农田水利学考试题及答案

农田水利学考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.灌溉设计保证率是指（）A.灌溉工程在多年运行中，能保证正常灌溉的年数占总年数的百分比B.某一设计典型年中，灌溉工程能满足作物需水要求的程度C.灌溉工程在设计水平年能提供的最大灌溉面积占总耕地面积的比例D.灌溉工程在单位时间内的供水量与作物需水量的比值2.渠道不冲流速的大小主要取决于（）A.渠道糙率B.水流含沙量C.渠道边坡系数D.土壤抗冲能力3.作物需水量的主要计算方法中，彭曼（Penman）公式属于（）A.直接计算法（蒸发皿法）B.间接计算法（能量平衡法）C.经验公式法（作物系数法）D.水量平衡法4.以下不属于农田排水主要任务的是（）A.排除地表多余径流B.控制地下水位C.防止土壤盐碱化D.增加土壤含水量5.滴灌系统中，毛管的设计流量应满足（）A.单个滴头流量×滴头数量B.滴头设计流量×毛管上滴头间距×毛管长度C.滴头设计流量×毛管上滴头数量×流量偏差率D.滴头设计流量×毛管上滴头数量×（1+允许流量偏差率）6.水稻的“薄、浅、湿、晒”灌溉模式中，“晒田”的主要目的是（）A.减少无效分蘖，促进根系发育B.增加土壤含氧量，抑制杂草生长C.降低田间湿度，预防病虫害D.减少灌溉用水量，提高水分利用效率7.渠道横断面设计中，梯形断面的边坡系数m主要由（）决定A.渠道流量大小B.土壤类型及稳定条件C.渠道糙率D.渠道纵坡8.衡量喷灌质量的关键指标不包括（）A.喷灌均匀度B.喷灌强度C.水滴打击强度D.喷灌系统能耗9.土壤水盐运动的基本规律中，“盐随水来，盐随水去”描述的是（）A.垂直运动（上下移动）B.水平运动（横向迁移）C.离子交换吸附D.化学沉淀10.灌溉水利用系数是指（）A.作物实际利用的水量与灌溉系统引入的总水量的比值B.田间净灌溉用水量与渠道毛灌溉用水量的比值C.作物需水量与有效降水量的比值D.灌溉工程供水量与作物需水量的比值二、多项选择题（每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.以下属于节水灌溉技术的有（）A.膜上灌B.漫灌C.微喷灌D.涌流灌2.影响土壤水分特征曲线的因素包括（）A.土壤质地B.土壤结构C.温度D.土壤有机质含量3.渠道防渗的主要目的包括（）A.减少渠道渗漏损失B.提高渠道抗冲能力C.防止渠道次生盐碱化D.降低渠道糙率，提高输水能力4.农田排水系统的组成包括（）A.田间排水网（毛沟、农沟）B.输水沟（斗沟、支沟）C.排水容泄区（河流、湖泊）D.排水建筑物（节制闸、渡槽）5.确定作物灌溉制度的方法包括（）A.总结群众丰产经验法B.灌溉试验法C.水量平衡分析法D.彭曼公式计算法三、填空题（每空1分，共15分）1.农田水利的核心任务是通过（）和（）措施，调节和改善农田水分状况及区域水利条件。2.灌溉制度的三要素是（）、（）和（）。3.渠道纵断面设计的主要内容是确定（）和（）。4.土壤含水量的表示方法通常有（）、（）和（）。5.喷灌系统的组成包括（）、（）和（）三部分。6.作物水分生产函数描述的是（）与（）之间的关系。四、简答题（每题8分，共40分）1.对比分析地面灌溉（以畦灌为例）与喷灌的优缺点。2.简述土壤盐碱化的主要成因及防治措施。3.说明渠道设计中“不冲不淤”流速的含义，并列举影响不冲流速和不淤流速的主要因素。4.什么是作物需水临界期？以小麦为例，说明其需水临界期的主要特征及灌溉管理要点。5.简述滴灌系统中毛管水力设计的主要步骤（需包含关键参数计算）。