灌溉排水工程模拟试题与答案详解

灌溉排水工程模拟试题与答案详解一、单项选择题（每题2分，共20分）1.灌溉设计保证率是指（）。A.灌区在多年运行中，灌溉用水量全部满足的年数占总年数的百分比B.灌区在设计水平年中，灌溉用水量满足的概率C.灌区在连续干旱年中，灌溉系统不破坏的概率D.灌区作物需水关键期内，灌溉供水保证的天数占总天数的百分比2.作物需水量计算中，彭曼蒙特斯公式（PenmanMonteith）主要考虑的因素是（）。A.作物种类与土壤湿度B.气象条件与作物蒸腾C.地下水埋深与灌溉方式D.降雨强度与地表径流3.渠道横断面设计中，水力最佳断面的宽深比（B/h）与糙率（n）、边坡系数（m）的关系为（）。A.仅与m有关B.与n和m均有关C.仅与n有关D.与n和m均无关4.某灌区土壤为中壤土，地下水埋深1.5m，设计排渍标准要求地下水埋深在雨后3天内降至2.5m，则排水沟的设计排渍流量应根据（）计算。A.日渗漏量B.土壤持水率变化C.降雨入渗补给量D.作物耐渍深度5.滴灌系统中，毛管的最大允许水头偏差通常控制在（）。A.5%~10%B.10%~15%C.15%~20%D.20%~25%6.灌溉水利用系数是指（）。A.作物实际利用的水量与渠首引入总水量的比值B.田间净灌溉水量与渠首引入总水量的比值C.作物需水量与渠首引入总水量的比值D.有效降雨量与渠首引入总水量的比值7.排水沟的间距设计中，霍夫曼（Hoffman）公式适用于（）。A.均质土壤、稳定流排水B.非均质土壤、非稳定流排水C.黏性土壤、间歇排水D.砂性土壤、强降雨排水8.喷灌系统中，喷头的组合间距通常取喷头射程的（）。A.0.5~0.7倍B.0.7~0.9倍C.1.0~1.2倍D.1.2~1.5倍9.某渠道设计流量为5m³/s，渠道糙率n=0.0225，边坡系数m=1.5，水力半径R=1.2m，则渠道的流速为（）（谢才公式C=R^(1/6)/n）。A.1.0m/sB.1.2m/sC.1.5m/sD.1.8m/s10.非充分灌溉的核心目标是（）。A.提高单位水量的作物产量B.减少灌溉次数C.降低灌溉系统投资D.避免土壤次生盐渍化二、多项选择题（每题3分，共15分，错选、漏选均不得分）1.以下属于节水灌溉技术的有（）。A.渠道防渗B.喷灌C.漫灌D.滴灌2.影响农田排水模数的主要因素包括（）。A.设计暴雨量B.土壤渗透系数C.排水沟深度D.作物种类3.渠道横断面设计需满足的要求有（）。A.不冲不淤B.最小工程量C.便于施工与管理D.糙率尽可能大4.灌溉制度的确定需要考虑（）。A.作物需水规律B.土壤墒情C.气象条件D.灌溉水源条件5.排水系统的组成包括（）。A.田间排水沟B.输水沟C.排水承泄区D.节制闸三、填空题（每题2分，共20分）1.作物全生育期内的净灌溉定额等于______减去有效降雨量。2.渠道的渗漏损失主要包括______、______和饱和渗漏三个阶段。3.喷灌系统的雾化指标是指______与______的比值。4.排水沟的设计水位分为______和______，其中______是控制地下水位的关键。5.滴灌系统中，毛管的水力计算需满足______和______两个基本要求。6.灌溉设计标准包括______和______，其中______是最常用的指标。7.土壤水的有效性上限是______，下限是______。8.渠道的不冲流速与______、______和______有关。9.农田排水的主要任务包括排涝、______和______。10.非充分灌溉的主要模式有______、______和调亏灌溉。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述充分灌溉与非充分灌溉的区别，并说明非充分灌溉的适用场景。2.渠道防渗的主要措施有哪些？各措施的优缺点是什么？3.农田排水设计中，排涝标准与排渍标准的区别是什么？分别如何确定？4.滴灌系统毛管设计时，为什么要控制最大允许水头偏差？通常如何实现？5.简述灌溉水利用系数的影响因素及提高该系数的主要措施。五、计算题（共35分）1.（10分）某灌区种植冬小麦，全生育期作物需水量ET=450mm，有效降雨量P=180mm，土壤初始有效储水量W₀=50mm（以水层深度计），收获时土壤有效储水量W₁=30mm。试计算该作物全生育期的净灌溉定额（要求写出公式及计算过程）。2.（12分）某梯形断面渠道，设计流量Q=3m³/s，边坡系数m=1.0，糙率n=0.025，底坡i=1/2000。采用水力最佳断面设计，求渠道的底宽b和水深h（提示：水力最佳断面时，B=2h(m²+1)^(1/2)2mh，或宽深比β=B/h=2(√(m²+1)m)）。3.（13分）某平原灌区土壤为均质粉砂壤土，渗透系数K=0.5m/d，排水沟深度H=2.5m，要求将地下水位从初始埋深h₀=1.0m降至设计埋深h=2.0m（以排水沟为基准，沟内水深忽略不计），设计排水时间t=3天。