灌溉排水工程学试卷2

课程试卷（2）

一、填空（每空1分，共20分）

1、理论上介于田间持水量与凋萎系数之间的土壤水分都可以被作物吸收。一般认为农田灌溉水分上限是（田间持水量），下限是（毛管断裂量）。

2、影响作物需水量的因素主要包括（作物因素）、（气象因素）、（土壤因素）及（农业技术）。

3、渠道工作制度有（续灌）及（轮灌）两种。

4、按照挖填程度不同，可将明渠横断面结构分为（挖方渠道断面结构）、（填方渠道断面结构）、及（半挖半填渠道）。

5、农作物对排水的基本要求为（除涝）、（防渍）、（控制土壤盐碱化）及（农耕要求）。

6、斗、农级排水渠沟网主要有（沟—渠—路）、（沟—路—渠）及（路—沟—渠）三种基本布置形式；其内部条田田间灌溉网可根据不同地形布置为（纵向布置）与（横向布置）。

二、简答题（每题10分，共50分）

1、试述垂直一维流情况下土壤水分入渗的过程、特点及相应的计算公式。

答、入渗过程：当入渗前土壤的初始含水率θ

很小时，地面维持有薄水层

的初始入渗速度i

1

很大，地面处的土壤含水率在很短时间内就接近土壤的饱和

含水率θ

s

。随着入渗时间的延长，由于入渗路径加长，从地面到入渗锋面的水

势梯度逐渐减小，所以入渗速度i

t 也不断地减小，最后趋于一稳定值i

f

，它接

近于该种土壤的渗透系数K。

入渗特点：土壤入渗过程可以分为渗吸阶段和渗透阶段；渗吸阶段入渗速率i

t

随着入渗时间加大不断减小，渗吸阶段为非稳定流阶段；渗透阶段为稳定流阶

段，入渗速度i

t 为稳定值i

f

。

计算公式：渗吸阶段计算土壤水分入渗速度与入渗量的公式可用考斯加可夫

公式或非饱和流情况下的达西公式—考斯加可夫公式：i

t =i

1

*t-α；渗透阶段计算

土壤水分入渗速度与入渗量可采用饱和水流情况下的达西公式。

2、确定灌溉制度有哪几种方法？如何根据农田水量平衡方程式确定旱作物的灌溉定额、灌水定额及灌水时间。

答、灌溉制度的确定方法主要有：（1）根据群众丰产灌水经验确定作物灌溉制度；（2）根据灌溉试验资料制定灌溉制度；（3）根据作物的生理、生态指标制定灌溉制度；（4）按水量平衡原理分析制定灌溉制度。

农田水量平衡方程式为：W

t -W

=W

T

+P

+K+M-ET；

若某时段内没有灌溉也没有降雨，土壤计划湿润层也无变化；随着时间推移，土壤储水量将降至下限，其水量平衡方程可写为：Wmin=W0+K-ET。若时段初土壤

储水量为W

0，则由Wmin=W

o

+K-ET可以推算下次灌水的时间间隔：t=（W

o

-Wmin）/

（e-k）；推算时段末的灌水定额m为：m= Wmax- Wmin=H（θmax-θmin）。

同理，可以由水量平衡方程式推求作物全生育期各时段不同情况下的灌水时间间隔和灌水定额，从而进一步确定该作物的灌溉定额。

3、试述灌水方法的主要类别及主要特点。

答、我国目前主要的灌水方法有：

（1）地面灌水方法；优点：操作简便、运行简洁；整体经济投资小，土壤储水量大。

缺点：地形高差变化均匀，前期使用劳动力较多；灌溉水使用量大。

（2）喷灌灌水方法。优点：省水、增产、省工省地、适应性强，可以结合施肥、喷药等同时进行，有利于实现灌水机械化和自动化。

缺点：需要一定量的压力管道和动力机械设备，能源消耗量大；初期投资大，运行维修费高，技术性强，需有一定的技术人员操作和管理；喷灌受风的影响大。

（3）微灌灌水方法。优点：省水、节能，对土壤和地形适应性强；增产幅度大、品质好，还可以利用咸水灌溉。

缺点：灌水器孔径小，易被水中杂质堵塞；因湿润局部土壤，可能导致作物根系向水性生长，对调节田间小气候的作用不明显；另外，微灌系统需要管道及灌水器较多，投资较高。

（4）渗灌灌水方法。优点：不破坏土壤结构，为作物提供良好的土壤水分状况；地表土壤湿度低，可减少地面蒸发；可减少占地，便于同时进行灌水和农事活动；省水、效率高；灌溉系统流量小，压力低，动力消耗少，节约资源。

缺点：表层土壤湿度较差，不利于作物种子发芽和幼苗生长；投资高，施工复杂，管理维修困难；易产生深层渗漏。

4、简述农作物对排水的基本要求。

答、（1）除涝排水要求。规定时间内将一定标准的暴雨所产生的地表径流排除，使作物淹水深度和淹水时间控制在不影响作物正常生长的允许范围之内。

（2）降渍排水要求。注意不同作物的设计排渍深度不同。

（3）治盐要求。地下水临界深度与气候、地下水矿化度、土壤质地有关；地下水矿化度大，土壤质地轻，则地下水临界深度应大。

（4）农耕要求。为了适于农业耕作，需要农田土壤保持在一定含水量以下。

5、试述喷灌系统的设计原理与方法。

答、喷灌系统的设计原理与方法主要有：（1）收集基本资料。通过现场调查，收集必要的地形、土壤、水源、气象、能源及动力机械等有关资料。（2）喷头选型与喷点布置。（3）喷灌水力设计。水力设计包括：初步确定干管管径、管道水力损失计算、支管水力设计及干管水力设计等。

三、计算题（每题15分，共30分）

1、经测定某灌区土壤干容重为1.41g/cm3，田间持水量为23%（重量比），冬小麦拔节期计划湿润层为0.6m，日耗水量为3mm，土壤水分下限为70%田间持水量，假定土壤初始含水率为20%（重量比），问在无雨情况下还需多少天应进行灌溉？其灌水定额为多少？

=0.8.试求：（1）该喷头作全

2、已知某喷头流量为4m3/h，射程为18m，η

水

园喷洒及240度扇形喷洒时的平均喷灌强度；（2）若碰头呈矩形布置，支管间距为18m，喷头间距为15m，求其组合喷灌强度。