农田水力学作业20143答案概要

1、1农田水利学作业1、用 水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻的需水量(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 1-1(2)水稻各生育阶段的需水系数a值及日渗漏量，见表 1-2。表 1-1 某地蒸发量(曰)的观测资料月份45678蒸发量 ET0 (mr)i182.6145.7178.5198.8201.5表 1-2 水稻各生育阶段的需水系数及日渗漏量返青分蘖乳熟J黄熟1全生育期生育阶段拔节育穗抽穗开花起止日期月4 至 55 至 55 至 66 至 67 至 7丁 7 至 7 丁4 至 7日263428291516301 10 111

2、1912619天 数825181510985阶段a值0.7841.0601.3411.1781.0601.1332日渗漏量（mm/a）:1.51.21.01.00.80.8解:（1）各月日蒸发量4 月曰蒸发量ET04=182.6/30=6.09 mm/d5 月曰 蒸发量ET04=145.7/3仁4.7 mm/d6 月曰蒸发量ET04=178.5/30=5.95 mm/d7 月曰 蒸发量ET04=198.8/3仁6.41 mm/d（2）由ET=aETO,计算各生育阶段的蒸发量如下表:生育阶段返青分蘖拔节育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

3、25 天5 月 3 天6 月 15 天6 月 15 天7 月 10 天7 月 9 天ET0( mm44.55117.5103.3589.2564.157.69476.44阶段a值0.7841.061.3411.1781.061.133ET( mm34.927124.55138.59105.1467.9565.36536.517渗漏量（mm/a1230181587.290.2耗水量46.927154.55156.59120.1475.9572.56626.71732、设计春小麦灌溉制度西北内陆某地，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

4、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，土壤容重为1.48t/m3，田间持水量为28%（占干土重的百分数计）。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 2-1 所列。 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 5060m3/亩。抢墒播种时的土壤含水率为 75%（占田间持水量百分 数计）。表 2-1 春小麦灌溉制度设计资料表

5、生育阶段播种分蘖分蘖拔节拔节抽穗抽穗成熟日期（日/月）21/3 30/41/5 20/521/5 8/69/6 14/7天数（d）41201936需水量（m3/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）0.40.4 0.60.60.6计划湿润层增深土层平均含水率（%65解:（1）灌区地下水埋藏深度大于 3m,因而可忽略地下水补给量K（2） 根据各旬计划湿润层深度 H 和计划湿润层允许最大、最小含水率求出土层允许储水量上限Wax和下限Win,并绘于灌溉制度设计图tY.Y,上（Wmax=667 Hmax,Wmin=667 H

6、fn）。水水4Y -（3）由计划湿润层增加而增加的水量 W= 667 （H2-H1） =33.67（ m 亩）。:水（4） 作物田间需水量（ET）表 2-1 已给出，在灌溉制度设计图上绘出作物田间需水量（ET）累积曲线，并得出净耗水量（ET-K-W） 累积曲线。（5）每次降雨量多属微雨（5mm 或小雨（10mm, 口取 1,降雨入渗量 P。=，逐时绘于图上。（6） 自作物生长初期土壤计划湿润层储水量 W,逐旬减去（ET-K-WT）值，当遇有降雨时加上降雨入渗量 P。，即得计划湿润土层实际储水量（W）曲线。当 W 曲线接近于Win时，即进行灌水。灌水定额大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于Wa

7、x。得出春小麦灌溉制度设计图及汇总表格如下：5春小麦生育期灌溉制度灌水次数12345合计灌水日期（日/月）4 月 23 日11 月 5 日5 月 24 日3 月 6 日6 月 22 日灌水定额（m3/亩）5050506060270春小麦生育期灌水定额为 270m3/亩/3 )有效降雨量(In亩5 0 5 0 57 6 4 3 1 Oo Oo O3 2/需水量SOO00计謬润土层含水童S63、水库灌区灌溉用水量计算某灌区需从水库引水，灌溉面积 40 万亩，种植小麦、棉花等作物，复种指数1.40，各种作物种植面积如下：冬小麦 18 万亩，棉花 8 万亩，春玉米 8 万亩，夏玉米 16 万亩，其他杂

