第一章农田水分状况和土壤水分运动.doc

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年6月25日目 录第一章 农田水分状况和土壤水分运动311农田土壤有效含水量的计算312土壤入渗水量的计算5第二章 作物需水量和灌溉用水量621用“以水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻耗水量622用“以产量为参数的需水系数法”求棉花需水量723小麦播前灌水定额计算8第三章 灌水方法1131灌灌水技术要素计算1132沟灌灌水技术要素计算1133喷灌强度计算1234喷灌均匀系数计算1335喷灌灌溉制度计算1536固定式喷灌系统规划设计1537滴灌设计16第四章 灌溉渠道系统1741灌区总体规划1742渠道水利用系数与渠系水利用系数的计算1743灌溉渠道工作制度的拟定1844灌溉渠道系统的流量推算1945土质渠床渠道断面的水力计算23第六章 灌溉水源和取水方式2561灌溉取水枢纽型式与位置选择(解题示例)2562灌溉取水枢纽位置的选择2963无坝取水渠首工程的水力计算30第七章 田 间 排 水3271大田蓄水能力计算3272干旱地区防盐地下水排水沟深度与间距的确定33第九章 排水沟道系统3491用最大排模经验公式计算排水河道的设计流量34第一章 农田水分状况和土壤水分运动11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计），土壤容重为1.40t/m，地下水面在地面以下7m处，土壤计划湿润层厚度定为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m/亩，m/ha和mm水深三种单位表示有效含水量的计算结果；（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示（只用m/亩表示计算结果）解：土壤计划湿润层有效含水量上限max=30，下限min=9.5当土壤含水率以占土壤体积的百分比表示时：=6670.830=160m/亩=2401m/ha=240mm=6670.89.5=50.7m/亩=760m/ha=76mm当土壤含水率以占干土重的百分比表示时：由且得所以以占干土重的百分比表示的土壤含水率为30/1.4=21.49.5/1.4=6.8当土壤含水率以占空隙体积的百分比表示时：由且得所以以占空隙体积的百分比表示的土壤含水率为30/47=63.89.5/47=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2) 当土壤含水率以占干土重的百分比表示时 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m/亩；当取公顷时，则W之单位为m/ hm；计算面积，一般用亩（667 m）或公顷（10000 m），亦可取其他尺寸的面积；H土壤计划湿润层深度（m）；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；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；土壤容重（t/ m）;水的容重，在一般情况下，纯水的容重为1 t/ m；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：1m/亩15 m/hm 1 m/亩1.5 mm 1 m/ hm1/15 m/亩1 m/ hm1/10 mm1mm1/1.5 m/亩1mm10 m/ hm12土壤入渗水量的计算基本资料某土壤经实验测定，第一分钟末的入渗速度i1=6mm/min，=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。解：由考斯加可夫公式有入渗水量，入渗速度所以30min内的入渗水量30min内的平均入渗速度第30min末的瞬时入渗速度第二章 作物需水量和灌溉用水量21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。