灌溉排水新技术.doc

中央广播电视大学人才培养模式改革与开放教育试点灌溉排水新技术形成性考核册答案学生姓名： 学生学号： 分校班级： 中央广播电视大学 编制使 用 说 明本考核册是中央广播电视大学水利水电工程专业（以下简称水工专业）“灌溉排水新技术”课程形成性考核的依据，与灌溉排水新技术教材（徐建新主编，中央广播电视大学出版社出版）配套使用。形成性考核是课程考核的重要组成部分，是强化和调节教学管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学习者综合素质能力的重要保证。“灌溉排水新技术”课程是中央广播电视大学水利水电工程专业(专科起点本科)限选专业课，是研究土壤水分状况和地区水情变化规律及其调节措施，消除或减轻水旱灾害，利用灌排新技术为工农业生产服务的课程。其主要任务是通过本课程的学习，使学生掌握现代节水灌溉基本理论与技术，低产田改造和灌区管理新技术，具备从事现代灌排工作的基本技能。本课程紧密联系灌区建设实际。同时，由于我国灌溉排水新技术的研究不断深化，以及节水工程不断发展，课程相关内容具有不断更新的特点。另外，灌溉排水新技术所涉及的知识范围很广，除了工程技术，还涉及水力学、水资源管理科学等多个学科，课程内容也比较多，给学习带来一定困难。形成性考核有助于学员理解和掌握本课程的基本概念、基本理论、基本方法，有助于学员抓住课程重点，着重掌握和理解实用性的内容。同时，形成性考核对于全面测评学员的学习效果，督促和激励学员完成课程学习，培养学员自主学习和掌握知识的能力也具有重要作用。本课程以计分作业方式进行形成性考核。全部课程要求完成4次计分作业，分别对应于文字教材的12章、3章、46章和79章。学员应按照教学进度及时完成各次计分作业。每次计分作业满分为100分，由教师按照学员完成作业的情况评定分数，并按4次作业的分数计算学员的计分作业总成绩。因各次作业量不同，应按4次作业的加权平均分数计算总成绩（即形成性考核成绩），计算公式为：形成性考核成绩= 计分作业总成绩= 第1次作业分数0.3 + 第2次作业分数0.3 + 第3次作业分数0.3+ 第4次作业分数0.1形成性考核成绩占课程总成绩的20%，终结性考试成绩占课程总成绩的80%。课程总成绩满分为100分，60分为及格。姓 名： 学 号： 得 分： 教师签名： 灌溉排水新技术 作业一本次作业对应于文字教材1至2章，应按相应教学进度完成。一、问答题（简要回答，每题2分，共40分）1、水对作物的生理作用主要表现在哪些方面？答：水对作物的生理作用，主要表现在以下5个方面：1) 细胞原生质的重要成分2) 光合作用的重要原料3) 一切生化反应的介质4) 溶解和输送养分5) 保持作物体处于一定形态2、简述水对作物的生态作用。答：作物从种子发芽到新种子成熟的一生中，其生长发育状态与水有着十分密切的关系。大多数休眠种子必须吸收足够的水分才能恢复生命活动。土壤含水量的多少，直接影响根系的发育。土壤水分状况也明显地影响作物茎叶的生长。十分对作物生长有一个最高、最适和最低的基点。只有在最适范围内，才能维持作物的水分平衡，保证作物生长发育良好。土壤含水量对各种生理活动的影响是不一致的。大多数作物的生长最适含水量较高，蒸腾最适合土壤含水量较低，而同化的最适含水量则更低。所以当土壤有效水分减少时，对生长的影响最大，其次是蒸腾，再次是同化。土壤含水量还影响作物的产品质量3、水对改善作物生态环境的作用有哪些？ 答：对改善生态环境的作用有:1) 以水调气2) 以水调温3) 以水调肥4) 改善农田小气候5) 提高耕作质量和效率6) 其他要求农业生产中的许多农技措施都需要与灌溉和排水有机地结合起来进行。4、何谓作物蒸腾？有何作用？答：作物吸收的水只有很小一部分（不足1%）用于组成植物体，其余绝大部分（99%以上）均通过蒸腾作用以气态形式散发到外界大气中。这种水分散失固然在物理上属于蒸发现象，但因同时受作物本身的控制和调节，比普通水面蒸发复杂得多，故为区别起见，命名为蒸腾。