8、粮 6 万亩。中等干旱年各种作物净灌水定额，见表3-1。全灌区灌溉水利用系数n水为 0.6。解：中等干旱年的降雨量频率取为 75%对于任何一种作物的某次灌水，需供水到田间的灌水量：W净=mA(m)，利用该公式计算出各作物各次净灌溉用水量，见下表 3-2全灌区任何一时段内的净灌溉用水量为该时段内各种作物净灌溉用水之和。n水=W/W毛，灌溉水利用系数估为 0.6，即可求得总的毛灌溉用水量，见下表 3-2。得全灌区毛灌溉用水量为 2196710?。3-2 灌溉用水过程推算表各种作物各次灌水定额(m/亩)各种作物各次净灌溉用水量(104m*)全灌区净 灌水用水量(104m*)全灌区毛灌 溉用水量(10

9、4ni)飞物(104亩)时间冬小麦(A1=18)棉花(A2=8)春玉米(A3=8)夏玉米(A4=16)其他杂 粮(A=6)冬小麦(A1=18)棉花(A2= 8)春玉米(A3=8)夏玉米A4=16)其他杂 粮(A5=6)3上5090090015007下60480P 4808004上407207201200中50300:300500下4540810320113018835上40240:240400中454081032011301883下403203205336上4040320240:560933中508008001333下404040320320240:88014677上406406401067中

10、40320P 320533下4045320720104017338上中下45：720:72012009上中下6010801080180010上中下11上中下6010801080180012上60604803608401400中下8全年内300220220180230540017601760288013801318021967表 3-1 中旱年各种作物净灌水定额统计表作物名称灌水次数灌水时间净灌水定额（m3/亩）作物名称灌水次数灌水时间净灌水定额（m3/亩）播前9 月下旬60111 月下旬6016 月中旬50冬小麦23 月上旬50夏玉米27 月上旬4034 月上旬4037 月下旬4544 月下旬

11、4548 月下旬4555 月中旬45播前3 月下旬60冬灌12 月上旬6014 月下旬4014 月中旬50棉花25 月下旬40其他杂粮25 月上旬4036 月下旬4036 月上旬4047 月下旬4046 月下旬40冬灌12 月上旬6015 月中旬40尹 丁26 月上旬40春玉米36 月下旬4047 月中旬4094、引水灌区灌水率图的制定基本资料：（1）某灌区灌溉面积为 10 万亩，主要种植小麦、棉花、玉米及谷子等旱作物。各种作物的生育期、种植面积的百分比及设计的灌溉 制度，见表 4-1 。（2）灌区为有坝取水的自流灌区。根据设计年河流来水分析，渠首能引取的流量，见表4-2 。灌溉水利用系数为

12、0.7 。要求： 编制灌区灌水率图，按经济合理的要求并考虑来水流量是否够用进行修正。应完成计算说明书一份，包括修正前、后的灌水率计 算表及灌水率图。10解：（1）由公式q及已知条件，可求得各作物灌水率计算表，见表4-1。将所得的灌水率绘图，得修正前的灌水率图，见图8.64T4-10表 4-1 某灌区各种作物灌水率计算表作物生育期种植面积百分比（%）灌水次数灌水定额（m3/亩）灌水延续天数（d）灌水率m3/（s万亩）(1)(2)(3)(4)(5)(6)150120.24250120.24冬小麦23/9 16/550345100.26445100.26545100.26145100.26玉米6/6

13、4/950240100.23335100.2014080.14棉花21/4 10/112523580.13335100.10谷子145100.1325/4 14/825240100.121011图 4-1 修正刖灌水率图(2)由资料得渠首 5 月份能引取的流量为 4.8m3/s，图 4-1 得 5 月份上、中旬需灌溉小麦、谷子及棉花三种作物，总面积为10万4 807o亩，已知灌溉水利用系数 0.7，综上得渠首 5 月份能提供的最大灌水率为q二.=0.336m/(s 万亩)，不能满足作物该时灌水率0.5312m/（s 万亩）。从经济合理的角度分析，修正前的灌水率图大小相差悬殊，渠道输水断断续续，