表2-1-1 某地蒸发量（E0）的观测资料月份45678蒸发量E0（mm）182.6145.7178.5198.8201.5（2）水稻个生育阶段的需水系数值及日渗漏量，见表2-1-2。表2-1-2 某地蒸发量（E0）的观测资料生育阶段返青分蘖抜节孕穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期起止日期月4 55 5 5 66 6 7 77 74 7日26 3 1 28 29 1516 301 10 11 19 26 19天数825181510985阶段值078410601341117810601133日渗漏量（mm/a)151210100808要求根据上述资料，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E04=182.6/30=6.09mm/d 5月份日蒸发量E04=145.7/31=4.70mm/d 6月份日蒸发量E04=178.5/30=5.95mm/d7月份日蒸发量E04=198.8/31=6.41mm/d 列表计算见下：生育阶段返青分蘖抜节孕穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期天数8251815109854月5天5月3天5月25天5月3天6月15天6月15天7月10天7月9天ET0（mm)44.53117.50103.3589.2564.1357.72476.48阶段值078410601341117810601133ET（mm)34.91124.55138.59105.1467.9865.39536.56渗漏量（mm)1230181587.290.20耗水量（mm)46.91154.55156.59120.1475.9872.59626.7622用“以产量为参数的需水系数法”求棉花需水量基本资料（1）棉花计划产量，籽棉300kg/亩。（2）由相似地区试验资料得，以产量为籽棉300kg/亩时，棉花需水系数K=1.37m/kg。（3）棉花各生育阶段的需水模比系数，见表2-2-1。表2-2-1 棉花各生育阶段的模比系数生育阶段返青分蘖抜节孕穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期起止日期月4 66 77 88 104 10日11 1011 67 2425 3011 30天数61264967203模比系数（求计算棉花各生育阶段需水量累计值。解：棉花全生育阶段需水量=1.37300=411 m/亩各生育阶段需水量计算过程见下表生育阶段苗期现蕾开花结铃吐絮全生育期起止日期月4 66 77 88 104 10日11 1011 67 2425 3011 30天数61264967203模比系数（段需水量（m/亩）53438220201397398411累计需水量（m/亩）534313563337.0241141123小麦播前灌水定额计算播前灌水的目的是使土壤在播种时的含水率适于发芽需要，并供给苗期蒸发蒸腾的需水；同时使最大计划湿润层内储存足够的水分，以便在作物根系深扎后使用。基本资料（1）土壤最大计划湿润层H=0.8m。（2）土壤平均孔隙率n=41.3(占土体)。（3）土壤田间持水率max=75.0 (占孔隙体积的百分比)。（4）播前土壤天然含水率，0=48.0(占孔隙体积的百分比)要求计算播前灌水定额。解：=66741.30.8（75.0-48.0）=59.5 m/亩24水量平衡方程式估算冬小麦全生育期的灌溉定额基本资料某灌区冬小麦全生育期田间需水量E=380m亩，设计降雨量P=150mm，降雨有效利用系数=0.8，全生育期地下水补给量K=30m亩。生育初期土壤计划湿润层的深度取0.3m，生育后期取0.8m。土壤孔隙率n=48(占土体)，田间持水率田=70(占孔隙体积的百分数)。在冬小麦播前进行灌溉，灌后使土壤最大计划湿润层范围内的含水率皆达到田间持水率，收割时可使土壤含水率降至田间持水率的80。要求用水量平衡法，估算冬小麦全生育期的灌溉定额M。