作物蒸腾的作用：首先，蒸腾是作物吸收和转运水分的主要动力；第二，蒸腾作用引起的上升液流能使进入作物的各种矿物盐类分配到各个部位；第三，每蒸腾1g（20C）水需消耗2450J的热量，故借此可调节作物体内温度。5、衡量作物蒸腾作用强弱的表示方法有哪几种？答：衡量作物蒸腾强弱的表示方法有以下三种：1) 蒸腾速率。是指作物在一定时间内单位叶面面积蒸腾的水量，一般用每小时每平方米叶面蒸腾水量的克数表示。2) 蒸腾系数。是指作物制造1g干物质所需要的水分克数。作物蒸腾系数越大，其利用水分的效率越低。3) 蒸腾速率。是指作物每消耗1kg水所形成的干物质克数。蒸腾效率是蒸腾系数的倒数。6、如何对土壤水进行分类？答：根据作用力的类型和被作物利用的难易程度, 常把土壤水中的液态水划分为以下几种类型：1) 吸湿水与膜状水（束缚水）a) 吸湿水具有固态水的性质，对作物生长基本无效。b) 膜状水膜状水的一部分可被植物吸收利用。2) 毛管水毛管水所收的吸持力远小于植物根系的吸水力，因而可全部被吸收利用。3) 重力水重力水在根系分布层停留时间很短，所以对植物的吸收作用并无多大意义。7、何谓土壤水分常数？有哪几种？答：将土壤水的数量和形态联系起来的特征含水量，成为土壤水分常数。包括最大吸湿量、最大分子持水量、田间持水量、饱和含水量和调萎系数8、何谓土壤水分的有效性？处于有效水上下限之间的水分是否具有同等的有效性？答：土壤水分的有效性是指土壤水分是否能被作物利用及其被利用的难易程度。有效水被植物利用仍有难易区别，越靠近调萎系数的水，则越难吸收。9、简述SPAC的基本概念。答：水分经由土壤到达植物根系，进入根系，通过细胞传输，进入植物茎，由植物木质部到达叶片，再由叶气孔扩散到宁静空气层，最后参与大气的湍流交换。这样一个过程形成了一个统一的、动态的系统，即土壤作物大气连续体（Soil-Plant-Atmosphere Continuum，简称SPAC）。10、土壤含水量有哪些表示方法？如何计算？答：土壤含水量的表示方法有1) 质量百分率（）2) 容积百分率（）3) 相对含水量4) 土壤贮水量5) 土壤饱和度11、土壤水的总势能包括哪些分势？答：土壤水的总势能是对应力场的各分势的总和，各势分述如下：1) 重力势，由重力场引起水势的变化2) 压力势，是由于压力场中压力差的存在而引起的3) 基质势，是由固相基质的吸引力和毛管力造成的4) 溶质势，是由土壤溶液中各种溶质对水分子的吸附作用而产生的，其恒为负值。12、研究土壤水分运动有哪两种理论？本章讲述的是哪种理论？答：土壤水分运动的研究一般有两种途径。一种是毛管理论，一种是势能理论。本章讲述的是土壤水分运动的势能理论。13、按总量计算的作物水分生产函数是如何表达的？答：在供水受限制的条件下，可以按全生育期内总供水量满足作物最大需水量（）程度及其对最终产量的影响来确定作物水分生产函数。这种生产函数通常以产量反应系数（）解释相对产量的下降数（）与全生育期相对腾发量差额总量（）之间的关系，因此可简称为法。具体表达式为：为实际腾发量为最大腾发量为实际产量为最大产量为产量反应系数14、分阶段考虑的作物水分生产函数模型有何共同假定？答：分阶段模型的共同假定是：1) 各阶段缺水，即实际腾发量小于最大腾发量时，均对作物生长发育不利，最终形成的产量将会降低；2) 全生育期由缺水造成的减产，是各个生育阶段缺水效应的综合结果。15、常用的三种分阶段考虑的水分生产函数数学模型如何表达？答：常用的三种分阶段考虑的水分生产函数模型：1) 加法模型2) 相乘函数模型3) 积和综合模型16、制定灌溉制度的方法有哪些？答：制定灌溉制度的方法有：1) 总结群众丰富灌水经验2) 根据灌溉试验资料制定灌溉制度3) 按水量平衡原理分析制定作物灌溉制度17、如何确定泡田定额？ 答：泡田期的灌溉用水量（泡田定额）可用下式确定：泡田期灌溉用水量，；插秧时田面所需的水层深度，mm；泡田期的渗透量，即开始泡田到插秧期间的总渗透量，mm；泡田期的日数；时期内水田田面平均蒸发强度，；时期内的降雨量，mm；18、用水量平衡法确定旱作物的灌溉制度时，需要哪些基本参数？