农田水利学习题试卷及答案

农田水利学习题试卷及答案一、名词解释（每题3分，共18分）1.农田水利2.作物需水量3.灌水定额4.灌溉设计保证率5.地下水临界深度6.排水模数二、单项选择题（每题1分，共20分，每题只有1个正确答案，多选、错选、不选均不得分）1.某华北冬小麦种植区生育期多年平均有效降水量为310mm，该时段作物需水量为475mm，土壤计划湿润层储水量较播种期减少25mm，生育期地下水补给量为35mm，忽略地表径流与深层渗漏量，该冬小麦生育期的净灌溉需水量为（）A.105mmB.135mmC.155mmD.175mm2.下列灌溉技术类型中，属于局部精准灌溉范畴，可将水分直接输送到作物根系区，田间水分利用效率最高的是（）A.隔沟灌B.波涌灌C.滴灌D.喷灌3.我国现行规范中，中型灌区的灌溉面积阈值范围为（）A.1万~10万亩B.10万~50万亩C.50万~100万亩D.100万亩以上4.盐碱地改良过程中，农田排水系统的核心控制目标是将地下水埋深稳定在（）A.小于1mB.大于等于地下水临界深度C.大于3mD.常年维持在1.5m左右5.某灌区设计年降水总量为800mm，作物生育期内形成的地表径流量占总降水量的15%，深层渗漏量占总降水量的8%，则该灌区的降水有效利用系数约为（）A.0.77B.0.65C.0.85D.0.926.以下参数中，不属于灌溉渠道系统横断面设计核心控制指标的是（）A.渠道比降B.不冲不淤流速C.渠系水利用系数D.渠顶超高7.南方圩区除涝系统设计中，针对水稻种植区的适宜耐淹水深与耐淹时长组合为（）A.水深10~15cm，时长1~2天B.水深30~50cm，时长3~5天C.水深60~70cm，时长7~10天D.水深超过80cm，时长15天以上8.作物水分生产函数中，将作物产量与全生育期总蒸散量建立对应关系的模型属于（）A.阶段缺水量敏感模型B.全生育期总量模型C.水分生产函数动态模型D.水肥耦合模型9.渠道防渗工程设计中，以下哪种防渗形式的抗冻胀性能最优，最适宜在东北寒区灌区推广应用（）A.混凝土刚性衬砌B.塑料薄膜防渗C.浆砌石衬砌D.膨润土质复合防渗10.灌区量水设施中，适宜在梯形渠道现场快速安装，水头损失小于0.2m，测量精度高于95%的简易量水设备是（）A.巴歇尔量水槽B.直角三角堰C.无喉道量水槽D.水位标尺人工观测11.北方旱区井渠结合灌区的地下水合理开发利用过程中，要求区域地下水年开采量控制在（）以内A.年降水入渗补给量B.年总地下水补给量C.小于年侧向径流量D.低于年灌溉回渗量12.下列关于农田排水系统中暗管排水技术的优势描述，错误的是（）A.减少田间耕作障碍，提高土地利用率B.排渍速率快，可快速降低根系区土壤含水量C.工程建设成本远低于明沟排水，无需后期维护D.有效控制地下水埋深，防控土壤次生盐碱化13.我国《农田灌溉水质标准》（GB5084-2021）中明确规定，旱作灌溉用水的全盐量含量不得超过（）A.1000mg/LB.2000mg/LC.3000mg/LD.5000mg/L14.节水灌溉制度设计中，非充分灌溉的核心理论依据是（）A.作物各生育阶段对水分的敏感程度存在差异，非关键期适度水分胁迫不会显著降低总产量B.作物产量与灌水量呈线性正相关C.灌水量越少水分生产效率越高D.无需考虑作物需水规律，尽可能压缩灌溉水量15.某灌区渠道引水口位于天然河道岸边，设计引水流量为20m³/s，干渠渠系水利用系数为0.8，田间水利用系数为0.9，该灌区的灌溉水利用系数为（）A.0.72B.0.85C.0.89D.0.7816.涝渍相随灾害最常发生的区域是（）A.西北内陆灌区B.华北平原井灌区C.长江中下游沿江圩区D.东北松嫩平原旱作区17.灌溉系统中的输水损失水量不包括（）A.渠道渗漏损失水量B.渠道水面蒸发损失水量C.退水弃水量D.作物蒸腾消耗水量18.以下哪种农田水利工程措施不属于水土保持范畴的坡面治理措施（）A.