农田水利复习题

农田水利复习题名词解释题（共15题，每题3分）1.田间持水率2.作物需水系数3.灌溉保证率4.排涝模数5.地下水临界深度6.渠道水利用系数7.灌溉水利用系数8.坡式梯田9.低压管道输水灌溉10.水肥一体化技术11.圩区联圩并圩12.农田除涝设计标准13.农田降渍控制标准14.渠道防渗率15.轮灌制度名词解释参考答案1.田间持水率：指土壤中悬着毛管水达到最大量时的土壤含水率，是不受地下水位顶托影响的条件下，土壤排水2~3天后能够稳定保持的最高含水率，通常以体积含水率或重量含水率表示，是确定农田灌水定额、分析土壤水分有效性的核心参数，北方旱作区壤土的田间持水率体积占比多在22%~30%区间。2.作物需水系数：指作物全生育期的总需水量与同期收获的干物质产量（或经济籽粒产量）的比值，反映作物生产单位干物质所消耗的水量，是衡量作物水分利用效率的核心指标之一，单位通常为m³/kg，当前我国黄淮海平原冬小麦的需水系数约为1~1.2m³/kg，高产水稻的需水系数约为0.8~1m³/kg。3.灌溉保证率：指多年灌溉设施能够足额满足作物灌溉用水需求的年数占统计总年数的比例，是灌区供水能力设计的核心依据，以百分比表示，我国现行《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-2018明确规定，灌区规模越大、作物经济价值越高，选取的灌溉保证率标准越高。4.排涝模数：指单位排涝面积上需要布设的排涝工程设计流量，单位通常为m³/(s·km²)，是排涝沟渠断面设计的核心参数，主要受区域设计暴雨量、作物耐淹特性、下垫面产流特性三大因素影响。5.地下水临界深度：指能够避免土壤表层盐分积累到危害作物生长程度的最小地下水埋深，数值上等于土壤毛管水上升高度与作物主要根系活动层深度之和，是北方盐碱化灌区确定排渍深度、管控次生盐渍化风险的核心控制指标。6.渠道水利用系数：指某一条固定渠道的末端净出流量与渠道首端入流量的比值，反映该条渠道输水过程中的水量损失控制水平，当前我国未做防渗处理的土渠，渠道水利用系数通常在0.6以下，做混凝土全断面防渗的干渠，渠道水利用系数可提升至0.9以上。7.灌溉水利用系数：指灌区最终被作物根系层利用的净灌溉水量与灌区渠首引入的总灌溉水量的比值，是衡量灌区整体节水水平的核心综合性指标，我国2022年全国农田灌溉水有效利用系数平均值为0.576，高效节水灌区该数值可提升至0.85以上。8.坡式梯田：指在坡度相对较缓（通常小于15°）的坡耕地上，沿等高线布设拦蓄水土的地埂，逐步通过自然落淤、人工耕翻将坡地改造成台阶式平地的水土保持农田水利工程，相比水平梯田工程量减少40%以上，是丘陵旱作区推广的保水保土措施。9.低压管道输水灌溉：指以低压管道代替传统土渠、明渠将灌溉水直接输送到田间灌水点的工程技术，系统工作压力通常控制在0.02~0.2MPa范围内，相比传统土渠输水可减少沿途蒸发、渗漏损失30%以上，是我国北方井灌区应用最广泛的高效输水技术。10.水肥一体化技术：指将可溶性肥料溶解在灌溉水中，通过管道灌溉系统将水肥混合液直接输送到作物根系附近的区域，实现水、肥同步按需供给的技术，相比传统灌溉施肥模式可减少化肥施用量20%以上，节水30%以上，是设施农业、高值经济作物种植区的主推技术。11.圩区联圩并圩：指将南方河网圩区原本零散分布的小圩口合并为规模更大的圩区单元，统一布设圩堤、排涝泵站、控制建筑物的治理措施，可大幅减少圩区堤防长度，降低排涝设施重复建设成本，提升圩区整体防洪排涝能力。