解：根据水量平衡方程Wt-W0=Wr+P0+K+M-ET 式中ET=380 m亩，K=30m亩P0=P =1500.8/1.5=80 m亩Wr=667(0.8-0.3) 4870=112.056 m亩Wt-W0=6670.84856-6670.34870=76.20m亩M=Wt-W0-Wr-P0-K+ET=76.20-112.056-80-30+380=234.14208 m亩25北干旱地区春小麦灌溉制度设计图解法春小麦是一种小麦类型，春种夏收。我国春小麦主要在长城以北、六盘山以西地区种植，占全国麦田面积的1516。基本资料西北内陆某地，气候干旱，降雨量少，平均年降雨量117mm，其中37月降雨量65.2mm，每次降雨量多属微雨(5mm)或小雨(10mm)且历时短；灌区地下水埋藏深度大于3m，且矿化度大，麦田需水全靠灌溉。土壤为轻，中壤土，土壤干容重为1.48tm，田见持水量为28(干土重的百分数计)。春小麦地在年前进行秋冬灌溉，开春解冻后进行抢墒播种。春小麦各生育阶段的田间需水量，计划湿润层深度、计划湿润层增深土层平均含水率及允许最大，最小含水率(田间持水量百分数计)，如表2-5-1所列。0据农民的生产经验，春小麦亩产达300350kg时，生育期内需灌水56次，灌水定额为5060m亩。抢墒播种时的土壤含水宰为75(田间持水量百分数计)。要求用图解法制定春小麦灌溉制度。表2-5-1 春小麦灌溉制度设计资料表生育阶段播种分蘖分蘖拔节拔节抽穗抽穗成熟日期（日/月）21/330/41/520/521/58/69/614/7天数（d）41201936需水量（m/亩）248183112允许最大含水率（%）10010010090允许最小含水率（%）55556055计划湿润层深度（m）0.40.40.60.60.6计划湿润层增深土层平均含水率（%）65表2-5-2 春小麦生育期灌溉制度灌水次数12345合计灌水日期（日/月）23/411/523/53/622/6灌水定额（m/亩）5050506060270注 播前秋冬灌，抢墒播种第三章 灌水方法31灌灌水技术要素计算基本资料某灌区种植小麦，灌水定额m=50m亩，壤透水性中等。由土壤渗吸试验资料得知：第1小时内平均渗吸速度i0=150mmh，=0.5，地面坡度(畦田坡方向)为0.002。要求（1）计算灌水时间(h)；（2）选择畦田长度和宽度(m)； （3）计算入畦单宽流量L(sm)。解：（1）由可以得到m=50m亩=75mm灌水时间（2）根据壤透水性中等及地面坡度为0.002，选择畦田长度为70m，宽度为3m。（3）计算入畦单宽流量L(sm)。入畦单宽流量 L(sm)32沟灌灌水技术要素计算基本资料某地种植玉米，用沟灌法灌溉，土壤透水性中等，顺沟灌方向的地面坡度J=0003，采用灌水定额m=40 m亩。要求（1）确定灌水沟的间距、长度与流量；（2）计算灌水沟的灌水时间。解：（1）根据土质及地面坡度，选择灌水沟的间距为0.7m，长度为80m，流量为0.5L/s。（2）灌水定额m=40 m亩=60mm33喷灌强度计算基本资料已知某喷头流量为4mh，射程为18m，喷灌水利用系数取0.8。要求（1）求该喷头作全圆喷洒时的平均喷灌强度；（2）求该喷头作240扇形喷洒时的平均喷灌强度；（3）若各喷头呈矩形布置，支管间距为18m，支管上喷头间距为15m，组合平均喷灌强度又是多少？解：（1）喷头作全圆喷洒时=3.14182=1017.36m平均喷灌强度（2）喷头作240扇形喷洒时=240/3603.14182=678.24m平均喷灌强度（3）若各喷头呈矩形布置，支管间距为18m，支管上喷头间距为15m，组合平均喷灌强度又是多少？A有效=1815=270 m平均喷灌强度34喷灌均匀系数计算基本资料某次喷灌试验，雨量筒36个（66），呈方格网形均匀布置。雨量筒承接口直径为20cm。试验持续1h，各雨量筒承接水量，见表表4-2-1。表3-4-1 各雨量筒承接水量表雨量筒编号N0123456789承接水量W(ml)465682849083665246雨量筒编号N0101112131415161718承接水量W(ml)407086906452404453雨量筒编号N0192021222324252627承接水量W(ml)608289856056353037雨量筒编号N0282930313233343536承接水量W(ml)404563709372574238（1）列表计算各点的点喷灌强度；（2）计算平均喷灌强度；（3）计算喷灌均匀系数。