第一章农田水分状况和土壤水分运动
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《农田水利学》习题集
第六批一类课程建设
水利水电与建筑学院 2008 6 25
目
第一章
录
1．1 农田土壤有效含水量的计算............................................................................ 1 第二章 1．2 土壤入渗水量的计算........................................................................................ 3 2．1 用“以水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻耗水量 .................................... 4 2．3 小麦播前灌水定额计算.................................................................................... 6 3．1 灌灌水技术要素计算........................................................................................ 9 3．2 沟灌灌水技术要素计算.................................................................................... 9 3．3 喷灌强度计算.................................................................................................. 10 3．4 喷灌均匀系数计算...........................................................................................11 3．5 喷灌灌溉制度计算.......................................................................................... 13 3．6 固定式喷灌系统规划设计.............................................................................. 13 第四章 3．7 滴灌设计.......................................................................................................... 14 4．1 灌区总体规划.................................................................................................. 15 4．2 渠道水利用系数与渠系水利用系数的计算.................................................. 15 4．3 灌溉渠道工作制度的拟定.............................................................................. 16 4．4 灌溉渠道系统的流量推算.............................................................................. 17 第六章 4．5 土质渠床渠道断面的水力计算...................................................................... 21 6．1 灌溉取水枢纽型式与位置选择(解题示例) ................................................... 23 6．2 灌溉取水枢纽位置的选择.............................................................................. 27 6．3 无坝取水渠首工程的水力计算...................................................................... 28 田 间 7．1 大田蓄水能力计算.......................................................................................... 30 第九章 7．2 干旱地区防盐地下水排水沟深度与间距的确定.......................................... 31 9．1 用最大排模经验公式计算排水河道的设计流量.......................................... 32 排水沟道系统................................................................................................... 32 排 水............................................................................................... 30 灌溉水源和取水方式....................................................................................... 23 灌溉渠道系统................................................................................................... 15 灌水方法............................................................................................................. 9 2．2 用“以产量为参数的需水系数法”求棉花需水量 ............................................ 5 作物需水量和灌溉用水量................................................................................. 4
基本资料
1．2 土壤入渗水量的计算
某土壤经实验测定，第一分钟末的入渗速度 i1=6mm/min，α=0.4。 要求 运用土壤入渗（渗吸）经验公式计算 30min 内的入渗水量及平均入渗速度，以及第 30min 末的瞬时入渗速度。
I� i1 1�� t �� 1�� ，入渗速度 i � i1t
解：由考斯加可夫公式有入渗水量 所以 30min 内的入渗水量 30min 内的平均入渗速度
2．1 用“以水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻耗水量
基本资料
（1） 根据某地气象站观测资料， 设计年 4 月至 8 月 80cm 口径蒸发皿的蒸发量 （E0） 的观测资料见表 2-1-1。 2-1-1
月份 蒸发量 E0（mm）
4
182.6
5
E0
145.7
6
178.5
来自百度文库
7
198.8
8
201.5
（2）水稻个生育阶段的需水系数 α 值及日渗漏量，见表 2-1-2。 2-1-2
0．784 1．5
1．060 1．2
1．178 1．0
1．060 0．8
1．133 0．8
根据上述资料，推求该地水稻各生育阶段及全生育期的耗水量。 解： 4 月份日蒸发量 E′04=182.6/30=6.09mm/d 6 月份日蒸发量 E′04=178.5/30=5.95mm/d
生育阶段 月 起止日期 日 天数 阶段α 值 返青 4 26 8 5 3 分蘖 5 1 25 5 28