12.农田除涝设计标准：指农田能够抵御的一定重现期的暴雨，在规定的排水时间内将产生的超额涝水排出田面、不造成作物减产的能力，我国常规农田的除涝设计标准为5~10年一遇，高标准农田除涝标准要求不低于10年一遇。13.农田降渍控制标准：指将作物根系层范围内的土壤含水率控制在适宜区间内，将地下水位控制在作物允许的埋深以下的技术要求，对于旱作区，作物生长期内雨后1~3天要将地下水位降至0.5~1m以下，避免作物根系因渍害缺氧腐烂。14.渠道防渗率：指灌区完成防渗处理的渠道长度（或防渗控制的输水体积）占灌区渠道总长度（或总输水体积）的比例，是衡量灌区输水环节节水改造覆盖程度的核心指标，我国大型灌区续建配套改造项目要求干渠、支渠的防渗率不低于70%。15.轮灌制度：指当灌区灌溉用水资源总量不足、渠道设计流量有限时，将整个灌区划分成若干个相对独立的灌水单元，渠道按照预先制定的顺序依次向各个灌水单元供水的灌水组织模式，可有效缩小下级渠道的设计断面，降低工程投资。填空题（共20空，每空2分）1.《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-2018规定，以水稻为主的灌区设计灌溉保证率宜选取____，以旱作为主的灌区设计灌溉保证率宜选取____。2.农田水分的三种基本存在形式为____、____、气态水，其中仅能被作物吸收利用极少部分的是吸湿水。3.作物需水量的三类主流计算方法分别为水量平衡法、____、____。4.南方圩区农田治理常用的“三水”分开管控思路，指的是____、外河水、高区径流分开调度，避免高水低排、客水侵圩增加排涝负担。5.常规渠道防渗工程的五类常用材料分别为土料、水泥土、混凝土、____、____。6.我国盐碱化灌区防控土壤次生盐渍化的核心工程措施是构建“灌、____、____、管”四位一体的综合管控体系。7.田间明渠灌溉系统的输配水损失主要由____、____、蒸发损失三部分组成，其中占比最高的是渗漏损失。8.高标准农田建设要求，北方旱作区农田排渍设计标准为雨后3天内地下水位降至____埋深以下，南方稻作区水田的适宜渗漏速率控制在每天____区间，避免长期滞水造成稻田土壤次生潜育化。9.喷灌系统按照系统压力来源可划分为机压式喷灌、____、____三类。10.农业水资源供需平衡分析中，常规需要统筹核算的三类水源分别为地表水、地下水、____，核心目标是实现区域地下水年开采量不超过____。填空题参考答案1.75%~95%、50%~75%2.吸湿水、毛管水3.蒸发皿参照法、作物系数法4.圩区内涝水5.沥青混凝土、土工膜6.排、蓄7.渗漏损失、跑水损失8.0.8~1m、3~15mm9.自压式喷灌、机压-自压组合式喷灌10.非常规再生水、地下水可开采量简答题（共6题，每题10分）1.简述农田水分三种基本存在形式对作物的有效性差异2.简述作物灌溉制度确定的三类常用方法及其适用条件3.简述各类主流渠道防渗技术的优缺点与适用场景4.简述农田排涝系统的基本组成与各部分设计核心要点5.简述南方圩区“高水蓄、中水控、低水排”治理思路的核心内涵6.简述黄淮海井渠结合灌区实现地下水采补平衡的核心工程与管理措施简答题参考答案1.