如何确定？答：需要确定的参数有：1) 土壤计划湿润层深度计划湿润层深度应通过试验来确定2) 土壤最适宜含水率及允许的最大、最小含水率土壤最适宜含水率通过试验或调查总结群众经验确定。允许最大含水率以不致造成深层渗漏为原则，一般采用土壤田间持水率。作物允许最小含水率应大于调萎系数，具体数值可根据试验确定。3) 有效降雨量生产实践中，常用降雨的有效利用系数来简化计算有效降雨量。4) 地下水补给量地下水利用量应随灌区地下水动态和各阶段计划深度不同而变化。5) 由于计划湿润层增加而增加的水量可用一下公式计算或 19、简述用水量平衡图解法拟定旱作物灌溉制度的基本步骤。答：计算步骤1) 根据各旬的计划湿润层深度（H）和作物所要求的计划湿润层内土壤含水率的上限（）和下限（），求出土层（H）内允许储水量上限（）及下限（），绘于图上（）。2) 绘制作物田间需水量（ET）累积曲线，由于计划湿润层加大而获得的水量（）累积曲线、地下水补给量（K）累积曲线以及净耗水量（）累积曲线。3) 根据设计年雨量，求出渗入土壤的有效降雨量，逐时段绘于图上。4) 自作物生长初期土壤计划湿润层储水量（）逐旬减去（）值，即自A点引直线平行于（）曲线，当遇有降雨时再加上有效降雨量，即得计划湿润土层实际储水量（W）曲线。5) 当W曲线接近于时，即进行灌水。灌水时期除考虑水量盈亏的因素外，还应考虑作物各发育阶段的生理要求，与灌水相关的农业技术措施以及灌水和耕作的劳动组织等。灌水定额的大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于，也不宜给灌水技术的实施造成困难。灌水定额值也像有效降雨量一样加在W曲线上。6) 如此继续进行，即可得到全生育期的各次灌水定额、灌水日期和灌水次数。7) 生育期灌溉定额，为各次灌水定额。20、实践中如何实施非充分灌溉制度？答：在非充分灌溉实践中， 对旱作物有的是采用减少灌水次数的方法，即减少对作物生长影响不大的灌水，保证关键时期的灌水；也有采用减少灌水定额的方法，不是使土壤达到最大田间持水量，而仅是田间持水量的一部分；另外，也有将削减下来的水量去扩大灌溉面积，以求得总产量的最高；或是将节省下来的水量去灌溉经济价值较高的作物，以求得全灌区的作物增产价值量最高。对水稻则是采用浅水、湿润、晒田相结合的灌水方法，不是以控制淹灌水层的上下限来设计灌溉制度，而是以控制稻田的土壤水分为主。二、填空题（每题1分，共15分）1、水分作为生产函数的自变量一般用 灌水量 、 实际腾发量 和土壤含水率三种指标表示。2、土壤中有效水的上限为 田间持水量 ，下限为 调萎系数 。3、按照根系分布土层中的毛管水与地下水的关系，可将毛管水分为 毛管悬着水 和 毛管上升水 两种类型。4、作物水分生产函数表示因变量产量的指标有 单位面积 产量、平均产量和 边际 产量。5、分阶段相乘函数模型中最典型的詹森（Jensen）公式表达式为。6、土壤最大有效储水量应当等于 田间持水量 与凋萎系数的差值。7、SPAC中的水容被定义为 单位水势变化所引起的细胞组织内含水量的变化 。8、根据水膜内水分子受力的强弱，可以把束缚水分为 吸湿水 和 膜状水 两种。9、通常把膜状水的最大含量叫做 最大分子持水量 。10、当土壤全部孔隙都被水分所充满时，土壤的含水量称为 饱和含水量或全持水量 。11、土壤水饱和度是指 土壤水分体积占土壤孔隙容积的百分数 。12、土壤水吸力相同的情况下，黏土的含水率比砂土的含水率 大的多 ；相同含水率条件下，脱水过程比吸水过程的土壤水吸力 大 。13、旱田进行灌溉时，计划调节控制土壤水分状况的土层深度称为 土壤计划湿润层深度 。14、土壤盐碱化地区，要以作物不同生育阶段允许的 土壤溶液浓度 作为控制条件确定允许最小含水率。15、水分因素亏缺可以分为 土壤水分亏缺 和 作物水分亏缺 两种。