解：（1）根据公式 列表计算各点的点喷灌强度见下表雨量筒面积=3.14202/4=314 cm雨量筒编号N0123456789承接水量W(ml)465682849083665246点喷灌强度（mm/h）1.46 1.78 2.61 2.68 2.87 2.64 2.10 1.66 1.46 0.48 0.16 0.67 0.73 0.92 0.70 0.16 0.29 0.48 雨量筒编号N0101112131415161718承接水量W(ml)407086906452404453点喷灌强度（mm/h）1.27 2.23 2.74 2.87 2.04 1.66 1.27 1.40 1.69 0.67 0.28 0.79 0.92 0.09 0.29 0.67 0.54 0.26 雨量筒编号N0192021222324252627承接水量W(ml)608289856056353037点喷灌强度（mm/h）1.91 2.61 2.83 2.71 1.91 1.78 1.11 0.96 1.18 0.03 0.67 0.89 0.76 0.03 0.16 0.83 0.99 0.77 雨量筒编号N0282930313233343536承接水量W(ml)404563709372574238点喷灌强度（mm/h）1.27 1.43 2.01 2.23 2.96 2.29 1.82 1.34 1.21 0.67 0.51 0.06 0.28 1.02 0.35 0.13 0.61 0.73 （2）计算平均喷灌强度n=36所以（3）计算喷灌均匀系数n=36所以喷灌均匀系数35喷灌灌溉制度计算基本资料已知某喷灌区种植大田作物，土质属中壤土，土壤适宜含水率的上、下限，分别为田间持水率与田间持水率的70。田间持水率为30(占土体积的百分数)，计划湿润层深度为0.6m。据试验，耗水高峰期日平均耗水强度为5mmd，灌溉期间平均风速小于3.Oms。要求计算大田作物喷灌的设计灌水定额与灌水周期。解：设计灌水定额 =0.6(30-21) =0.054m=54mm设计灌水周期36固定式喷灌系统规划设计基本资料华北某实验果园，面积95亩，种植苹果树共2544株，果树株距4m，行距6m，正值盛果期。园内有十字交叉道路，路边与第一排树的距离南北向为2m，东西向为3m。果园由道路分割成为4小区。详见1：2000果园规划图(图3-6-1)。该园地面平坦，土壤为砂壤土，果园南部有一眼机井，最大供水量60m/h，动水位距地面20m。该地电力供应不足，每日开机时间不宜超过14h。为了节约用水，并保证适时适量向果树供水，拟采用固定式喷灌系统。据测定，该地苹果树耗水高峰期平均日耗水强度为6mmd，灌水周期可取57天。该地属半干旱气候区，灌溉季节多风，月平均风速为25ms，且风向多变。该地冻土层深度06m。要求（1）选择喷头型号和确定喷头组合形式(包括验核组合平均喷灌强度（）是否小于土壤允许喷灌强度（）；（2）布置干、支管道系统(包括验核支管首、尾上的喷头工作压力差是否满足喷灌技术规范的要求，下称规范)；（3）拟定喷灌灌溉制度，计算喷头工作时间及确定系统轮灌工作制度；（4）确定干、支管管道直径，计算系统设计流量和总扬程。解：因为该试验果园土壤为砂壤土，查各类土壤允许喷灌强度值表的砂壤土的37滴灌设计基本资料某蔬菜地拟建滴灌系统，已知滴头流量为4L/h，毛管间距为1m，毛管上滴头间距为0.7m，滴灌土壤湿润比为80%，土壤计划湿润层深度为0.3m，土壤有效持水率为15%（占土壤体积的%），需水高峰期日平均耗水强度为6mm/d。要求计算滴灌设计灌水定额；计算设计灌水周期；计算滴头一次灌水的工作时间。 解：第四章 灌溉渠道系统41灌区总体规划基本资料泥河灌区位于张庄水库以东、泥河以北的丘陵地区，见地形图6-1-1所示。灌区土壤以中壤为主，覆盖着整个浅丘陵。地下水埋深一般在57m之间，滨河平地地下水埋深较浅，约23m。夏季常降暴雨，造成局部地面淹没。作物以水稻、小麦、棉花、玉米为主。灌溉水源取自张庄水库。水库水量充足，水质良好，无泥沙沉积渠道之患。水库最高灌溉水位26m，灌溉时保证水位不低于24m。要求进行灌区的总体规划，包括：（1）取水枢纽的位置及型式选择，（2）干渠及支渠线路的确定(要求干渠比降1：10000布置)，（3）自流灌区与扬水灌区范围的划分，（4）主要排水沟道定线。