水平梯田B.鱼鳞坑C.骨干淤地坝D.等高耕作19.水稻种植区的适宜田面水分控制模式中，不属于节水型水稻灌溉模式的是（）A.浅水勤灌B.间歇灌溉C.旱育稀植D.深水淹灌20.灌区现代化改造过程中，智慧灌溉控制系统的核心监测参数不包括（）A.土壤含水量B.作物冠层温度C.田间土壤重金属含量D.渠系水位流量三、多项选择题（每题2分，共20分，每题有2个及以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）1.下列参数中，属于直接影响作物需水量的核心气象因子的有（）A.日照时长与太阳辐射强度B.近地面风速C.空气相对湿度D.平均气温E.土壤有机质含量2.喷灌系统的核心技术组成部分包括（）A.水源工程B.加压设备C.输配水管道系统D.喷头E.田间灌水沟3.农田排水沟系统的核心功能包含以下哪几类（）A.排除地表涝水，避免作物受淹B.降低过高的土壤含水量，防治渍害C.控制适宜的地下水埋深，抑制土壤返盐D.补充灌区地下水，提升地下水位E.承接灌区退水，实现农田面源污染的生态拦截4.以下措施中，属于盐碱地改良水利技术体系的有（）A.灌水冲洗脱盐B.明沟暗管组合排水C.渠道防渗减少区域地下水补给抬升D.采用淡水淋盐+咸水结淡灌的咸水利用模式E.增施有机肥改良土壤团粒结构5.灌区水资源供需平衡分析过程中，灌区可利用水资源总量核算范畴包括（）A.区域内地表径流可利用量B.地下水允许开采量C.区域外调水量D.灌区灌溉回归水可重复利用量E.农田腾发消耗水量6.灌溉渠道系统中，防止渠道产生冻胀破坏的常用工程技术措施有（）A.换填非冻胀性砂砾石垫层B.采用保温层覆盖衬砌结构隔绝低温影响C.优化渠道断面形式，尽量采用窄深式断面D.冬季非灌溉期排空渠内积水E.直接采用素土夯实衬砌7.作物灌溉制度的主要制定方法包括（）A.田间试验法B.水量平衡分析法C.作物水分生产函数模型法D.当地经验估算法E.天气预报推算法8.南方圩区涝渍灾害综合治理的核心工程措施包括（）A.建立高低分区、排灌分开的圩区水系格局B.完善截洪沟系统，将圩外坡面径流直接导出圩外C.设置圩内湖泊、河网的调蓄容积，降低排涝泵站装机压力D.全部采用高扬程大流量泵站实现强排E.田间配套暗管排水系统防控渍害9.井渠结合灌区的高效运行管理要求包括（）A.根据不同水文年份的来水分布特征，动态调整井灌与渠灌的供水比例B.建立地下水动态监测网络，严格控制区域地下水埋深在合理区间C.全部采用渠灌供水，禁止开采地下水避免漏斗形成D.利用渠道渗漏水补给地下水，维持区域水盐动态平衡E.无需考虑灌溉回归水影响，可随意布设机井位置10.以下属于高效用水灌溉技术类型的有（）A.水稻控制灌溉技术B.地下滴灌技术C.长畦漫灌技术D.波涌灌溉技术E.激光平地后的畦灌技术四、简答题（每题6分，共30分）1.简述充分灌溉条件下，利用田间水量平衡法制定旱作物灌溉制度的核心操作步骤。2.对比分析明渠输水灌溉系统与低压管道输水灌溉系统的技术经济特征差异。3.阐述农田排水沟系统同时满足除涝、防渍、防治土壤盐碱化三类功能的水位与埋深控制要求差异。4.说明灌区初步灌水率图修正的基本原则与具体操作方法。5.列举我国西北干旱区大型灌区土壤次生盐碱化的主要形成诱因，并构建对应的水利防控技术体系。五、计算题（每题6分，共12分）1.某北方灌区总灌溉面积12万亩，种植作物包括冬小麦、夏玉米、棉花三类，种植比例分别为50%、45%、30%，其中冬小麦的灌水方案为：播前灌水，灌水定额70m³/亩，灌水延续时间12天；返青灌水，灌水定额40m³/亩，灌水延续时间10天；抽穗灌水，灌水定额45m³/亩，灌水延续时间10天。试计算冬小麦三次灌水对应的初步灌水率数值（单位：m³/(s·万亩)）。2.