14、不利于管理，若以其中最大的灌水率设计渠道流量，定不 经济，因此需将其进行修正，修正后的灌水率图见图4-2。小麦卷子玉米135、畦灌设计某灌区种植小麦，灌水定额 m=50m 亩，土壤透水性中等，由土壤渗吸试验资料得知：第 1 小时内平均渗吸速度 i=150mm/ha=0.5，地面坡度（畦田纵方向）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/s?m）。解:（1）灌水时间 t 内入渗水量 H 与计划的灌水定额 m 相等，即m = Ht= Kot1_:由已知条件 m=50m 亩=75mm,io=150mm/h 得灌水时间：m 丄 75t竺

15、)1.5=0.25hK0150（2） 土壤透水性中等，坡度 0.002 在适宜范围，故选择畦田长度为 70m 宽度3m。（3）进入畦田的灌水总量与畦长 L 上达到灌水定额 m 所需的水量相等。3.6qt = ml由 m=50m 亩=75mm L=70m t=0.25h 得入畦单宽流量:6、沟灌设计某地种植玉米， 用沟灌法灌溉， 土壤透水性中等， 顺沟灌方向的地面坡度 J=0.003，采用灌水定额 m=40m 亩。要求：（1）确定灌水沟的间距，长度和流量；ml3.6t75 10 703.6 0.25=5.83(L/s?m)14（2）计算灌水沟的灌水时间解：（1） 土壤透水性中等，坡度 0.003

16、 在适宜范围内，故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二40m3/亩二60mm7、喷灌设计-喷头布置已知某喷头流量为 4nVh，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？2 2 2解：（1）喷头作全园喷洒时A =二R=3.14 18=1017.36m 一1000q1000 F 0.8 c 亠平均喷灌强度p全3.145mm/hA1017.36（2）

17、 喷 头 作 240 扇 形 喷 洒 时24022代40R. 240/360 3.14 182= 678.24m23601000 4 08= 4.718mm/h678.24灌水时间tmal3.6q60 0.7 803.6 0.5 1000二1.87h平均喷灌强度pJ100乩-A24015&喷灌设计-管道布置小麦拔节期需进行喷灌，已测得小麦地计划湿润层深度40cm 土层内的平均田间持水率为 24% (重量含水量)，土壤容重为 1.35g/cm3,灌前土壤含水率为 17%此时小麦每日耗水量为 6mm/d 现拟在 200 亩面积上安装固定式管道喷灌 系统，选择喷头的流量为 4.5m3/h，射

18、程为 20m 喷头组合形式为正三角形全圆 喷洒，每天喷洒有效工作时间为 10h。要求：(1) 计算本次喷灌的灌水定额和设计灌水周期；(2) 确定喷头间距与支管间距；(3) 计算一次灌水所需的时间；(4)确定同时工作的喷头数和支管数(设每支管上安装48 个喷头)。解： (1)设计灌水定额：m 殳=0.1HCmax -)设计灌水周期：m设T设=e式中：H作物土壤计划湿润层深度9max灌后土层允许达到的含水量的上限(以占土层体积的百分数 表示)。即相当于田间持水量。(题中是重量含水量，要注 意转化)。9min灌前土层含水量下限(以占土层体积的百分数表示)。e-作物每日耗水量，mm/d代入数据得：m设=0.1 40 1.35 (0.24-0.17 =0.378cm=3.78mm3 78T设=0.63d设6(2)由农田水利学课本，表 3-7 可知喷头间距 Sl=1.73R=34.6m支管间距 Sm=1.5R=30mm设系统16-_1000qH系统=一Sm0式中：m 设-设计灌水定额，mm;乙系统喷灌系统的平均喷灌强度，mm/d;n喷洒水有效利用系数，此处取 0.9 ；q一个喷头的流量，nVh;s m-支管间距，m;s i- 沿支管的喷头间距，m;9、滴灌设计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