农田水分的三种形式有效性差异如下：第一类是吸湿水，是被土壤颗粒表面分子力紧紧吸附的水分，土壤水势低于-3.1MPa，常规作物根系的吸水能力无法突破分子力束缚，属于对作物完全无效的水分，无法参与作物生理活动；第二类是毛管水，是填充在土壤毛管孔隙中的水分，受到毛管表面张力约束，可在毛管孔隙内自由移动，土壤水势处于-0.05MPa~-3.1MPa区间，完全能够被作物根系吸收利用，是对作物生长发育最核心的有效水分，其中毛管悬着水是旱作区作物的主要供水来源，毛管上升水是受地下水位影响区域的作物供水来源；第三类是气态水，是土壤孔隙中以水蒸气形态存在的水分，占土壤总含水量的比例不足0.1%，仅能在夜间低温时凝结补充少量土壤表层水分，对作物的直接供水贡献极低，但其运动特性会影响土壤的通气性和田间局部小气候。2.作物灌溉制度三类常用方法及适用条件如下：第一类是经验汇总法，通过汇总区域多年灌区灌溉实践经验，结合本地降水、作物生长特性确定灌溉定额与灌水时间，该方法计算简单、所需基础数据少，适用于基础观测资料匮乏的新建小型灌区；第二类是田间试验法，通过在灌溉试验站布设不同灌水梯度的小区试验，实测不同灌水模式下的作物产量、耗水规律，确定最优灌溉制度，该方法实测数据可信度高，是我国灌区灌溉制度制定的基础依据，但是试验周期长、成本高，不适用于临时项目的快速测算；第三类是农田水量平衡模拟法，通过构建作物根系层土壤水量平衡模型，输入逐旬降水、作物需水量、土壤参数等数据，逐年模拟土壤水分动态变化过程，推导符合灌溉保证率要求的灌溉制度，该方法模拟精度高，可适配不同气候、土壤条件的灌区，适用于大中型灌区的精细化灌溉制度设计。3.主流渠道防渗技术的优缺点与适用场景如下：第一类是土料防渗，以素土、灰土作为防渗层材料，造价低廉，施工难度低，但是抗冻性差、允许流速低，长期运行容易出现冻胀破坏，仅适用于南方温和地区的流量小于1m³/s的小型支斗渠；第二类是水泥土防渗，以水泥、本土土料混合压实作为防渗层，造价仅为混凝土防渗的30%，防渗效果可达到混凝土防渗的70%，但是抗冻性仍有不足，适用于温带无严重冻害区域的中小型渠道；第三类是混凝土防渗，抗冲刷能力强、防渗效果优异、使用寿命可达30年以上，是当前大中型灌区骨干渠道的首选防渗技术，但是造价相对较高，在严寒区域需要配套设置冻胀变形缝，避免冻胀开裂；第四类是土工膜防渗，以聚乙烯、聚氯乙烯土工膜作为防渗核心层，外层布设保护层，造价低、自重轻、抗变形能力强，特别适用于地形地质条件复杂、不均匀沉降大的填方渠段；第五类是沥青混凝土防渗，柔性好、抗冻融能力强，特别适用于严寒高海拔地区的高流速渠道，但是施工工艺要求高，造价偏高。4.农田排涝系统的基本组成与设计要点如下：排涝系统通常由田间集水沟网、干支排涝沟渠、排涝闸站、容涝滞涝区四个部分组成：第一部分田间集水沟网，布设深度要满足降渍要求，间距根据土壤质地确定，砂土区间距可放宽至100m，黏土区间距缩小至30m，设计要点是能够在1~2天内快速排除田面涝水；第二部分干支排涝沟渠，负责承接田间集水沟网汇集的涝水，输送到容涝区或者排水承泄区，设计要点是要满足不冲不淤的流速要求，优先依托原有天然河沟疏浚改造，减少新占土地；第三部分排涝闸站，当外河水位高于圩内田面高程时，通过动力抽排涝水，外河水位低于田面时开闸自排，设计要点是按照设计排涝模数确定总装机流量，同时预留10%~15%的冗余系数保障安全；第四部分容涝滞涝区，利用灌区内部的闲置洼地、水塘调蓄超额涝水，核心要点是划定管控范围，禁止私自围占滞涝容积。5.