采用霍夫曼公式计算排水沟的间距L（霍夫曼公式：L=2√(Kt/(μ))(h₀²h²)^(1/2)，其中μ为土壤给水度，取0.05）。六、综合分析题（20分）某灌区位于华北平原，现状灌溉方式以漫灌为主，渠道衬砌率仅30%，灌溉水利用系数约0.45，部分区域因地下水位过高（埋深<1.0m）出现土壤次生盐渍化。近年来，当地水资源短缺问题加剧，需对灌区进行节水改造。（1）分析该灌区存在的主要问题；（2）提出针对性的改造措施（至少4项），并说明每项措施的技术原理；（3）改造后需监测哪些关键指标以评估效果？答案详解一、单项选择题1.A（灌溉设计保证率是多年中灌溉用水满足的年数占总年数的百分比）2.B（彭曼蒙特斯公式综合考虑气象参数与作物蒸腾）3.A（水力最佳断面的宽深比仅与边坡系数m有关）4.C（排渍流量需根据降雨入渗补给量计算）5.A（滴灌毛管水头偏差通常控制在5%~10%）6.B（灌溉水利用系数=田间净水量/渠首总引水量）7.A（霍夫曼公式适用于均质土壤、稳定流排水）8.B（喷灌组合间距通常为喷头射程的0.7~0.9倍）9.C（谢才系数C=1.2^(1/6)/0.0225≈50，流速v=C√(Ri)=50×√(1.2×1/2000)≈1.5m/s）10.A（非充分灌溉核心是提高单位水量的产量）二、多项选择题1.ABD（漫灌不属于节水技术）2.ABC（作物种类对排水模数影响较小）3.ABC（糙率大会增加水头损失，非设计目标）4.ABCD（需综合考虑作物、土壤、气象、水源）5.ACD（输水沟属于灌溉系统）三、填空题1.作物需水量2.自由渗漏、毛管渗漏3.喷头工作压力、水滴直径4.排涝水位、排渍水位；排渍水位5.流量均匀度、工作压力偏差6.灌溉设计保证率、抗旱天数；灌溉设计保证率7.田间持水率、凋萎系数8.土壤颗粒组成、水流含沙量、渠道边坡系数9.排渍、防止土壤盐渍化10.限量灌溉、关键期灌溉四、简答题1.区别：充分灌溉是在作物全生育期满足其需水要求；非充分灌溉则通过减少部分阶段供水量，以提高单位水量的产量。适用场景：水资源短缺地区、高水费地区、需水临界期不敏感作物（如某些旱作）。2.主要措施及优缺点：混凝土衬砌：防渗效果好（渗漏减少80%~90%），寿命长，但造价高；浆砌石衬砌：抗冲能力强，适用于山区，糙率大、需定期维护；塑料薄膜防渗：成本低、施工简便，易老化、抗穿刺能力差；土壤固化剂防渗：就地取材，成本低，抗冻性差。3.区别：排涝标准针对地表积水（暴雨后排除），排渍标准针对地下水位（控制在作物耐渍深度以下）。确定方法：排涝标准采用“X年一遇暴雨，Y天排至田面无积水”；排渍标准根据作物耐渍深度和地下水允许下降速度确定。4.原因：毛管水头偏差过大将导致滴头流量不均（流量与水头的0.5~0.6次方成正比），影响灌溉均匀度。实现方法：限制毛管长度（缩短流程）、采用压力补偿式滴头、调整毛管坡度（顺坡布置）。5.影响因素：渠道渗漏损失、田间深层渗漏、灌水方法（如漫灌损失大）、管理水平。提高措施：渠道防渗（减少渗漏）、推广节水灌溉（滴灌/喷灌）、平整土地（减少田间损失）、优化灌溉制度（按需供水）。五、计算题1.净灌溉定额计算公式：M=ETP(W₀W₁)代入数据：M=450180(5030)=45018020=250mm答：净灌溉定额为250mm。2.渠道水力最佳断面设计水力最佳断面时，宽深比β=2(√(m²+1)m)=2(√(1+1)1)=2(√21)≈0.828（B=βh）断面面积A=(b+mh)h=(βh+mh)h=h²(β+m)=h²(0.828+1)=1.828h²湿周χ=b+2h√(m²+1)=βh+2h√2=0.828h+2.828h=3.656h水力半径R=A/χ=1.828h²/3.656h=0.5h谢才公式C=R^(1/6)/n=(0.5h)^(1/6)/0.025流量Q=AC√(Ri)=1.828h²×[(0.5h)^(1/6)/0.025]×√(0.5h×1/2000)化简后解得h≈1.2m，b=βh≈1.0m（具体计算需迭代求解，最终结果b≈1.0m，h≈1.2m）。3.排水沟间距计算霍夫曼公式：L=2√(Kt/μ)×√(h₀²h²)代入数据：K=0.5m/d，t=3d，μ=0.05，h₀=2.51.0=1.5m（排水沟深度2.5m，初始埋深1.0m，故初始水位在沟底以上1.5m），h=2.52.0=0.5m（设计埋深2.0m，故设计水位在沟底以上0.5m）。计算：√(Kt/μ)=√(0.5×3/0.05)=√30≈5.477√(h₀²h²)=√(1.5²0.5²)=√2≈1.414L=2×5.477×1.414≈15.4m答：排水沟间距约为15.4m。六、综合分析题（1）主要问题：灌溉方式落后（漫灌），水利用效率低（系数0.45）；渠道衬砌率低（30%），渗漏损失大；地下水位过高（<1.0m），引发土壤次生盐渍化；水资源短缺与低效利用矛盾突出。（2）改造措施及原理：渠道防渗改造（混凝土/