题（1或2分）。

缺点：

管道易堵塞，不易修理。

投资比明沟排水大，施工技术要求比明沟排水高（1或2分）。

5、灌溉管道系统规划布置的主要影响因素有哪些，及首部枢纽的组成及布置

（1）主要影响因素:

（2分）。

水源与灌区的相对位置

灌区的面积大小、形状和地形

作物的分布

耕作方向

灌溉季节的风速风向

（2）首部枢纽的组成及布置（3分）。

首部枢纽包括引水建筑物、泵站（或水泵机组）、沉沙、过滤设备、肥料和化学药剂注入设备、控制器、压力或流量调节器、阀门和测量设备等。

首部枢纽的位置的确定，要考虑水源的位置和管网布局方便。

6、什么是作物需水量如何确定作物田间需水量

答：

是指生长在大面积上的无病虫害作物，在最佳水、肥等土壤条件和生长环境中，取得高产潜力所需满足的植株蒸腾和棵间蒸发之和，又称为作物蒸发蒸腾量或腾发量（2或4分）。

确定作物需水量可以通过田间试验确定，也可以采用以气象因素为主的经验或半经验公式计算作物需水量。

计算作物需水量又可以分为两类：

一类是根据作物需水量与其影响因素之间的经验关系，直接计算出作物需水量的方法（2或3分）。

另一类是先计算参照作物的蒸发蒸腾量或潜在蒸发蒸腾量，再根据不同作物的实际情况及土壤实际含水率状况计算实际作物的需水量的半经验的方法（2或3分）。

7、为什么新疆是常年灌溉地区

答：

因为新疆处于干旱和半干旱区，全疆大部分地区年降水量不足200mm（2或3分），而年蒸发能力却达1000～3000mm以上（2或3分），在这里，天然降水不能满足农业需水需要，没有灌溉就没有农业（2或4分）。

因此，新疆是常年灌溉地区。

8、灌溉与排水研究的主要内容是什么

答：

（1）调节农田水分状况（1分或2分）。

调节农田水分状况的主要措施有：

①灌溉措施②排水措施（2或3分）。

（2）改变和调节地区水情（1分或2分）。

调节地区水情的主要措施有①蓄水保水措施②调水、排水措施（2或3分）。

9、控制地下水位的农田排水方法有哪几种，它们的优缺点和采用条件如何

答：

明沟、暗管、竖井三者都能起到排出地下径流，控制地下水位的作用。

它们的优缺点如下：

（1）竖井。

竖井的优点是排水效果好；地下水位降深大，特别适宜防止土壤次生盐碱化，可加大冲洗或灌溉水的入渗速度和淋洗作用，使土壤表层脱盐，且不易返盐；同时在旱涝相间出现的地区，抽水后等于腾出一个地下水库，雨涝季节能容纳较大的入渗水量，供旱季抽水，灌排结合。