五、计算题（共30分）1.（10分）某灌区种植玉米，已知：玉米全生育期需水量ET=450mm；有效降水量P=200mm；地下水补给量K=30mm；土壤初始有效储水量W1=80mm（以水层深度计）；收获时土壤有效储水量W2=50mm；灌溉水利用系数η=0.7。计算该玉米全生育期的净灌溉用水量和毛灌溉用水量。2.（10分）某梯形渠道设计流量Q=1.2m³/s，底宽b=1.5m，边坡系数m=1.0，糙率n=0.025，纵坡i=0.0005。采用曼宁公式（v=R²/3i¹/2/n）计算渠道正常水深h（提示：水力半径R=A/(b+2mh)，过水断面面积A=bh+mh²）。3.（10分）某滴灌系统毛管长度L=50m，滴头间距s=0.3m，滴头设计流量q=2.5L/h，毛管内径d=16mm，糙率n=0.013，允许流量偏差率qv=±10%。计算毛管首末端滴头的流量差是否满足要求（提示：沿程水头损失hf=λ(L/d)(v²/(2g))；λ=8gn²/R¹/3，其中R=d/4；流速v=Q/(πd²/4)，Q为毛管流量）。六、综合分析题（共20分）某平原灌区位于华北地区，主要种植冬小麦和夏玉米，土壤为中壤土（田间持水量θf=25%，容重γ=1.4g/cm³），地下水埋深平均1.5m。近年来出现土壤次生盐碱化问题，且灌溉水利用率仅0.55。要求：（1）分析该灌区土壤次生盐碱化的可能成因；（2）提出一套综合防治措施（需包含灌溉、排水、农业技术等方面）；（3）为提高灌溉水利用率，推荐2种适用的节水灌溉技术，并说明其技术要点。参考答案一、单项选择题1.A2.D3.B4.D5.A6.A7.B8.D9.A10.A二、多项选择题1.ACD2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABC三、填空题1.灌溉；排水2.灌水定额；灌水次数；灌溉定额3.渠道水位；渠底高程4.质量含水量；容积含水量；相对含水量（或水层深度）5.水源工程；首部枢纽；输配水管网及喷头6.作物产量；水分消耗（或灌水量）四、简答题1.地面灌溉（畦灌）与喷灌的对比优点：畦灌设备简单、投资低，适用于大面积农田；喷灌节水（减少深层渗漏和地表径流）、均匀度高、适应性强（可结合施肥）。缺点：畦灌灌水均匀度低（易产生深层渗漏或积水）、占地埂多（浪费耕地）、劳动强度大；喷灌设备投资高、受风影响大（风速>3级时均匀度下降）、能耗较高（需加压）。2.土壤盐碱化成因及防治成因：①气候干旱，蒸发强烈（水盐上行）；②地下水位过高（埋深<临界深度，盐分随毛管水上升至地表）；③灌溉不当（过量灌溉导致地下水位抬升）；④排水不畅（盐分无法随水排出）。防治措施：①合理灌溉（控制灌水量，推广节水灌溉）；②完善排水系统（明沟/暗管排水降低地下水位）；③农业措施（平整土地、种植耐盐作物、增施有机肥改良土壤结构）；④化学改良（施用石膏等改良剂中和碱性）。3.“不冲不淤”流速含义及影响因素含义：渠道设计流速应大于不淤流速（防止泥沙沉积），小于不冲流速（防止冲刷破坏）。不冲流速影响因素：土壤抗冲能力（黏粒含量、结构）、水流含沙量（含沙量高时允许流速可适当提高）、渠道断面形状（宽浅式渠道抗冲能力较弱）。不淤流速影响因素：泥沙粒径（粒径越大，不淤流速越高）、水流挟沙能力（与流速的1.5~2次方正相关）。4.作物需水临界期（以小麦为例）定义：作物对水分亏缺最敏感、影响产量最大的时期。小麦需水临界期为拔节至抽穗期（约4月中旬至5月上旬）。特征：此期小麦新陈代谢旺盛，茎叶生长和穗分化同步进行，需水量大（占全生育期的30%~40%），对水分亏缺极敏感（缺水导致穗粒数减少、产量显著下降）。