某沿江圩区耕地面积6km²，其中水稻种植面积占比80%，旱地面积占比12%，水域占比8%，采用10年一遇3日暴雨设计标准，设计暴雨总雨量为280mm，圩内地表径流系数取0.6，圩内湖泊河网的滞蓄容积按每公顷水域对应200m³调蓄水量考虑，试计算该圩区不考虑湖泊调蓄时的设计排涝模数，以及考虑调蓄后的修正排涝模数。参考答案一、名词解释1.农田水利：是研究农田水分状况和地区水情变化规律，通过各类水利工程措施调节农田水分时空分布，防治旱涝渍盐碱等农业灾害，充分利用水土资源，提升农业综合生产能力的综合性工程技术学科，核心目标是为农作物生长创造良好的水土环境，保障国家粮食安全。本学科涵盖灌溉、排水、灌区规划设计、灌区运行管理、水土资源优化配置等多个专业方向，是支撑现代农业发展的基础性工程学科。2.作物需水量：指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下，正常生长发育获得高产时，植株蒸腾、棵间蒸发以及构成植株体的水量总和，其中植株蒸腾和棵间蒸发占比超过99%，因此也可称之为作物蒸散量。作物需水量受气象条件、作物种类、土壤特性、农业耕作措施等多因素共同影响，是灌溉制度设计、灌区水资源配置的核心基础参数。3.灌水定额：指单位面积上，一次灌水过程中输送到田间灌溉土体的总水量，常用单位为m³/亩或者mm。灌水定额的设计需要充分考虑作物根系区土壤的最大持水能力，避免过量灌水造成深层渗漏损失，同时也要满足作物阶段需水要求，是农田水利工程设计中最基础的量化参数之一。4.灌溉设计保证率：指灌区在多年运行过程中，灌溉供水能够完全满足作物需水要求的总年数占统计总年数的百分比，是反映灌区灌溉供水可靠性的核心指标，我国不同区域的灌溉设计保证率取值存在差异：南方丰水区水田灌区一般取值为90%~95%，北方旱作灌区一般取值为75%~85%，西北干旱区降水极低的灌区取值一般不低于50%。5.地下水临界深度：指在特定的土壤质地、气候和耕作农艺条件下，能够避免土壤表层盐分在强烈蒸发作用下持续累积到危害作物正常生长的最小地下水埋深。地下水临界深度的数值需要通过田间长期观测试验确定，通常需要大于土壤毛管水强烈上升高度加上作物根系区安全土层厚度，是盐碱化地区排水系统设计的核心控制指标。6.排水模数：也叫排涝模数，指单位面积上的设计排涝流量，常用单位为m³/(s·km²)或者m³/(s·万亩)，是农田除涝排水系统工程设计的核心参数，数值大小和区域设计暴雨标准、径流系数、圩内滞蓄容量等因素直接相关，直接决定排水泵站、排水沟道的工程规模与投资成本。二、单项选择题1.答案：B。根据农田水量平衡公式M=ET-P0-K+(W0-Wt)，代入数值475-310-35+25=135mm，其余选项数值不符合水量平衡计算规则。2.答案：C。滴灌属于局部精准灌溉，水分利用效率可达90%以上，远高于其他三类灌溉技术。3.答案：B。根据我国现行灌区划分标准，1万~10万亩为小型灌区，10万~50万亩为中型灌区，50万亩以上为大型灌区。4.答案：B。只有将地下水埋深维持在大于等于地下水临界深度的水平，才能避免土壤毛细管将深层盐分携带到土壤表层造成返盐。5.答案：A。有效降水量为总降水量扣除地表径流和深层渗漏的部分，即1-0.15-0.08=0.77。6.答案：C。渠系水利用系数是反映灌溉渠道系统输水效率的评价指标，不属于渠道横断面设计参数。7.答案：B。水稻具备较强的耐淹能力，适宜的耐淹水深为30~50cm，耐淹时长为3~5天，超过该阈值会造成水稻产量显著下降。8.答案：B。将产量和全生育期总蒸散量建立对应关系的模型属于全生育期总量模型，区别于分阶段设定缺水敏感系数的Stewart类阶段水分敏感模型。9.答案：D。膨润土质复合防渗属于柔性可适应冻胀变形的防渗结构，抗冻胀性能远优于其他刚性衬砌形式，适宜东北寒区应用。10.答案：C。无喉道量水槽结构简单，水头损失小，测量精度高，是目前田间渠道最常用的简易量水设备。11.答案：B。