農田水利復習題

農田水利復習題名詞解釋題（共15題，每題3分）1.田間持水率2.作物需水系數3.灌溉保證率4.排澇模數5.地下水臨界深度6.渠道水利用系數7.灌溉水利用系數8.坡式梯田9.低壓管道輸水灌溉10.水肥一體化技術11.圩區聯圩并圩12.農田除澇設計標準13.農田降漬控制標準14.渠道防滲率15.輪灌制度名詞解釋參考答案1.田間持水率：指土壤中懸著毛管水達到最大量時的土壤含水率，是不受地下水位頂托影響的條件下，土壤排水2~3天后能夠穩定保持的最高含水率，通常以體積含水率或重量含水率表示，是確定農田灌水定額、分析土壤水分有效性的核心參數，北方旱作區壤土的田間持水率體積占比多在22%~30%區間。2.作物需水系數：指作物全生育期的總需水量與同期收獲的干物質產量（或經濟籽粒產量）的比值，反映作物生產單位干物質所消耗的水量，是衡量作物水分利用效率的核心指標之一，單位通常為m3/kg，當前我國黃淮海平原冬小麥的需水系數約為1~1.2m3/kg，高產水稻的需水系數約為0.8~1m3/kg。3.灌溉保證率：指多年灌溉設施能夠足額滿足作物灌溉用水需求的年數占統計總年數的比例，是灌區供水能力設計的核心依據，以百分比表示，我國現行《灌溉與排水工程設計規范》GB50288-2018明確規定，灌區規模越大、作物經濟價值越高，選取的灌溉保證率標準越高。4.排澇模數：指單位排澇面積上需要布設的排澇工程設計流量，單位通常為m3/(s·km2)，是排澇溝渠斷面設計的核心參數，主要受區域設計暴雨量、作物耐淹特性、下墊面產流特性三大因素影響。5.地下水臨界深度：指能夠避免土壤表層鹽分積累到危害作物生長程度的最小地下水埋深，數值上等于土壤毛管水上升高度與作物主要根系活動層深度之和，是北方鹽堿化灌區確定排漬深度、管控次生鹽漬化風險的核心控制指標。6.渠道水利用系數：指某一條固定渠道的末端凈出流量與渠道首端入流量的比值，反映該條渠道輸水過程中的水量損失控制水平，當前我國未做防滲處理的土渠，渠道水利用系數通常在0.6以下，做混凝土全斷面防滲的干渠，渠道水利用系數可提升至0.9以上。7.灌溉水利用系數：指灌區最終被作物根系層利用的凈灌溉水量與灌區渠首引入的總灌溉水量的比值，是衡量灌區整體節水水平的核心綜合性指標，我國2022年全國農田灌溉水有效利用系數平均值為0.576，高效節水灌區該數值可提升至0.85以上。8.坡式梯田：指在坡度相對較緩（通常小于15°）的坡耕地上，沿等高線布設攔蓄水土的地埂，逐步通過自然落淤、人工耕翻將坡地改造成臺階式平地的水土保持農田水利工程，相比水平梯田工程量減少40%以上，是丘陵旱作區推廣的保水保土措施。9.低壓管道輸水灌溉：指以低壓管道代替傳統土渠、明渠將灌溉水直接輸送到田間灌水點的工程技術，系統工作壓力通常控制在0.02~0.2MPa范圍內，相比傳統土渠輸水可減少沿途蒸發、滲漏損失30%以上，是我國北方井灌區應用最廣泛的高效輸水技術。10.水肥一體化技術：指將可溶性肥料溶解在灌溉水中，通過管道灌溉系統將水肥混合液直接輸送到作物根系附近的區域，實現水、肥同步按需供給的技術，相比傳統灌溉施肥模式可減少化肥施用量20%以上，節水30%以上，是設施農業、高值經濟作物種植區的主推技術。11.圩區聯圩并圩：指將南方河網圩區原本零散分布的小圩口合并為規模更大的圩區單元，統一布設圩堤、排澇泵站、控制建筑物的治理措施，可大幅減少圩區堤防長度，降低排澇設施重復建設成本，提升圩區整體防洪排澇能力。