抜节孕 抽穗开 穗 花 5 18 6 6 16 15 6 30
E0
乳熟 7 1 10 7 10
黄熟 7 11 9 7 19
全生育 期 4 85 7
29 15 1．341 1．0
26 19
要求
日渗漏量（mm/a)
（2） 根据所给资料， 将含水率转换为以干容重的百分比及用空隙率体积的百分比表
Ｗ＝�Ｈ�
Wm ax � �H� m ax
Wmin � �H� min =667×0.8×9.5％=50.7m³/亩=760m³/ha=76mm
=667×0.8×30％=160m³/亩=2401m³/ha=240mm
①当土壤含水率以占干土重的百分比表示时：
�水
－水的容重，在一般情况下，纯水的容重为 1 t/ m³；
2
N－土壤孔隙率，即土壤中空隙体积与整个土壤体积之比。 其中：1m³/亩＝15 m³/hm² 1 m³/ hm² 1 m³/亩＝1.5 mm
＝1/15 m³/亩
1 m³/ hm²＝1/10 mm 1mm＝1/1.5 m³/亩 1mm＝10 m³/ hm²
农田水分状况和土壤水分运动......................................................................... 1
第三章
第七章
第一章 农田水分状况和土壤水分运动
1．1 农田土壤有效含水量的计算
基本资料
某冲积平原上的农田，1m 深以内土壤质地为壤土，其空隙率为 47％，悬着毛管水 计） ，土壤容重为 1.40t/m³，地下水面在地面以下 7m 处，土壤计划湿润层厚度定为 的最大含水率为 30％，凋萎系数为 9.5％， （以上各值皆按整个土壤体积的百分数
0.8 m。 要求
计算土壤计划湿润层中有效含水量的上、下限，具体要求有： （1）分别用 m³/亩，m³/ha 和 mm 水深三种单位表示有效含水量的计算结果； 示（只用 m³/亩表示计算结果） 解： 土壤计划湿润层有效含水量上限θ max=30％，下限θ min=9.5％ 当土壤含水率以占土壤体积的百分比表示时：
W＝�Hn� ��
� －计算面积，一般用亩（667 m²）或公顷（10000 m²） ，亦可取其他尺寸的面积；
� －按体积比计的土壤含水率，即土壤中的水分体积与整个土壤体积的比值；
� � －按重量比计的土壤含水率，即土壤中的水分重量与干土重量的比值；
� 土 －土壤容重（t/ m³）;
� �� －按空隙体积比计的土壤含水率，即土壤中的水分体积与空隙体积的比值；
// 由 W � �Hn� 且 Ｗ＝�Ｈ� 得
� // �
� n
所以以占空隙体积的百分比表示的土壤含水率为
// � � max // � � min
� max
n
� �
� min
n
30％/47％=63.8％
9.5％/47％=20.2％
提示： 计算土壤含水量的的方法有： 当土壤含水率以占土壤体积的百分比表示时
由
W � �H� 土
１
�水
�/
所以以占干土重的百分比表示的土壤含水率为
/ � � max � max / � � min � min
且 Ｗ＝�Ｈ� 得
�/ ��
�水 �土
�水 � � 土 9.5％/1.4=6.8％
�水 � � 土 30％/1.4=21.4％
1
②当土壤含水率以占空隙体积的百分比表示时：
I�
i�
第 30min 末的瞬时入渗速度
i30 � i1t �� � 6 � 30 �0.4 � 1.539 mm / min
I 76.96 � � 2.565mm / min 30 t
i1 1�� 6 t � � 30 (1�0.4) � 76.96mm 1�� 1 � 0.4
3
第二章 作物需水量和灌溉用水量
2) 当土壤含水率以占干土重的百分比表示时
W � � � H ��
�水
1
W � �H� 土
��
当土壤含水率以占空隙体积的百分比表示时
上列各式中的符号意义如下： W－土壤含水量，以若干面积上的立方米计，当 � 取亩时，则 W 之单位为 m³/亩； 当 � 取公顷时，则 W 之单位为 m³/ hm²； H－土壤计划湿润层深度（m） ；
第六批一类课程建设
水利水电与建筑学院 2008 6 25
目
第一章
录
1．1 农田土壤有效含水量的计算............................................................................ 1 第二章 1．2 土壤入渗水量的计算........................................................................................ 3 2．1 用“以水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻耗水量 .................................... 4 2．3 小麦播前灌水定额计算.................................................................................... 6 3．1 灌灌水技术要素计算........................................................................................ 9 3．2 沟灌灌水技术要素计算.................................................................................... 9 3．3 喷灌强度计算.................................................................................................. 10 3．4 喷灌均匀系数计算...........................................................................................11 3．5 喷灌灌溉制度计算.......................................................................................... 13 3．6 固定式喷灌系统规划设计.............................................................................. 13 第四章 3．7 滴灌设计.......................................................................................................... 14 4．1 灌区总体规划.................................................................................................. 15 4．2 渠道水利用系数与渠系水利用系数的计算.................................................. 15 4．3 灌溉渠道工作制度的拟定.............................................................................. 16 4．4 灌溉渠道系统的流量推算.............................................................................. 17 第六章 4．5 土质渠床渠道断面的水力计算...................................................................... 21 6．1 灌溉取水枢纽型式与位置选择(解题示例) ................................................... 23 6．2 灌溉取水枢纽位置的选择.............................................................................. 27 6．