区域地下水的年开采量必须小于等于年总地下水补给量，才能避免地下水漏斗持续扩张，维持采补平衡。12.答案：C。暗管排水的工程建设成本显著高于明沟排水，后期也需要定期清淤维护。13.答案：B。现行农田灌溉水质标准中规定旱作灌溉水全盐量不得超过2000mg/L，水稻灌溉水全盐量不得超过1500mg/L。14.答案：A。非充分灌溉的核心理论是利用作物不同生育阶段的水分敏感差异性，在非水分临界期适度施加水分胁迫，在不显著降低总产量的前提下减少总灌水量，提升水分生产效率。15.答案：A。灌溉水利用系数等于渠系水利用系数乘以田间水利用系数，即0.8×0.9=0.72。16.答案：C。长江中下游沿江圩区地势低洼，汛期外河水位高于田面，暴雨过后地表涝水无法快速排除，土壤长期处于饱和状态，极易出现涝渍相随灾害。17.答案：D。作物蒸腾消耗水量是灌溉水的有效利用部分，不属于输水损失水量范畴。18.答案：C。骨干淤地坝属于沟壑治理工程措施，不属于坡面治理措施类别。19.答案：D。深水淹灌会造成大量灌溉水无效浪费，肥料流失，不属于节水型水稻灌溉模式。20.答案：C。土壤重金属含量属于土壤环境质量监测参数，不属于智慧灌溉系统的核心运行调控监测参数。三、多项选择题1.答案：ABCD。土壤有机质含量属于土壤属性参数，不属于气象因子，其余四个选项均为直接影响作物蒸散量的气象核心因子。2.答案：ABCD。田间灌水沟属于地面灌溉系统的组成部分，不属于喷灌系统构成。3.答案：ABCE。农田排水沟的核心功能是降低地下水位，而非抬升地下水位，D选项错误。4.答案：ABCD。增施有机肥属于农艺改良措施，不属于水利技术措施范畴。5.答案：ABCD。农田腾发消耗水量是区域水资源消耗项，不属于可利用水资源总量核算范围。6.答案：ABD。窄深式渠道断面冻胀破坏风险更高，素土夯实衬砌完全不具备抗冻胀能力，C、E选项错误。7.答案：ABC。经验估算法和天气预报推算法精度过低，不能作为灌溉制度的正式制定方法。8.答案：ABCE。全部采用高扬程大流量强排模式经济性极差，不符合圩区治理的因地制宜原则，D选项错误。9.答案：ABD。全部采用渠灌或者随意布设机井的做法都会破坏井渠结合灌区的水盐平衡，引发次生盐碱化或者地下水超采问题，C、E选项错误。10.答案：ABDE。长畦漫灌属于传统大水漫灌模式，灌水效率极低，不属于高效用水灌溉技术。四、简答题1.答：充分灌溉条件下旱作物水量平衡法制定灌溉制度的核心步骤分为5个环节：第一，确定核心计算参数：明确作物的土壤计划湿润层深度、田间持水量、凋萎系数、生育期内各时段的作物需水量、有效降水量、地下水补给量等基础参数，其中计划湿润层深度会随着作物根系发育程度逐步加深，需要根据不同生育阶段合理调整。第二，计算播种期初始土壤储水量：根据播种前实测的不同土层深度土壤加权平均含水量，计算土壤计划湿润层内的初始储水量W0，作为后续平衡演算的初始边界条件。第三，逐时段进行水量平衡演算：从作物播种期开始，按照生育阶段顺序，以日或者旬为时间步长逐段计算计划湿润层内的储水量变化，平衡公式为Wt=W0+Pt+Kt+Mt-ETt，当计算得到的Wt低于设定的土壤允许储水量下限时，判定该时段需要进行灌水，灌水上限设置为土壤计划湿润层的田间持水量，单次灌水定额不得超过该储水量差值，避免出现深层渗漏损失。第四，确定各次灌水的灌水定额、灌水时间与灌水次数：根据演算得到的所有缺水节点，直接计算对应时段的灌水定额，明确灌水的具体日期和总灌水次数，梳理得到初步的灌溉制度方案。第五，验证优化：将初步得到的灌溉制度方案和当地多年田间试验数据、农技部门发布的作物需水规律对比，调整和作物需水关键期不匹配的灌水节点，最终得到符合区域实际生产条件、兼顾产量和节水目标的灌溉制度成果。2.答：两类输水系统的技术经济特征差异主要体现在5个方面：一是输水效率差异：低压管道输水系统全程密闭，基本无渗漏和水面蒸发损失，渠系水利用系数可达0.95以上，远高于传统土渠明渠系统0.6~0.7的输水效率，经过混凝土衬砌改造的明渠渠系水利用系数也仅能达到0.8~0.85，仍显著低于管道系统。