《灌溉排水工程学》期末试卷及答案

《灌溉排水工程学》期末试卷及答案适用专业：农业水利工程考试时间：120分钟满分：100分一、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分）作物需水量非充分灌溉田间水利用系数排涝模数地下水临界深度二、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）计算作物需水量的α系数法（蒸发皿法）的核心参数是（）A.水面蒸发量B.气温C.日照时数D.土壤含水率下列灌水方法中，田间水利用系数最高的是（）A.畦灌B.喷灌C.滴灌D.淹灌渠系水利用系数是指（）A.渠道净流量与渠道毛流量的比值B.农渠净流量与渠首引水总流量的比值C.田间有效灌水量与渠首引水总流量的比值D.作物耗水量与农渠净流量的比值排渍水位（日常水位）是排水沟道在非暴雨期维持的水位，其核心控制要求是（）A.高于地面高程0.2~0.3mB.使地下水位控制在作物适宜埋深以上C.使地下水位控制在临界深度以下D.低于沟底高程0.5m以上彭曼-蒙蒂斯公式计算作物需水量的核心理论基础是（）A.水量平衡原理B.能量平衡与空气动力学原理C.溶质运移原理D.土壤水动力学原理旱作物生育后期的土壤计划湿润层深度通常为（）A.0.3~0.5mB.0.5~0.8mC.0.8~1.0mD.1.2~1.5m下列情形中，最易引发土壤次生盐碱化的是（）A.地下水位埋深大于临界深度，排水通畅B.地下水位埋深小于临界深度，排水不畅C.地下水位埋深等于临界深度，排水通畅D.地下水位埋深大于临界深度，排水不畅喷灌设计中的灌水定额是指（）A.单位时间内喷洒在单位面积上的水量B.作物生育期内的总灌水量C.一次灌水使计划湿润层土壤增加的有效水量D.单位面积上全年的灌水量渠道的不淤流速是指（）A.渠道不发生冲刷的最大允许流速B.渠道不发生淤积的最小允许流速C.渠道通过设计流量时的流速D.渠道输水成本最低时的流速农田排水的核心任务不包括（）A.排除多余地面水，防治涝灾B.降低地下水位，防治渍害C.调控土壤水盐动态，防治盐碱化D.补充作物需水量，提高灌溉保证率三、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分，多选、少选、错选均不得分）作物需水量的主要影响因素包括（）A.作物种类与生育阶段B.气象条件C.土壤质地与肥力D.农业技术措施E.排涝设计标准下列属于节水灌溉技术的有（）A.喷灌B.滴灌C.渗灌D.膜上灌E.大水漫灌排涝设计流量的常用计算方法有（）A.经验公式法B.推理公式法C.单位线法D.平均排除法E.彭曼法渠道防渗工程的主要作用包括（）A.减少渗漏损失，提高渠系水利用系数B.降低渠道糙率，提升输水能力C.控制地下水位，防治土壤次生盐碱化D.增强渠道抗冲能力，保证工程稳定E.大幅降低工程建设投资旱作物充分灌溉制度的制定方法包括（）A.总结群众丰产灌水经验B.基于灌溉试验资料制定C.土壤水量平衡法D.作物需水模系数估算法E.排涝模数法四、简答题（本大题共5小题，每小题7分，共35分）简述作物需水量的主要计算方法及适用条件。简述田间灌水质量的核心评价指标及其含义。简述排涝标准的含义及常见表示方式。简述渠道防渗的主要技术类型及适用条件。简述农田土壤次生盐碱化的成因及主要防治措施。五、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）某灌区种植冬小麦，抽穗至灌浆阶段历时25d，计划湿润层深度稳定为0.8m，土壤为砂壤土，田间持水率（体积含水率）为28%。期初土壤平均含水率为田间持水率的70%，设计要求土壤含水率下限为田间持水率的60%，上限为田间持水率的90%。该阶段内作物需水量为110mm，有效降雨量为30mm，地下水补给量为5mm。试计算：（1）该阶段的设计灌水定额（单位：mm，结果保留1位小数）；（2）该阶段是否需要灌水，若需要，确定灌水次数（按设计灌水定额灌水，土壤含水率降至下限时灌水）；（3）若灌水，每亩灌水量为多少m³（1亩=666.7m²，结果保留1位小数）。某南方圩区排水总面积为12km²，其中旱地占比60%，水田占比40%。设计排涝标准为10年一遇24h暴雨200mm，要求雨后2d排除，排涝历时为48h。已知旱地径流系数为0.6，水田径流系数为0.8，圩内沟塘调蓄容积可承担的排水量为20万m³。