12.農田除澇設計標準：指農田能夠抵御的一定重現期的暴雨，在規定的排水時間內將產生的超額澇水排出田面、不造成作物減產的能力，我國常規農田的除澇設計標準為5~10年一遇，高標準農田除澇標準要求不低于10年一遇。13.農田降漬控制標準：指將作物根系層范圍內的土壤含水率控制在適宜區間內，將地下水位控制在作物允許的埋深以下的技術要求，對于旱作區，作物生長期內雨后1~3天要將地下水位降至0.5~1m以下，避免作物根系因漬害缺氧腐爛。14.渠道防滲率：指灌區完成防滲處理的渠道長度（或防滲控制的輸水體積）占灌區渠道總長度（或總輸水體積）的比例，是衡量灌區輸水環節節水改造覆蓋程度的核心指標，我國大型灌區續建配套改造項目要求干渠、支渠的防滲率不低于70%。15.輪灌制度：指當灌區灌溉用水資源總量不足、渠道設計流量有限時，將整個灌區劃分成若干個相對獨立的灌水單元，渠道按照預先制定的順序依次向各個灌水單元供水的灌水組織模式，可有效縮小下級渠道的設計斷面，降低工程投資。填空題（共20空，每空2分）1.《灌溉與排水工程設計規范》GB50288-2018規定，以水稻為主的灌區設計灌溉保證率宜選取____，以旱作為主的灌區設計灌溉保證率宜選取____。2.農田水分的三種基本存在形式為____、____、氣態水，其中僅能被作物吸收利用極少部分的是吸濕水。3.作物需水量的三類主流計算方法分別為水量平衡法、____、____。4.南方圩區農田治理常用的“三水”分開管控思路，指的是____、外河水、高區徑流分開調度，避免高水低排、客水侵圩增加排澇負擔。5.常規渠道防滲工程的五類常用材料分別為土料、水泥土、混凝土、____、____。6.我國鹽堿化灌區防控土壤次生鹽漬化的核心工程措施是構建“灌、____、____、管”四位一體的綜合管控體系。7.田間明渠灌溉系統的輸配水損失主要由____、____、蒸發損失三部分組成，其中占比最高的是滲漏損失。8.高標準農田建設要求，北方旱作區農田排漬設計標準為雨后3天內地下水位降至____埋深以下，南方稻作區水田的適宜滲漏速率控制在每天____區間，避免長期滯水造成稻田土壤次生潛育化。9.噴灌系統按照系統壓力來源可劃分為機壓式噴灌、____、____三類。10.農業水資源供需平衡分析中，常規需要統籌核算的三類水源分別為地表水、地下水、____，核心目標是實現區域地下水年開采量不超過____。填空題參考答案1.75%~95%、50%~75%2.吸濕水、毛管水3.蒸發皿參照法、作物系數法4.圩區內澇水5.瀝青混凝土、土工膜6.排、蓄7.滲漏損失、跑水損失8.0.8~1m、3~15mm9.自壓式噴灌、機壓-自壓組合式噴灌10.非常規再生水、地下水可開采量簡答題（共6題，每題10分）1.簡述農田水分三種基本存在形式對作物的有效性差異2.簡述作物灌溉制度確定的三類常用方法及其適用條件3.簡述各類主流渠道防滲技術的優缺點與適用場景4.簡述農田排澇系統的基本組成與各部分設計核心要點5.簡述南方圩區“高水蓄、中水控、低水排”治理思路的核心內涵6.簡述黃淮海井渠結合灌區實現地下水采補平衡的核心工程與管理措施簡答題參考答案1.