缺点是能源大，运行费用高；同时要有一定的水文地质条件；地下水矿化度高时，还要由排水沟系统排出灌区，增加了成本（1或2分）。

适用于水文地质条件较好，地下水水质能够用于灌溉的地区（1或2分）。

（2）明沟排水。

优点：

排水速度快（尤其是排地表水），排水效果好（1或2分）。

缺点：

工程量大，地面建筑物多、占地面积大、沟坡易坍塌且不易保持稳定，同时不利于交通和机械化耕作（1或2分）。

在有排涝任务的地区，必须有明沟，可以排涝防渍相结合。

（3）暗管排水。

特点是排得快，降得深，与明沟排水相比，具有工程量小，地面建筑物少，土地利用率高，有利于交通和田间机械化作业等优点，并可避免因沟坡坍塌，沟深不易保持等缺陷。

与竖井排水相比，能有效解决水平不透水隔层排水问题（1或2分）。

缺点：

管道易堵塞，不易维修。

投资比明沟排水大，施工技术要求比明沟排水高（1或2分）。

在有防渍和治理盐碱化要求的地区，可以采用暗管排水。

10、灌溉系统包括哪些组成部分各起什么作用

答：

灌溉系统主要包括以下四个部分：

（1）输、配水渠道系统

（2）田间工程（3）渠系建筑物（4）退泄水建筑物。

其中输配水渠道起到向灌区农田供水的作用。

田间工程主要是将输送至田间的灌溉水均匀的分配到田间。

渠系建筑物主要起到分配水量、控制渠道水位、量测渠道过水流量、宣泄灌区多于水量以及便利交通等作用。

退泄水渠道主要起到定期冲刷和排放渠道段的淤沙、排泄入渠洪水、退泄渠道生育水量及下游出现工程事故时断流排水等，达到调节渠道流量、保证渠道及建筑物安全运行的目的。

六、计算题（本大题共2小题，共20分）

1、已知某渠道Q设=s，m=，i=，n=，V不冲=s，V不淤=s，试按水力最优断面计算过水断面尺寸。

解：

（1）根据m=，查教材表4-11得α0=。

（1′）

（2）计算水深：

（2′）

（1′）

（3）计算底宽:

=×=0.88m（1′）

为使施工方便，取b=。

（1′）

（4）校核流速：

ω=（+×）×=（1′）

V=

=0.72m/s（2′）

满足校核条件<<。

（1′）

所以，水力最优断面尺寸是：

b=，h=

2、冬小麦拔节期测定土壤含水率为%（占干土重的%），此时无降雨，地下水补给量可忽略不计。

已知计划湿润层深度为米，田间持水率%（占干土重%），土壤干容重为m3，此时日平均作物需水量为d，该生育阶段的允许最小土壤含水率下限为11%（占干土重%）。

试求

（1）几天后进行灌水

（2）灌水定额是多少

解：

（1）作物需水量E＝d＝亩·d

或E’=30m3/hm2·d

有效储水量W＝667Hγ（θ田－θ0）＝667×××（）＝（m3/亩）

或W’=100Hγ（θ’田－θ’0）=100×××=m3/hm2

T＝W／E＝／＝（d）

或T＝W’／E’＝／=（d）

（2）m=667Hγ（θ田-θmin）＝667×××（）＝56（m3/亩）

或m’=100Hγ（θ’田－θ’0）=100×××=843.75m3/hm2

七、论述题

1、试论述各灌水方法及其优缺点。

灌水方法一般是按照是否全面湿润整个农田和按照水输送到田间的方式和湿润土壤的方式来分类，常见的灌水方法可分为全面灌溉与局部灌溉两大类。

（1分）

（一）全面灌溉（9分）

灌溉时湿润整个农田根系活动层内的土壤，传统的常规灌水方法都属于这一类。

比较适合于密植作物。

主要有地面灌溉和喷灌两类。

（1分）

1．地面灌溉（4分）

水是从地表面进入田间并借重力和毛细管作用浸润土壤，所以也称为重力灌水法。

这方法是最古老的也是目前应用最广泛、最主要的一种灌水方法。

按其湿润土壤方式的不同，又可分为畦灌、沟灌、淹灌和漫灌。

（1）畦灌畦灌是用田埂将灌溉土地分隔成一系列小畦。

灌水时，将水引入畦田后，在畦田上形成很薄的水层，沿畦长方向流动，在流动过程中主要借重力作用逐渐湿润土壤。

（1分）

（2）沟灌沟灌是在作物行间开挖灌水沟，水从输水沟进入灌水沟后，在流动的过程中主要借毛细管作用湿润土壤。

和畦灌比较，其明显的优点是不会破坏作物根部附近的土壤结构，不导致田面板结，能减少土壤蒸发损失，适用于宽行距的中耕作物。

（1分）

（3）淹灌（又称格田灌溉）淹灌是用田埂将灌溉土地划分成许多格田，灌水时，使格田内保持一定深度的水层，借重力作用湿润土壤，主要适用于水稻。

（1分）

（4）漫灌漫灌是在田间不做任何沟埂，灌水时任其在地面漫流，借重力渗入土壤，是一种比较粗放的灌水方法。

灌水均匀性差，水量浪费较大。

（1分）

2．喷灌（4分）

是利用专门设备将有压水送到灌溉地段，并喷射到空中散成细小的水滴，象天然降雨一样进行灌溉。

其突出优点是对地形的适应性强，机械化程度高，灌水均匀，灌溉水利用系数高，尤其是适合于透水性强的土壤，并可调节空气湿度和温度。

但基建投资较高，而且受风的影响大。

（二）局部灌溉（12分）

这类灌溉方法的特点是灌溉时只湿润作物周围的土壤，远离作物根部的行间或棵间的土壤仍保持干燥。

为了要做到这一点，这类灌水方法都要通过一套塑料管道系统将水和作物所需要的养分直接输送到作物根部附近。

并且准确地按作物的需要，将水和养分缓慢地加到作物根区范围内的土壤中去，使作物根区的土壤经常保持适宜于作物生长的水分、通气和营养状况。

一般灌溉流量都比全面灌溉小得多，因此又称为微量灌溉，简称微灌。

这类灌水方法的主要优点是：

灌水均匀，节约能量，灌水流量小；对土壤和地形的适应性强；能提高作物产量，增强耐盐能力；便于自动控制，明显节省劳力。

比较适合于灌溉宽行作物、果树、葡萄、瓜类等。

（2分）

（1）渗灌渗灌是利用修筑在地下的专门设施（地下管道系统）将灌溉水引入田间耕作层借毛细管作用自下而上湿润土壤，所以又称为地下灌溉。

近来也有在地表下埋设塑料管，由专门的渗头向作物根区渗水。

其优点是灌水质量好，蒸发损失少，少占耕地便于机耕，但地表湿润差，地下管道造价高，容易淤塞，检修困难。

（1分）

（2）滴灌滴灌是由地下灌溉发展而来的，是利用一套塑料管道系统将水直接输送到每棵作物根部，水由每个滴头直接滴在根部上的地表，然后渗入土壤并浸润作物根系最发达的区域。

其突出优点是非常省水，自动化程度高，可以使土壤湿度始终保持在最优状态。

但需要大量塑料管，投资较高，滴头极易堵塞。

把滴灌毛管布置在地膜的下面，可基本上避免地面无效蒸发，称之为膜下灌。

（1分）

（3）微喷灌微喷灌又称为微型喷灌或微喷灌溉。

是用很小的喷头（微喷头）将水喷洒在土壤表面。

微喷头的工作压力与滴头差不多，但是它是在空中消散水流的能量。

由于同时湿润的面积大一些，这样流量可以大一些，喷洒的孔口也可以大一些，出流流速比滴头大得多，所以堵塞的可能性大大减小了。

（1分）

（4）涌灌涌灌又称涌泉灌溉。

是通过置于作物根部附近的开口的小管向上涌出的小良水流或小涌泉将水灌到土壤表面。

灌水流量较大（但一般也不大于220L/h），远远超过土壤的渗吸速度，因此通常需要在地表形成小水洼来控制水量的分布。

适用于地形平坦的地区，其特点是工作压力很低，与低压管道输水的地面灌溉相近，出流孔口较大，不易堵塞。

（1分）

（5）膜上灌膜上灌是近几年我国新疆试验研究的灌水方法，它是让灌溉水在地膜表面的凹形沟内借助重力流动，并从膜上的出苗孔流入土壤进行灌溉。

这样，地膜减少了渗漏损失，又和膜下灌一样减少地面无效蒸发。

更主要的是比膜下灌投资低。

（1分）

除以上所述外，局部灌溉还有多种形式，如拖管灌溉，雾灌等。

上述灌水方法各有其优缺点，都有其一定的适用范围，在选择时主要应考虑到作物、地形、土壤和水源等条件。

对于水源缺乏地区应优先采用滴灌、渗灌、微喷灌和喷灌；在地形坡度较陡而且地形复杂的地区及土壤透水性大的地区，应考虑采用喷灌；对于宽行作物可用沟灌；密植作物则以采用畦灌为宜；果树和瓜类等可用滴灌；水稻主要用淹灌；在地形平坦、土壤透水性不大的地方，为了节约投资，可选用畦灌、沟灌或淹灌。

各种灌水方法的优缺点如下表。

（包括下表共5分，文字表述2分，表格3分）