试计算该圩区的设计排涝流量（单位：m³/s，结果保留2位小数）及排涝模数（单位：m³/(s·km²)，结果保留3位小数）。六、论述题（本大题共1小题，共10分）结合我国水资源与农业发展现状，论述发展节水灌溉的重要意义及主要技术途径。参考答案及评分标准一、名词解释（每小题3分，共15分）作物需水量：指生长在良好土壤条件与生长环境中、无病虫害的作物群体（1分），在充分供水条件下的植株蒸腾量与棵间蒸发量之和（1分），又称作物腾发量，是制定灌溉制度的核心依据（1分）。非充分灌溉：指在作物生育期内关键需水期充分供水，非关键期适当减少供水量（1分），通过作物自身的生理调节作用，以牺牲少量产量为代价获得较高水分利用效率的灌溉模式（1分），适用于水资源短缺地区（1分）。田间水利用系数：指灌入田间的有效灌水量（即被计划湿润层土壤储存、可被作物利用的水量）与末级固定渠道（农渠）引入田间的总水量的比值（2分），是衡量田间灌水损失的重要指标（1分）。排涝模数：指单位排水面积上的排涝设计流量（2分），单位通常为m³/(s·km²)，是计算排水沟道断面尺寸的核心参数（1分）。地下水临界深度：指在干旱半干旱地区，为防止土壤发生次生盐碱化所要求的最小地下水位埋深（2分），其数值等于土壤毛细管强烈上升高度加安全超高，与土壤质地、地下水矿化度等因素相关（1分）。二、单项选择题（每小题1分，共10分）A2.C3.B4.C5.B6.C7.B8.C9.B10.D三、多项选择题（每小题2分，共10分）ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD四、简答题（每小题7分，共35分）答：作物需水量的主要计算方法及适用条件如下：（1）α系数法（水面蒸发比值法）：以水面蒸发量为核心参数，通过作物系数（α值）与水面蒸发量的乘积计算作物需水量（2分）。适用于湿润半湿润地区，或气象资料不足、仅有水面蒸发观测数据的区域（1分）。（2）彭曼-蒙蒂斯法：基于能量平衡原理与空气动力学理论，先计算参考作物腾发量，再通过作物系数修正得到实际作物需水量（2分）。精度较高，适用于有完整气象观测资料（气温、湿度、风速、日照等）的地区，是当前国际通用的计算方法（1分）。（3）水量平衡法：通过土壤计划湿润层的水量收支平衡计算作物需水量（1分）。适用于旱作物需水量验证，或结合土壤墒情监测的灌区动态需水计算（0.5分）。（4）布莱尼-克雷多法：以气温和日照时数为参数，通过经验公式估算作物需水量（0.5分）。适用于干旱半干旱地区，气象资料不足时的粗略估算（0.5分）。（答出4种及以上方法并说明适用条件即可得满分，表述合理可酌情给分）答：田间灌水质量的核心评价指标包括：（1）灌水均匀度：指灌水范围内土壤湿润深度或含水率的均匀程度（1分），通常用克里斯琴森均匀系数表示，反映灌水在空间上的分配公平性与有效性（1分）。（2）田间水利用系数：指田间有效灌水量与末级渠道引入水量的比值（1分），衡量田间深层渗漏、田埂流失等水量损失的程度（0.5分）。（3）灌溉水利用效率：指单位灌水量所生产的作物经济产量（1分），是农业生产效益的直接体现，反映水分的产出效率（0.5分）。（4）深层渗漏率：指灌水后渗入计划湿润层以下、无法被作物利用的水量占总灌水量的比例（1分），是评估灌水过量程度的重要指标（1分）。（答出4个核心指标并解释清晰即可得满分，表述合理可酌情给分）答：排涝标准是指排涝工程所能防御的涝灾严重程度，是排涝工程规划设计的核心依据（1分）。常见表示方式有三种：（1）暴雨重现期：指排涝工程能够排除的设计暴雨的重现期，如10年一遇、20年一遇（2分），是我国排涝工程最常用的表示方式，直观反映工程的防御能力（1分）。（2）作物耐涝保证率：指排水区作物在多年平均情况下不受涝害的保证程度，如90%保证率（1分），适用于以农业生产为核心目标的排水区（0.5分）。