灌溉要点：保持土壤含水量在田间持水量的70%~80%，避免受旱；若遇连阴雨需及时排水，防止根系缺氧。5.滴灌毛管水力设计步骤①确定滴头参数：设计流量q（一般2~4L/h）、间距s（0.3~1.0m）。②计算毛管流量Q=q×(L/s)（L为毛管长度）。③计算毛管流速v=4Q/(πd²)（d为内径）。④计算水力半径R=d/4（毛管为圆管，满流时R=直径/4）。⑤计算沿程水头损失hf=λ(L/d)(v²/(2g))，其中λ=8gn²/R¹/3（n为糙率）。⑥校核流量偏差率qv=(h1h2)/(h1+h2)×100%（h1为首端压力，h2为末端压力），需满足qv≤允许值（一般±10%）。五、计算题1.净灌溉用水量与毛灌溉用水量计算净灌溉用水量（田间需水量）：W净=ETPK+(W1W2)=45020030+(8050)=250mm毛灌溉用水量：W毛=W净/η=250/0.7≈357.14mm（或换算为m³/亩：250mm=250m³/亩，357.14m³/亩）2.渠道正常水深计算曼宁公式：v=R²/3i¹/2/n流量Q=A×v=A×(R²/3i¹/2/n)其中A=bh+mh²=1.5h+h²（m=1.0）R=A/(b+2mh)=(1.5h+h²)/(1.5+2h)代入Q=1.2m³/s，i=0.0005，n=0.025：1.2=(1.5h+h²)×[((1.5h+h²)/(1.5+2h))²/3×(0.0005)¹/2]/0.025试算得h≈0.85m（具体过程需迭代计算，此处为近似值）3.滴毛管流量偏差校核毛管流量Q=q×(L/s)=2.5×(50/0.3)=416.67L/h≈0.0001157m³/s流速v=4Q/(πd²)=4×0.0001157/(3.14×0.016²)≈0.57m/s水力半径R=d/4=0.016/4=0.004mλ=8×9.8×0.013²/(0.004)¹/3≈8×9.8×0.000169/0.1587≈0.083沿程水头损失hf=λ×(L/d)×(v²/(2g))=0.083×(50/0.016)×(0.57²/(2×9.8))≈0.083×3125×0.0166≈4.32m首端压力h1，末端压力h2=h1hf流量偏差率qv=(q1q2)/q平均×100%≈(√h1√(h1hf))/√h1×100%（滴头流量与压力平方根成正比）假设首端压力h1=10m，则末端压力h2=104.32=5.68mq1=2.5×√(10/10)=2.5L/h（假设设计压力为10m）q2=2.5×√(5.68/10)=2.5×0.754≈1.885L/h流量偏差率=(2.51.885)/2.5×100%≈24.6%>10%，不满足要求。六、综合分析题（1）次生盐碱化成因：①气候因素：华北地区春旱秋涝，蒸发量远大于降水量（蒸发量约1200~1600mm，降水量500~700mm），盐分易随毛管水上升至地表。②地下水位过高：地下水埋深仅1.5m（临界深度约2.0~2.5m），毛管水可到达地表，携带盐分积累。③灌溉不当：灌溉水利用率低（0.55），过量灌溉导致深层渗漏，抬高地下水位。④排水系统不完善：缺乏有效的明沟或暗管排水，盐分无法随水排出。（2）综合防治措施：灌溉方面：推广节水灌溉（如滴灌、喷灌），控制单次灌水量（避免深层渗漏）；采用轮灌制度，减少田间积水时间。排水方面：修建暗管排水系统（管径100~150mm，间距10~20m，埋深1.8~2.2m），降低地下水位至临界深度以下；结合明沟（斗沟、农沟）排除地表径流。农业技术：平整