二是占地差异：明渠系统需要配套渠堤、管护道路、桥涵等附属设施，占地面积占灌区总面积的2%~3%，在人均耕地资源紧张的黄淮海平原灌区，大量明渠占用耕地的问题十分突出；低压管道全部埋设于地下耕作层以下，基本不占用耕作土地，土地利用率可提升95%以上。三是抗外界干扰能力差异：明渠输水系统运行过程中容易出现渠道淤积、边坡坍塌、渠坡生长杂草、低温冻胀破坏等问题，运行维护工作量大，年维护成本占工程总投资的3%~5%；低压管道系统受外界降雨、冻融、人类活动干扰小，运行稳定性高，正常使用寿命可达30年以上。四是工程投资差异：低压管道系统的单位长度建设投资约为素土明渠的3~4倍，约为混凝土衬砌明渠系统的1.5~2倍，一次性建设投入成本更高，但随着近年来管材价格的持续下降，单位面积投资成本已经逐步降低到多数灌区可承受范围。五是运行管理差异：低压管道系统可搭配电磁阀、远程计量电动蝶阀实现智慧化调控，计量精度可达98%以上，管理简便，可精准核算不同用水户的用水量；而明渠系统需要人工巡护，量水精度低，跑水漏水风险高，灌区水费收缴的精准度难以保障，管理难度大。3.答：三类功能的水位埋深控制要求差异十分明确：一是除涝功能控制要求：核心是控制地表水位，暴雨发生后1~3天内将田间的地表积水完全排除，要求农田排水出口处的水位低于田面0.2~0.3m，保障地表径流可顺利排入排水沟，短时间内消除田间淹水胁迫，避免作物因长时间缺氧窒息死亡，不同作物的耐淹时长差异较大，旱作作物的耐淹时长不超过1天，水稻的耐淹时长可放宽到3~5天。二是防渍功能控制要求：核心是将作物根系区的土壤含水率在作物耐渍允许时长内降低到田间持水量的80%以下，对应的排水系统控制水位要求低于土壤表层0.6~0.8m，旱作物根系区的地下水埋深在作物全生育期内不得小于0.5m，避免根系区土壤长期处于饱和缺氧状态，造成作物根系呼吸受阻、烂根死苗。三是防治土壤盐碱化功能控制要求：核心是将区域地下水埋深长期稳定在地下水临界深度以下，在春季强烈蒸发季节地下水埋深不得小于2.0~2.5m，避免土壤毛细管将深层盐分持续携带到土壤表层，造成盐分在耕作层累积，当灌区处于冲洗脱盐阶段时，还需要进一步降低地下水埋深，保障灌入的淡水可以顺利将耕作层的多余盐分淋洗到深层排水沟中排出区外。4.答：灌水率图修正的基本原则包括：一是修正后灌水率的最大值不得超过灌区渠道设计的正常引水流量，避免渠道超负荷运行出现漫溢溃堤风险，也不能长期低负荷运行造成输水成本升高；二是修正后的灌水时间尽可能和作物需水临界期匹配，不得造成作物关键需水期的供水缺口，避免作物因关键期缺水造成产量大幅下降；三是修正后的单种作物灌水历时不宜过短，避免灌水强度过大造成田面水肥流失，也不能设置过长的灌水历时超出作物的适宜灌水窗口期。具体操作方法：首先将绘制得到的初步灌水率图中短期突兀出现的高峰灌水率进行平移合并，调整到相邻的灌水时段，尽可能消除灌水率图中的零点供水区间，避免渠道出现时而高负荷运行时而空载的不均衡状态，灌水率调整的前后平移时间不宜超过3天，避免和作物的实际需水规律产生过大偏差，最终得到连续、平缓、符合灌区渠道输水能力的修正灌水率图，作为后续灌区渠道设计的核心依据。5.答：西北干旱区大型灌区次生盐碱化的主要诱因包括：一是长期采用大水漫灌的落后灌溉方式，田间深层渗漏量过大，单位面积灌水定额超过作物需水量1倍以上，大幅抬升区域地下水埋深；二是灌溉渠道防渗率不足30%，骨干渠和田间渠长期大量渗漏补给地下水，造成区域地下水位整体抬升到超过地下水临界深度的水平；三是农田排水系统建设标准偏低，部分老灌区存在有灌无排、排水深度不足的问题，无法有效控制地下水埋深；四是干旱区年蒸发量超过年降水量的5~10倍，土壤表层盐分随着强烈蒸发持续累积，最终形成大面