42渠道水利用系数与渠系水利用系数的计算基本资料某渠系仅由两级渠道组成。上级渠道长3.Okm。自渠尾分出两条下级渠道，皆长1.5km。下级渠道的净流量为Q下净=0.3ms。渠道沿线的土壤透水性较强(A=3.4，m=0.5)地下水埋深为5.5m。要求（1）计算下级渠道的毛流量及渠道水利用系数；（2）计算上级渠道的毛流量及渠系水利用系数。解：（1）下级渠道的净流量Q下n =0.3ms下级渠道输水损失系数下级渠道的损失流量Q下l =LQn =0.0621.50.3=0.028 msQ下毛= Q下n+Q下l=0.3+0.028=0.328 ms渠道水利系数（2）上级渠道的净流量Q下n =0.3282=0.656ms上级渠道输水损失系数下级渠道的损失流量Q下l =LQn=0.04230.656= 0.083 msQ下毛= Q下n+Q下l=0.656+0.083=0.739 ms渠道水利系数43灌溉渠道工作制度的拟定基本资料某斗渠控制4条农渠，各农渠控制的灌溉面积分别为农1=200亩，农2=250亩，农3=300亩，农4=150亩。该斗渠某次灌水的田间净流量为Q斗田净=0.06ms，灌水延续时间为9d。要求拟定该斗渠及所属各农渠可能采用的各种工作制度，算出每条农渠的田间净流量与灌水时间。解：斗渠控制的总面积为总=农1+农2+农3+农4=200+250+300+150=900亩（1）农渠采用的工作制度为续灌时 条农渠的田间净流量 灌水时间 所以Q农净1=0.06200/900=0.0133 msT农净1=90.0133/0.06=2day同理得Q农净2= 0.0167ms, T农净2=2.5dayQ农净3= 0.02ms， T农净1=3dayQ农净4= 0.01ms， T农净1=1.5day44灌溉渠道系统的流量推算基本资料某灌区渠系组成如图6-6-1所示。灌区面积2.91万亩，自水库取水，水源充足。干渠全长10.4km。在桩号8十400，8十800及10十400处分别为第一，第二和第三支渠的分水口，第一支渠与第三支渠的渠系布置型式、渠道长度、控制面积大小完全相同。第二支渠所属一至五斗斗渠渠系布置型式、渠道长度、控制面积大小完全相同，仅二支六斗的斗渠渠系与之不同。各条渠道的长度与控制面积如表6-6-1所示。第二支渠全长3.0km，二支一斗及二支二斗在1.4km处分水，二支三斗及二支四斗在2.2km处分水，二支五斗及二支六斗在3.0km处分水。灌区土壤透水性中等(A=1.9，m=0.4)，地下水埋深大于5m。灌区的设计灌水率值为0.35m(s万亩)，灌水延续时间为15d。田间水利用系数采用田二0.95。要求制定各级渠道的工作制度；推求支渠以下各级渠道及干渠各段的设计流量；计算各支渠的灌溉水利用系数及全灌区的灌溉水利用系数。解：渠道的工作制度采用续灌。第一支渠与第二支渠渠系布置形式、各级渠道长度及控制灌溉面积大小完全相同，故二者采用相同的工作制度。所以只计算第一支渠。一、农渠的计算（1）一支渠控制灌溉面积9000亩，一支渠下有三条斗渠，而每条斗渠有四条农渠一支渠设计田间净流量一支渠有三条斗渠，而每条斗渠有四条农渠所以每条农渠的田间净流量农渠的净流量其中L为最下游轮灌组灌水时渠道的平均工作长度，取农渠长度的一半进行估算。（2）二支渠控制灌溉面积11000亩，一支渠下有六条斗渠，而每条斗渠有四条农渠。一斗渠至五斗渠斗渠下每条农渠控制灌溉面积420亩，六斗渠下每条农渠控制灌溉面积675亩。二支渠设计田间净流量一斗渠至五斗渠六斗渠二、斗渠的计算（1）一支渠（2）二支渠一斗渠至五斗渠六斗渠三、支渠的计算（1）一支渠（1）二支渠四、干渠的计算（1）8+80010+400段全长1.6公里（2）8+4008+800段全长0.4公里（3）0+0008+400段全长8.4公里五、各支渠的灌溉水利用系数同理全灌区灌溉水利用系数45土质渠床渠道断面的水力计算基本资料某渠道设计流量Q=3.0m/s。灌溉水源取自河流。该河在灌溉季节水流含沙量=0.5kg/m，泥沙为极细的砂质粘土。加权平均沉降速度为2mm/s。渠道沿线土壤为重粘壤土，地面坡度为1：2500左右，渠道按良好的质量施工及良好的养护状况设计。要求设计渠道的断面尺寸。