南方圩区“高水蓄、中水控、低水排”治理思路的核心内涵：高水蓄是指针对圩区地势高于田面的上部坡地产生的高区径流，不直接排入圩内农田区域，通过在坡地边缘布设截流沟、塘坝，将这部分径流拦蓄存贮起来，作为圩区的灌溉补充水源，既减少圩区的排涝压力，又提升雨水资源化利用率；中水控是指针对圩区中部的种植核心区域，布设相对独立的灌排控制单元，通过节制建筑物将圩内水位控制在适宜作物生长的区间，避免水位剧烈波动引发渍害，水稻区可根据生长阶段灵活调整田面水位；低水排是指针对圩区地势最低的易涝洼地区域，优先布设大排水能力的专用排涝通道，将低洼区域的涝水快速排出，避免局部长时间积水造成作物绝收。6.黄淮海井渠结合灌区地下水采补平衡的核心措施：工程层面，一是全面开展灌区节水改造，通过渠道防渗、低压管灌、喷微灌等技术降低灌溉水损耗，减少地下水开采量；二是构建地表水、地下水联合调度系统，丰水年份、汛期将地表引水通过专用回灌沟渠回补到地下含水层，提升地下水入渗补给量；三是优化调整灌区种植结构，缩减高耗水作物种植面积，推广低耗水耐旱作物，降低区域总需水量。管理层面，一是严格落实地下水开采总量与水位双控管理制度，为每眼农用机井安装计量设施，制定阶梯水价管控超采行为；二是建立灌区年度水资源调度方案，根据当年降水、地表水来水情况动态调整井灌、渠灌的用水比例，丰水年多用地表水少采地下水，枯水年适当动用部分地下水超采库容；三是配套推进农田田面水系建设，提升区域汛期雨水入渗补给能力，逐步消化历史遗留的地下水超采库容，最终实现年地下水开采量等于年允许补给量的采补平衡目标。计算题（共3题，每题15分）1.某冬小麦种植区，土壤计划湿润层深度H=0.8m，土壤田间持水率体积占比θmax=28%，播前实测土壤体积含水率θ0=20%，作物生育期内允许的最小土壤含水率下限θmin为田间持水率的60%，已知冬小麦全生育期总需水量ET全=420mm，生育期内有效降雨量P有效=120mm，播前需要进行一次储水灌溉，求播前灌水定额m1为多少m³/亩？若不考虑深层渗漏和地下水补给，试计算冬小麦全生育期内除播前水外，最多还能安排几次灌水，每次最大灌水定额控制为多少？计算题1参考答案：播前灌水定额计算公式为：m=10000×H×(θmax-θ0)/15代入参数：m1=10000×0.8×(28%-20%)/15≈42.67m³/亩，常规取40~45m³/亩作为播前储水灌水定额。生育期内允许土壤水分下限对应的体积含水率为28%×60%=16.8%，单次灌水的最大灌水定额为m2=10000×0.8×(28%-16.8%)/15≈59.73m³/亩，取60m³/亩。生育期累计净灌溉需水量为420mm-120mm=300mm，折算为亩均水量为300×(1/1000)×(2000/3)=200m³/亩，扣除播前灌水补充的42.67m³/亩，剩余需补充水量为157.33m³/亩，最多可安排3次灌水，每次灌水定额约为50~55m³/亩，满足灌溉制度要求。2.某灌区支渠设计净流量为2.25m³/s，渠道沿途输水损失流量为0.25m³/s，渠道沿程比降i=1/2000，断面边坡系数m=1.5，渠道糙率n=0.025，设计宽深比β=b/h=2，试用明渠均匀流公式计算渠道设计水深h、底宽b，验证渠道流速是否满足粉质壤土渠道允许不冲流速（0.6~1.0m/s）要求。计算题2参考答案：渠道设计毛流量Q=2.25+0.25=2.5m³/s，明渠均匀流公式为Q=AC√(Ri)，其中过水断面面积A=(b+mh)h=(2h+1.5h)h=3.5h²，湿周χ=b+2h√(1+m²)=2h+2h√(1+1.5²)=5.606h，