三、选择题（每小题至少有一项答案正确，请将正确答案的序号填在空格内，每题1分，共10分）1、土壤含水量对作物各种生理活动的影响是不一致的，土壤水分的减少对以下各项活动影响程度排序正确的是（ a ）。a. 生长蒸腾同化；b. 生长同化蒸腾；c.蒸腾生长同化；d. 同化生长蒸腾。2、土壤含水量减小时，以下哪些项有所提高（ ac ）。a.蛋白质含量；b. 脂肪含量；c. 纤维质量；d. 碳水化合物。3、取土样，装入10g重铝盒中，称其质量为50g，放入烘箱烘干后质量为40g，则土壤质量含水率为（ c ）。a. 20；b. 25；c. 33.3；d. 40%。4、衡量作物蒸腾作用强弱的表示方法有（ bcd ）。a.腾发量；b. 蒸腾速率；c. 蒸腾效率；d. 蒸腾系数。5、农业生产上对作物最有效的土壤水分是（ c ）。a. 吸湿水；b. 薄膜水；c. 毛管水；d. 重力水。6、SPAC系统中的水容包括（ abcd ）。a. 土壤水容；b. 根系水容；c. 茎水容；d. 大气水容。7、当土壤含水量降至植物因水分亏缺而发生永久凋萎时，土壤含水量称为（ ad ）。a. 永久凋萎含水量；b. 最大吸湿量；c. 毛管持水量；d.凋萎系数。8、相同条件下，土壤中有效含水量最多的是（ c ）。a. 粗砂土；b.细砂土；c. 壤土；d. 黏质土。9、确定土壤计划湿润层深度的主要因素为（ abc ）。a.根系活动层深度；b.土壤性质；c. 地下水埋深；d. 有效降雨量。10、以下对于非充分灌溉表述正确的是（ bc ）。a. ETa=ETm；b. ETa塑膜覆砂三七灰土夯实；b、机瓦水泥瓦黄土夯实；c、黄土夯实混凝土机瓦；d、水泥瓦三七灰土夯实塑膜覆土。10、可以作为雨水径流集蓄灌溉工程径流聚集区域的有_abcd_。a、休闲田块；b、路面；c、坡面；d、屋面和庭院。四、专业术语与名词解释（每题1.5分，共18分）1、喷灌强度答：喷灌强度是指单位时间内喷洒在单位面积上的水量，也就是单位时间内喷洒在灌溉面积上的水深。2、水滴打击强度答：水滴打击强度是指在单位时间内，单位受水面积所获得的水滴撞击能量。3、波涌灌答：波涌灌是把灌溉水断续性地按一定周期向灌水沟（畦）供水，在第一次输水入灌水沟（畦）达一定距离后，暂停供水，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。4、滴灌答：滴灌是通过安装在毛管上的滴头或滴灌带等灌水器的出水孔使水流呈滴状进入土壤的一种灌水形式。5、喷灌答：喷灌是利用压力管道输水，经喷头将水喷射到空中，形成细小的水滴，像降雨一样均匀地洒落在地面，湿润土壤并满足作物需水要求的一种灌溉方式。6、膜上灌答：膜上灌是在地膜覆盖栽培的基础上，把膜侧灌水改为膜上灌水，通过放苗孔和膜侧旁入渗给作物供水的方法。7、雾化指标答：雾化指标是用喷头工作压力和主喷嘴直径的比值来表示的值，计算公式：8、微灌答：微灌是根据作物需水要求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水输送到作物根部附近的土壤表面或土层中去的灌水方法。9、涌泉灌溉答：涌泉灌溉是通过安装在毛管上的涌泉器形成的小股水流，以涌泉的方式进入土壤的一种灌水形式。10、渗灌答：渗灌是利用地下管道将灌溉水输入田间埋于地下一定深度的渗水管道或鼠洞内，借助土壤毛细管作用湿润土壤的灌水方法。11、薄露灌溉答：薄露灌溉是一种稻田灌薄水层、适时落干露田的灌水技术。12、集水效率答：集水效率通常是指某时段内或某次集水面的集水量占同一时期内的降雨量的比值，相当于水文学中的径流系数。五、计算题（每小题4分，共12分）1. 某县拟采用喷灌系统灌溉花生，已知计划湿润层深度为40cm，土壤含水率上下限分别按田间持水率的85和65设计，田间持水率为32（容积含水率），水利用系数取0.85，最大日耗水量为5.2mm，求灌水周期。