解：取i=1:2500，m=1，n=0.0225按公式（b+mh）h，计算断面尺寸并用公式校核渠道输水能力具体试算过程见下表：渠道过谁断面水利力要素bhAPRCQ算（Q算-Q）/Q2134.8280.62141.0551.942-0.35332108.6571.15545.5269.7862.2623145.8280.68641.7422.766-0.07831.56.757.2430.93243.9265.7250.90831.25.046.3940.78842.7163.8230.27431.14.516.1110.73842.2503.2740.09131.054.25255.9700.71242.0013.0150.005所以设计渠道断面尺寸为b=3m，h=1.05m。第六章 灌溉水源和取水方式61灌溉取水枢纽型式与位置选择(解题示例)基本资料某灌溉区范围如图5-1-1所示。灌区北面靠山，南面临河，地形北高南低，靠近河流断面10处的A点为灌溉区地面最高点。根据灌溉水位控制计算，在A点处的干渠水位为海拔“144.0m即可自流控制全灌区。表6-1-1 河流来水流量与灌区用水流量表 单位：m/s月份123456789101112河流最小流量35131215152823181612124灌区用水流量0035454545004520150灌区水位取自河流。图上所示河流各个断面间的距离皆为lkm。该河流在10号断面以上婉蜒于山区，河道水面比降为1：1000，两岸皆为高山，渠道只能沿河岸边布置，无其它线路可行。在10号断面以下，进入山麓平原，河道水面比降为1：2500。沿河地质条件无大差异，各处皆可选作坝址。设计年10号断面处河流最小流量和灌区逐月用水量，见表5-1-1。在10号断面处，当河流流量为12ms时，水位高程为海拔141.Om。根据灌区土质及水源含沙情况，干渠比降选在1：2000至1：10000范围内渠床皆不发生冲刷和淤积现象。要求根据上述资料，在流量分析及水位分析的基础上，选择渠首位置及型式，计算A点以上干渠的长度。如选择有坝取水方式，要求确定拦河坝的壅水高度，如选择抽水取水方式，要求确定抽水扬程。干渠渠首进水闸的水头扭失可按0.2m计算，干渠沿线可按无交叉建筑物考虑，不计集中的水位落差。此题为粗略计算，不要求考虑其他细节。解：1、流量分析根据本题所给出的“设计年灌区逐月用水量及10号断面处河流最小流量”值，已知河流各月的最小流量皆大于灌区用水流量。因此，不需对河流流量进行调节即可满足灌溉用水要求，故排陈了选择有库取水枢纽的必要性。2、水位分析在灌溉季节河流最小流量为12ms时，10号断面处河流的水位高程为141.0m，在1至10号断面间河流比降为11000，据此可推算出各断面处的水位高程，见表5-1-2。表6-1-2 河流水位高程推算表（10号断面以上） 断面号12345678910水位（m）15014914814714614514414314214110号断面以下河流比降为12500，据此可推算出10至13号断面处的水位高程，见表5-1-3。表6-1-2 河流水位高程推算表（10号断面以下） 断面号10111213水位（m）1410140614021382由表中看出在10号断面以下，不宜选作渠首位置。灌区最高点为A，在A处干渠水位为海拔144m时才能自流灌溉全灌区。初选引水干渠比降为12000，15000、18000及1lOOOO四个方案。引水干渠终点为A，沿河道布置。如果首选在10号断面上游，则可按干渠要求推算出1至10号断面处的水位高程，见表6-1-3。3、渠首位置与型式选择（1）无坝取水枢纽：从河床地形来看，在干渠沿河而行的左岸，便于利用横向环流作用以取水防沙，可以造作无坝取水枢纽位置的凹岸，但只有3、4、6、8、10号断面可选用，其他皆不适宜。从水位控制来看，只有在河流水位高于干渠要求水位之处才有可能选作渠首位置。现考虑渠首进水闸水头损失为0.2m，如干渠比降为l2000，则渠首位置必须选在3号断面处，如干渠比降为15000，18000及110000三种方案，则渠首位置可选在6号断面处。现将无坝取水枢纽的几种方案综合列入表6-1-4中。可以看出，如渠首位于6号断面，干渠比降为15000较为经济。（2）有坝取水枢纽，10号断面以上河流婉蜒于山区，各断面处皆可作为拦河壅水坝址，10号以下断面则不适宜。