農田水分的三種形式有效性差異如下：第一類是吸濕水，是被土壤顆粒表面分子力緊緊吸附的水分，土壤水勢低于-3.1MPa，常規作物根系的吸水能力無法突破分子力束縛，屬于對作物完全無效的水分，無法參與作物生理活動；第二類是毛管水，是填充在土壤毛管孔隙中的水分，受到毛管表面張力約束，可在毛管孔隙內自由移動，土壤水勢處于-0.05MPa~-3.1MPa區間，完全能夠被作物根系吸收利用，是對作物生長發育最核心的有效水分，其中毛管懸著水是旱作區作物的主要供水來源，毛管上升水是受地下水位影響區域的作物供水來源；第三類是氣態水，是土壤孔隙中以水蒸氣形態存在的水分，占土壤總含水量的比例不足0.1%，僅能在夜間低溫時凝結補充少量土壤表層水分，對作物的直接供水貢獻極低，但其運動特性會影響土壤的通氣性和田間局部小氣候。2.作物灌溉制度三類常用方法及適用條件如下：第一類是經驗匯總法，通過匯總區域多年灌區灌溉實踐經驗，結合本地降水、作物生長特性確定灌溉定額與灌水時間，該方法計算簡單、所需基礎數據少，適用于基礎觀測資料匱乏的新建小型灌區；第二類是田間試驗法，通過在灌溉試驗站布設不同灌水梯度的小區試驗，實測不同灌水模式下的作物產量、耗水規律，確定最優灌溉制度，該方法實測數據可信度高，是我國灌區灌溉制度制定的基礎依據，但是試驗周期長、成本高，不適用于臨時項目的快速測算；第三類是農田水量平衡模擬法，通過構建作物根系層土壤水量平衡模型，輸入逐旬降水、作物需水量、土壤參數等數據，逐年模擬土壤水分動態變化過程，推導符合灌溉保證率要求的灌溉制度，該方法模擬精度高，可適配不同氣候、土壤條件的灌區，適用于大中型灌區的精細化灌溉制度設計。3.主流渠道防滲技術的優缺點與適用場景如下：第一類是土料防滲，以素土、灰土作為防滲層材料，造價低廉，施工難度低，但是抗凍性差、允許流速低，長期運行容易出現凍脹破壞，僅適用于南方溫和地區的流量小于1m3/s的小型支斗渠；第二類是水泥土防滲，以水泥、本土土料混合壓實作為防滲層，造價僅為混凝土防滲的30%，防滲效果可達到混凝土防滲的70%，但是抗凍性仍有不足，適用于溫帶無嚴重凍害區域的中小型渠道；第三類是混凝土防滲，抗沖刷能力強、防滲效果優異、使用壽命可達30年以上，是當前大中型灌區骨干渠道的首選防滲技術，但是造價相對較高，在嚴寒區域需要配套設置凍脹變形縫，避免凍脹開裂；第四類是土工膜防滲，以聚乙烯、聚氯乙烯土工膜作為防滲核心層，外層布設保護層，造價低、自重輕、抗變形能力強，特別適用于地形地質條件復雜、不均勻沉降大的填方渠段；第五類是瀝青混凝土防滲，柔性好、抗凍融能力強，特別適用于嚴寒高海拔地區的高流速渠道，但是施工工藝要求高，造價偏高。4.農田排澇系統的基本組成與設計要點如下：排澇系統通常由田間集水溝網、干支排澇溝渠、排澇閘站、容澇滯澇區四個部分組成：第一部分田間集水溝網，布設深度要滿足降漬要求，間距根據土壤質地確定，砂土區間距可放寬至100m，黏土區間距縮小至30m，設計要點是能夠在1~2天內快速排除田面澇水；第二部分干支排澇溝渠，負責承接田間集水溝網匯集的澇水，輸送到容澇區或者排水承泄區，設計要點是要滿足不沖不淤的流速要求，優先依托原有天然河溝疏浚改造，減少新占土地；第三部分排澇閘站，當外河水位高于圩內田面高程時，通過動力抽排澇水，外河水位低于田面時開閘自排，設計要點是按照設計排澇模數確定總裝機流量，同時預留10%~15%的冗余系數保障安全；第四部分容澇滯澇區，利用灌區內部的閑置洼地、水塘調蓄超額澇水，核心要點是劃定管控范圍，禁止私自圍占滯澇容積。5.