答：设计灌水定额设计灌水周期，取为5天2、某斗渠拟采用混凝土衬砌U型断面，Q=0.8m3/s，n=0.014，i=1/2000，不冲不淤流速范围0.4，1.1，初选10、N00.3，试利用下表中的经验公式计算过水断面尺寸。公式编号参数名称计 算 式1外倾角系数N=N0+sin2圆弧半径3渠道水深h = h 1+ h 2= h 2+r(1sin)= r(N+1sin)4过水断面面积答：外倾角系数N=N0+sin=0.3+0.1740.474圆弧半径渠道水深h = h 1+ h 2= h 2+r(1sin)= r(N+1sin)0.656*(0.474+10.174)=0.853m过水断面面积计算断面平均流速该断面平均流速满足不冲不淤要求。3、低压管道灌溉用硬聚氯乙烯管道，长300m，通过流量为0.03m3/s。管道外径180mm，壁厚5.5mm，求沿程水头损失及管内流速（已知f0.000915，m=1.77，b=4.77）。答：沿程水头损失管内流速姓 名： 学 号： 得 分： 教师签名： 灌溉排水新技术 作业三本次作业对应于文字教材第46章，应按相应教学进度完成。一、问答题（简要回答，每题2分，共52分）1、灌溉水资源优化管理包括哪些内容？答：灌区水资源优化管理包括：1) 灌溉水量在空间上的合理分配2) 灌溉水量在时程上的合理分配2、在进行灌区水资源优化配置时应遵循哪些原则？答：应遵循以下原则：1) 可承载原则2) 综合效益最大原则3) 可持续性原则4) 水资源利用和水患防治相结合原则5) 水资源利用和水资源保护相结合原则6) 开源与节流并重原则3、灌区用水量计算时，应包括哪些内容？ 答：灌区可利用水量是指工程措施具有一定保证率的可利用水的水量，包括：1) 地表水资源可利用水量a) 蓄水工程可供水量b) 引水工程可供水量c) 提水工程可供水量2) 地下水可利用水量4、简述灌区可利用水资源量的类型。答：灌区用水是指工农业、城镇生活及其他部门的具体用水要求。需水部门可分为河道内用水和河道外用水两类。河道外用水是指农业、牧业灌溉、林业苗圃、工业及城市生活用水、农村人畜用水等；河道内用水则指水力发电、航运、放木、河道冲淤及维持生态环境用水等。5、简述地面水和地下水联合运用系统的特点和组成。答：地面水与地下水联合运用系统包括：1) 地面水供水系统2) 地下水供水系统3) 灌区田间灌水系统4) 灌区排水系统5) 其余组成部分6、简述灌排系统模拟模型的运行规则。答：略举如下几类：1) 水库运行规则2) 用水规则3) 地下水管理规程4) 社会和生态环境约束7、我国北方低洼易涝区有哪些类型？如何分区？答：北方低洼易涝耕地i. 2个分区a. 纯涝渍区 主要分布在东北地区一些涝区和沼泽型耕地，紧邻南方地区如汉江流域的陕南和淮河流域的砂僵黑土区。b. 涝渍与盐碱并存区 主要是黄淮海平原地区ii. 三种类型a. 沼泽型 b. 雨涝型c. 暗渍型8、简述我国南方易涝易渍农田的主要类型。答：南方易涝易渍农田六种类型1) 贮渍型2) 涝渍型3) 潜渍型4) 泉渍型5) 盐渍型6) 酸渍型9、农作物对农田除涝排水有何要求？答：农作物受淹减产的情况与作物允许淹水时间和淹水深度有关，除涝排水系统的设计首先要满足作物允许淹水时间和淹水深度的要求。允许淹水时间系指在设计暴雨条件下，排除地面积水允许的最长时间。10、如何选择除涝标准？如何确定排渍流量？答：在我国水利动能设计规范中，把除涝设计标准定义为：“一般以涝区发生某一设计频率的暴雨不受涝为准。”除涝标准的暴雨历时和排除时间可根据排水地区具体条件决定。除涝标准的具体选择，还应根据工程的经济效益进行论证分析确定。单位面积上的排渍流量称为设计地下水排水模数或排渍模数，其值决定于作物品种、土壤质地、水文地址条件和气候条件等。11、渍涝灾害对农作物生长有何影响？答：田间积水会使土壤水分过多，氧气缺乏，影响作物根系呼吸的正常进行，作物根系长期在无氧或缺氧条件下进行呼吸，所产生的乙醇可使作物中毒而死亡。12、低洼易涝区除涝防渍的水利工程措施有哪些？答：低洼易涝区除涝