河流的左岸为凹岸，便于利用横向环流作用引水防沙，在此岸适宜的坝址有3、4、6、8、10号断面处，而各断面的取水条件则存在较大差异。其中3号断面处无论干渠比降如何，皆不需筑坝即可自流引水；在4、6号断面处，只有干渠比降为12000时才需筑坝；在8号断面处，无论干渠比降如何，皆需筑坝壅高水位后才能自流引水；在10号断面处，不需修建引水干渠，但需筑坝将河水壅高3.2m后才能自流引水。各方案数据，见表6-1-5。表6-1-3 各断面处干渠要求的水位 单位（m）干渠比降断 面 号123456789101/200014851480147514701465146014551450144514401/500014581456145414521450144814461444144214401/800014512514501448751447514462514451443751442514412514401/100001440144814471446144514451443144214411440表6-1-4 无坝取水枢纽方案比较表 方案号数渠首位置干渠比降干渠长度（m）河流水位（m）干渠水位（m）干渠要求的河流水位（m）3号断面1/20007000148147514776号断面1/50004000145144814506号断面1/80004000145144514476号断面1/10000400014514441446表6-1-5 有坝取水枢纽方案比较表 方案号数渠首位置干渠比降干渠长度（m）河流水位（m）干渠水位（m）要求拦河坝抬高的水位（m）4号断面1/20006000147147026号断面1/20004000145146128号断面1/20002000143145228号断面1/500020001431444168号断面1/80002000143144251458号断面1/10000200014314421410号断面-0141144032(3)扬水取水枢纽：在4、6、8、10各断面处作为抽水取水枢纽位置时，抽水扬程与有坝取水枢纽拦河坝壅水高度相同，引水干渠长度亦然。在10号断面以下各处，虽然都可选做抽水枢纽位置，但越往下游河水水位越低，渠道要求的水位越高，抽水扬程越大，干渠越长，且需填方越多。故在10号断面以下，越往下游兴建扬水站的可能性就越小。62灌溉取水枢纽位置的选择基本资料基本资料同习题6-1，与其不同的有以下几点：在10号断面以上，河流比降为1500；在7号断面处有一险滩，水位集中降落1.5m，灌区最高点为A，在A处当干渠水位为海拔146.3m时，才能自流灌溉全灌区。要求取干渠比降为11000，渠首进水闸过闸水头损失为0.2m，采用无坝取水枢纽时，试分析渠首位置宜选在何处。解：1、流量分析根据本题所给出的“设计年灌区逐月用水量及10号断面处河流最小流量”值，已知河流各月的最小流量皆大于灌区用水流量。因此，不需对河流流量进行调节即可满足灌溉用水要求，故排陈了选择有库取水枢纽的必要性。2、水位分析在灌溉季节河流最小流量为12ms时，10号断面处河流的水位高程为141.0m，在1至10号断面间河流比降为1500，在7号断面处有一险滩，水位集中降落1.5m，据此可推算出各断面处的水位高程，见表5-2-2。表6-2-1 河流水位高程推算表（10号断面以上） 断面号12345678910水位（m）160515851565154515251505148514514314110号断面以下河流比降为12500，据此可推算出10至13号断面处的水位高程，见表6-2-2。表6-1-2 河流水位高程推算表（10号断面以下） 断面号10111213水位（m）1410140614021382由表中看出在10号断面以下，不宜选作渠首位置。灌区最高点为A，在A处干渠水位为海拔146.3m时才能自流灌溉全灌区。取引水干渠比降为11000。引水干渠终点为A，沿河道布置。如果首选在10号断面上游，则可按干渠要求推算出1至10号断面处的水位高程，见表6-2-3。表6-2-3 各断面处干渠要求的水位 单位（m）干渠比降断 面 号123456789101/100015531543153315231513150314931483147314633、渠首位置与型式选择（1）无坝取水枢纽：从河床地形来看，在干渠沿河而行的左岸，便于利用横向环流作用以取水防沙，可以造作无坝取水枢纽位置的凹岸，但只有3、4、6、8、10号断面可选用，其他皆不适宜。