3 无坝取水渠首工程的水力计算...................................................................... 28 田 间 7．1 大田蓄水能力计算.......................................................................................... 30 第九章 7．2 干旱地区防盐地下水排水沟深度与间距的确定.......................................... 31 9．1 用最大排模经验公式计算排水河道的设计流量.......................................... 32 排水沟道系统................................................................................................... 32 排 水............................................................................................... 30 灌溉水源和取水方式....................................................................................... 23 灌溉渠道系统................................................................................................... 15 灌水方法............................................................................................................. 9 2．2 用“以产量为参数的需水系数法”求棉花需水量 ............................................ 5 作物需水量和灌溉用水量................................................................................. 4
基本资料
1．2 土壤入渗水量的计算
某土壤经实验测定，第一分钟末的入渗速度 i1=6mm/min，α=0.4。 要求 运用土壤入渗（渗吸）经验公式计算 30min 内的入渗水量及平均入渗速度，以及第 30min 末的瞬时入渗速度。
I� i1 1�� t �� 1�� ，入渗速度 i � i1t
解：由考斯加可夫公式有入渗水量 所以 30min 内的入渗水量 30min 内的平均入渗速度
2．1 用“以水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻耗水量
基本资料
（1） 根据某地气象站观测资料， 设计年 4 月至 8 月 80cm 口径蒸发皿的蒸发量 （E0） 的观测资料见表 2-1-1。 2-1-1
月份 蒸发量 E0（mm）
4
182.6
5
E0
145.7
6
178.5
来自百度文库
7
198.8
8
201.5
（2）水稻个生育阶段的需水系数 α 值及日渗漏量，见表 2-1-2。 2-1-2
0．784 1．5
1．060 1．2
1．178 1．0
1．060 0．8
1．133 0．8
根据上述资料，推求该地水稻各生育阶段及全生育期的耗水量。 解： 4 月份日蒸发量 E′04=182.6/30=6.09mm/d 6 月份日蒸发量 E′04=178.5/30=5.95mm/d
生育阶段 月 起止日期 日 天数 阶段α 值 返青 4 26 8 5 3 分蘖 5 1 25 5 28
抜节孕 抽穗开 穗 花 5 18 6 6 16 15 6 30
E0
乳熟 7 1 10 7 10
黄熟 7 11 9 7 19
全生育 期 4 85 7
29 15 1．341 1．0
26 19
要求
日渗漏量（mm/a)
（2） 根据所给资料， 将含水率转换为以干容重的百分比及用空隙率体积的百分比表
Ｗ＝�Ｈ�
Wm ax � �H� m ax
Wmin � �H� min =667×0.8×9.5％=50.7m³/亩=760m³/ha=76mm
=667×0.8×30％=160m³/亩=2401m³/ha=240mm
①当土壤含水率以占干土重的百分比表示时：
�水
－水的容重，在一般情况下，纯水的容重为 1 t/ m³；
2
N－土壤孔隙率，即土壤中空隙体积与整个土壤体积之比。 其中：1m³/亩＝15 m³/hm² 1 m³/ hm² 1 m³/亩＝1.5 mm
＝1/15 m³/亩
1 m³/ hm²＝1/10 mm 1mm＝1/1.5 m³/亩 1mm＝10 m³/ hm²
农田水分状况和土壤水分运动......................................................................... 1
第三章
第七章
第一章 农田水分状况和土壤水分运动
1．1 农田土壤有效含水量的计算
基本资料
某冲积平原上的农田，1m 深以内土壤质地为壤土，其空隙率为 47％，悬着毛管水 计） ，土壤容重为 1.40t/m³，地下水面在地面以下 7m 处，土壤计划湿润层厚度定为 的最大含水率为 30％，凋萎系数为 9.5％， （以上各值皆按整个土壤体积的百分数
0.8 m。 要求
计算土壤计划湿润层中有效含水量的上、下限，具体要求有： （1）分别用 m³/亩，m³/ha 和 mm 水深三种单位表示有效含水量的计算结果； 示（只用 m³/亩表示计算结果） 解： 土壤计划湿润层有效含水量上限θ max=30％，下限θ min=9.5％ 当土壤含水率以占土壤体积的百分比表示时：
W＝�Hn� ��
� －计算面积，一般用亩（667 m²）或公顷（10000 m²） ，亦可取其他尺寸的面积；
� －按体积比计的土壤含水率，即土壤中的水分体积与整个土壤体积的比值；
� � －按重量比计的土壤含水率，即土壤中的水分重量与干土重量的比值；
� 土 －土壤容重（t/ m³）;
� �� －按空隙体积比计的土壤含水率，即土壤中的水分体积与空隙体积的比值；
// 由 W � �Hn� 且 Ｗ＝�Ｈ� 得
� // �
� n
所以以占空隙体积的百分比表示的土壤含水率为
// � � max // � � min
� max
n
� �
� min
n
30％/47％=63.8％
9.5％/47％=20.2％
提示： 计算土壤含水量的的方法有： 当土壤含水率以占土壤体积的百分比表示时
由
W � �H� 土
１
�水
�/
所以以占干土重的百分比表示的土壤含水率为
/ � � max � max / � � min � min
且 Ｗ＝�Ｈ� 得
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�水 � � 土 9.5％/1.4=6.8％
�水 � � 土 30％/1.4=21.4％
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②当土壤含水率以占空隙体积的百分比表示时：
I�
i�
第 30min 末的瞬时入渗速度
i30 � i1t �� � 6 � 30 �0.4 � 1.539 mm / min
I 76.96 � � 2.565mm / min 30 t
i1 1�� 6 t � � 30 (1�0.4) � 76.96mm 1�� 1 � 0.4
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第二章 作物需水量和灌溉用水量
2) 当土壤含水率以占干土重的百分比表示时
W � � � H ��
�水
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W � �H� 土
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当土壤含水率以占空隙体积的百分比表示时
上列各式中的符号意义如下： W－土壤含水量，以若干面积上的立方米计，当 � 取亩时，则 W 之单位为 m³/亩； 当 � 取公顷时，则 W 之单位为 m³/ hm²； H－土壤计划湿润层深度（m） ；