（3）典型年暴雨：以某一实际发生的典型涝年的暴雨过程作为设计标准（1分），适用于暴雨特性特殊、资料系列较短的小型排水区（0.5分）。答：渠道防渗的主要技术类型及适用条件如下：（1）土料防渗：包括黏土夯实、灰土防渗、三合土防渗等（1分）。适用于当地有充足防渗土料的小型灌区，造价低、施工简单，但抗冻性、抗冲性差（1分）。（2）砌石防渗：包括干砌石勾缝、浆砌石防渗等（1分）。适用于山区、丘陵区石料资源丰富的灌区，抗冲、抗冻性能好，耐久性强（1分）。（3）混凝土防渗：包括现浇混凝土、预制混凝土板防渗等（1分）。适用范围广，抗渗、抗冲性能好，寿命长，是当前大中型灌区主要的防渗形式，但造价相对较高（1分）。（4）膜料防渗：包括聚乙烯膜、土工膜防渗等（0.5分）。适用于各类地区，造价低、重量轻、施工方便，需做好保护层防止膜料破损（0.5分）。（5）沥青混凝土防渗：以沥青为胶结材料的防渗形式（0.5分）。适用于寒冷地区，抗冻性、柔韧性好，但造价较高、施工工艺复杂（0.5分）。（答出4种及以上类型并说明适用条件即可得满分，表述合理可酌情给分）答：农田土壤次生盐碱化的成因与防治措施如下：（1）成因（3分）：①水文地质因素：地下水位埋深小于临界深度，地下水通过毛细管作用上升至地表，水分蒸发后盐分在土壤表层累积；地下水矿化度越高，盐分累积速度越快。②灌溉不当：大水漫灌、只灌不排导致地下水位持续抬升，是次生盐碱化的主要人为诱因。③地形与排水条件：低洼地区排水不畅，地下水位易抬高，盐分易聚集。④气候因素：干旱半干旱地区蒸发量大，盐分表聚作用强烈。（2）防治措施（4分）：①水利工程措施：完善排水系统（明沟排水、暗管排水、竖井排水等），将地下水位控制在临界深度以下；推广节水灌溉技术，减少渠道渗漏与田间深层渗漏，避免地下水位抬升；采用淤灌、冲洗等方式改良盐碱地。②农业技术措施：平整土地，减少局部洼处积盐；深耕改土，增施有机肥，改善土壤结构；合理轮作，种植耐盐作物；采用地膜覆盖、秸秆覆盖等方式抑制蒸发，减少盐分表聚。③生物措施：种植耐盐树种与草本植物，改善田间小气候，降低地下水位，通过生物吸收与积累降低土壤盐分。④化学改良措施：施用石膏、腐殖酸、过磷酸钙等改良剂，中和土壤碱性，改善土壤理化性质。（成因答出3个要点、措施答出3个大类即可得满分，表述合理可酌情给分）五、计算题（每小题10分，共20分）解：（1）设计灌水定额计算（3分）设计灌水定额是使计划湿润层土壤含水率从下限提升至上限所需的水量，公式为：m=1000H(θmax−θmin)

式中：H为计划湿润层深度，H=0.8①期初土壤储水量：W1=1000Hθ0，其中θ0Wmin阶段总净耗水量=ET−P0−K=110−t1=(W灌水后储水量达到上限Wmax=1000Hθmax=201.6 m（3）每亩灌水量计算（2分）1mm水深对应每亩水量为：1×10−3 m×（1）设计总径流量计算（4分）排水总面积F=12km2，其中旱地面积F1=12×60%=7.2 km2，水田面积F2=12圩内沟塘调蓄容积V=20万m3，需通过排水工程排出的水量W排=W−V排涝模数q=Q答：我国是水资源短缺国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，且时空分布极不均匀，农业用水占全社会总用水量的60%以上，是水资源消耗的主要领域。发展节水灌溉对保障国家粮食安全、水资源安全、生态安全具有重要战略意义。（2分）

（1）重要意义（4分）①缓解水资源供需矛盾，支撑经济社会可持续发展。通过提高农业用水效率，可在不增加甚至减少农业用水量的前提下保障农业生产，将节约的水量转移至工业、城市及生态用水，缓解全社会水资源紧缺压力，支撑城镇化与工业化发展。（1分）②保障国家粮食安全，提升农业生产效益。节水灌溉可精准调控土壤水分，避免旱涝胁迫，提高作物产量与品质，同时减少灌水、施肥等人工成本，提升农业综合效益，助力乡村振兴战略实施。（1分）③改善生态环境，防治生态退化。节水灌溉可减少地下水超采，遏制地下水位下降、地面沉降、海水入侵等生态问题；同时减少深层渗漏与地表径流，降低化肥农药流失量，减轻农业面源污染，保护水生态环境。（1分）④推动农业现代化转型。节水灌溉是智慧农业、精准农业的核心基础，结合自动化控制、信息化监测技术，可实现农业生产的集约化、规模化、智能化，推动传统粗放农业向现代高效农业升级。（1分）（2）主要技术途径（4分）①工程节水技术：一是输水环节节水，通过渠道防渗、低压管道输水等措施，减少输水过程中的渗漏损失，大中型灌区渠系水利用系数可从土渠的0.4~0.5提升至0.8以上；二是田间灌水环节节水，推广喷灌、微灌、滴灌、渗灌等先进灌水方法，结合土地平整、畦田改造等措施，提高田间灌水均匀度与利用效率，田间水利用系数可提升至0.9以上。（1.5分）②农艺节水技术：选育抗旱高产品种，降低作物需水强度；推广秸秆覆盖、地膜覆