从水位控制来看，只有在河流水位高于干渠要求水位之处才有可能选作渠首位置。现考虑渠首进水闸水头损失为0.2m，如干渠比降为l1000，则渠首位置必须选在6号断面处。表6-2-4 无坝取水枢纽方案比较表 方案号数渠首位置干渠比降干渠长度（m）河流水位（m）干渠水位（m）干渠要求的河流水位（m）6号断面1/1000400015051503150563无坝取水渠首工程的水力计算基本资料某灌区，采用无坝引水渠首工程自河流引水灌溉农田，设计引水流量Q引=32ms。渠首处渠道要求水位为53.82m，渠底高程为51.57m，河流临界期最低水位54.5m,相应流量130.0ms。渠首处河底高程为51.0m，河流水位流量关系曲线如图5-3-1所示。当河流流量为lOOms左右时，河流流速为1.1ms。要求：确定取水闸闸前水位及闸孔尺寸。解： （1）因引水比较大，考虑取水口河水位的降落影响取水口前的水位要比取水口下游水位低公式中引水比k=Q/Q1=32/130，v2=1.1msQ1-Q=130-32=98 ms，查河流水位水位流量关系曲线图得x2=54.05m所以闸前设计水位（2）上游设计水位取为54.5m，相应流量为130 ms，先判别宽顶堰堰流流态hs=53.82-51.57=2.25 mH=54.5-51.57=2.93 m所以过闸水流流态为淹没宽顶堰堰流上游水深H1=2.93m，假设引水角为90所以查宽顶堰淹没系数值表得=0.984，此宽顶堰为无坎宽顶堰，故侧收缩系数=1.0，流量系数m=0.385闸孔总净宽第七章 田 间 排 水71大田蓄水能力计算基本资料某地区地形平坦，暴雨集中，易发生沥涝。某次暴雨量为P=280mm，降雨历时为24h。该次暴雨前地下水埋深为1.3m，雨后年许的地下水最小埋深为0.5m。经勘察，该地区平均土壤空隙率为50，平均最大持水率为65(占空隙体积的百分比)，降雨前地下水位以上土层平均含水率为40(占空隙体积的百分比)。经测定，该地区土壤渗吸速度特征为：第一分钟末的渗吸速度=4.5mm/min,a=0.6。根据该地区农业生产计划，要求田间淹水时间不得超过1.5d。要求计算该地区的大田蓄水能力，发生该次暴雨后，在允许的淹水时间内，能渗入土壤的水量为多少?这些水量是否能蓄得下?应从田间排走的水量为多少?如雨前土壤含水率为55(占空隙体积的百分比)，则又如何?解：渗入量1、若雨前土壤含水率为40蓄水能力=H(max-0)+ H1(s-max) = 1.3（6540）50+0.8（10065）50 =0.3025m=302.5mm2、若雨前土壤含水率为55蓄水能力=H(max-0)+ H1(s-max) = 1.3（6555）50+0.8（10065）50 =0.205m=205mm因为P所以需排除的地面水量为C= P- =280-205=75mm72干旱地区防盐地下水排水沟深度与间距的确定基本资料某灌区处于干旱地区，蒸发量很大，降雨极少，灌溉水的深层渗漏是地下水的主要补给来源，其补给强度为0.002md，土壤渗透系数为1.2md，不透水层埋深9.8m，地下水临界深度1.8m。要求设计田间排水沟的深度与间距，以控制地下水位，防止土壤次生盐碱化。解：取排水沟深度为2.5m，第九章 排水沟道系统91用最大排模经验公式计算排水河道的设计流量基本资料某排水河道位于低洼易涝平原区，流域面积200km，该地区5年一遇设计1日暴雨的点雨量为1O5mm。根据水文分析该地区设计最大排模经验公式为： m（skm）要求计算5年一道的最大排水模数及排水河道的设计流量。解：1、由设计降雨量求设计径流深由表查得点面关系折算系数为0.992，设计面雨量=0.992105=104.16mm；查面积与前期影响雨量关系表得到前期影响雨量Pa=49.6所以P+Pa=104.16+49.6=153.76查（P+Pa）与径流深R关系表得到径流深为37mm设计流量Q=0.198200=39.6m/sAs of Microsoft Internet Explorer 4.0, you can applmultimedia-style effects to your Web pages usi