南方圩區“高水蓄、中水控、低水排”治理思路的核心內涵：高水蓄是指針對圩區地勢高于田面的上部坡地產生的高區徑流，不直接排入圩內農田區域，通過在坡地邊緣布設截流溝、塘壩，將這部分徑流攔蓄存貯起來，作為圩區的灌溉補充水源，既減少圩區的排澇壓力，又提升雨水資源化利用率；中水控是指針對圩區中部的種植核心區域，布設相對獨立的灌排控制單元，通過節制建筑物將圩內水位控制在適宜作物生長的區間，避免水位劇烈波動引發漬害，水稻區可根據生長階段靈活調整田面水位；低水排是指針對圩區地勢最低的易澇洼地區域，優先布設大排水能力的專用排澇通道，將低洼區域的澇水快速排出，避免局部長時間積水造成作物絕收。6.黃淮海井渠結合灌區地下水采補平衡的核心措施：工程層面，一是全面開展灌區節水改造，通過渠道防滲、低壓管灌、噴微灌等技術降低灌溉水損耗，減少地下水開采量；二是構建地表水、地下水聯合調度系統，豐水年份、汛期將地表引水通過專用回灌溝渠回補到地下含水層，提升地下水入滲補給量；三是優化調整灌區種植結構，縮減高耗水作物種植面積，推廣低耗水耐旱作物，降低區域總需水量。管理層面，一是嚴格落實地下水開采總量與水位雙控管理制度，為每眼農用機井安裝計量設施，制定階梯水價管控超采行為；二是建立灌區年度水資源調度方案，根據當年降水、地表水來水情況動態調整井灌、渠灌的用水比例，豐水年多用地表水少采地下水，枯水年適當動用部分地下水超采庫容；三是配套推進農田田面水系建設，提升區域汛期雨水入滲補給能力，逐步消化歷史遺留的地下水超采庫容，最終實現年地下水開采量等于年允許補給量的采補平衡目標。計算題（共3題，每題15分）1.某冬小麥種植區，土壤計劃濕潤層深度H=0.8m，土壤田間持水率體積占比θmax=28%，播前實測土壤體積含水率θ0=20%，作物生育期內允許的最小土壤含水率下限θmin為田間持水率的60%，已知冬小麥全生育期總需水量ET全=420mm，生育期內有效降雨量P有效=120mm，播前需要進行一次儲水灌溉，求播前灌水定額m1為多少m3/畝？若不考慮深層滲漏和地下水補給，試計算冬小麥全生育期內除播前水外，最多還能安排幾次灌水，每次最大灌水定額控制為多少？計算題1參考答案：播前灌水定額計算公式為：m=10000×H×(θmax-θ0)/15代入參數：m1=10000×0.8×(28%-20%)/15≈42.67m3/畝，常規取40~45m3/畝作為播前儲水灌水定額。生育期內允許土壤水分下限對應的體積含水率為28%×60%=16.8%，單次灌水的最大灌水定額為m2=10000×0.8×(28%-16.8%)/15≈59.73m3/畝，取60m3/畝。生育期累計凈灌溉需水量為420mm-120mm=300mm，折算為畝均水量為300×(1/1000)×(2000/3)=200m3/畝，扣除播前灌水補充的42.67m3/畝，剩余需補充水量為157.33m3/畝，最多可安排3次灌水，每次灌水定額約為50~55m3/畝，滿足灌溉制度要求。2.某灌區支渠設計凈流量為2.25m3/s，渠道沿途輸水損失流量為0.25m3/s，渠道沿程比降i=1/2000，斷面邊坡系數m=1.5，渠道糙率n=0.025，設計寬深比β=b/h=2，試用明渠均勻流公式計算渠道設計水深h、底寬b，驗證渠道流速是否滿足粉質壤土渠道允許不沖流速（0.6~1.0m/s）要求。計算題2參考答案：渠道設計毛流量Q=2.25+0.25=2.5m3/s，明渠均勻流公式為Q=AC√(Ri)，其中過水斷面面積A=(b+mh)h=(2h+1.5h)h=3.5h2，濕周χ=b+2h√(1+m2)=2h+2h√(1+1.52)=5.606h，