灌溉排水工程学试卷及答案

灌溉排水工程学试卷及答案一、名词解释（每题3分，共15分）1.作物需水量2.灌溉设计保证率3.渠道水利用系数4.排涝模数5.土壤次生盐碱化二、填空题（每空1分，共20分）1.农田土壤水分按存在形态可划分为吸湿水、______、毛管水和重力水四类，其中对作物生长完全无效的是______。2.计算作物需水量的经验公式法中，以水面蒸发量为参数的方法称为______法，以作物产量为参数的方法称为______法。3.灌溉制度的常用制定方法包括经验总结法、______和______三类。4.按灌溉水进入田间的方式分类，灌水方法可分为地面灌溉、______、______和地下灌溉四大类。5.渠道输水损失主要包括渗漏损失、水面蒸发损失和______三部分，其中占比最大的是______。6.渠道防渗工程按材料类型可分为土料防渗、______、______和化学材料防渗四大类。7.田间排水系统按排水构筑物的形式可分为______和______两种基本类型。8.排涝设计标准的核心构成要素包括设计暴雨重现期、______和______。9.微灌系统通常由水源工程、______、输配水管网和______四部分组成。10.盐碱地改良的水利工程措施主要包括排水排盐、______、放淤压盐和______。三、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列土壤水分类型中，属于有效水且是作物吸水主要来源的是（）A.吸湿水B.膜状水C.毛管水D.重力水2.某灌区灌溉设计保证率取80%，其含义是（）A.该灌区每年有80%的灌溉面积能得到足额供水B.长期来看，平均100年中有80年能满足灌区设计用水要求C.该灌区灌溉用水量的利用效率为80%D.长期来看，平均80年中有1年能满足灌溉用水要求3.下列灌水方法中，属于局部灌溉、水分利用效率最高的是（）A.畦灌B.喷灌C.滴灌D.沟灌4.渠道设计流量是指（）A.渠道在枯水期需要通过的最小流量B.渠道在灌溉设计标准下需要通过的最大流量C.渠道多年平均输水流量D.渠道汛期允许通过的最大流量5.某土渠渠床土壤为砂壤土，其不冲流速的合理范围约为（）A.0.4~0.6m/sB.0.7~1.0m/sC.1.1~1.5m/sD.1.6~2.0m/s6.田间排水沟的排渍水位又称为（）A.最高水位B.设计洪水位C.日常水位D.警戒水位7.排涝模数的常用单位是（）A.m³/sB.m³/(s·km²)C.mm/dD.m³/亩8.下列盐碱地改良措施中，属于农业改良措施的是（）A.开挖排水暗管B.灌溉淋盐C.秸秆还田D.种稻洗盐9.喷灌系统中，反映喷洒水量在田间分布均匀程度的指标是（）A.喷灌强度B.喷灌均匀度C.雾化指标D.水滴直径10.渠道纵断面设计中，为保证渠床既不冲刷也不淤积，设计流速应满足（）A.大于不冲流速且小于不淤流速B.小于不冲流速且小于不淤流速C.大于不冲流速且大于不淤流速D.小于不冲流速且大于不淤流速四、简答题（每题5分，共20分）1.简述影响作物需水量的主要因素。2.简述地面灌溉的优缺点及适用条件。3.简述渠道防渗工程的主要作用。4.简述排涝与排渍的核心区别。五、计算题（共2题，第1题8分，第2题7分，共15分）1.某灌区种植冬小麦，生育期内有效降雨量为180mm，土壤计划湿润层深度为0.8m，土壤容重为1.35g/cm³，田间持水率（质量含水率，占干土重）为22%，播种时土壤质量含水率为16%，要求生育期末土壤质量含水率不低于田间持水率的60%，作物生育期需水量为280m³/亩。忽略深层渗漏，试计算该冬小麦生育期的最小灌溉定额（单位：m³/亩，计算结果保留1位小数）。2.某排涝区总面积为12km²，其中旱地面积占70%，水田面积占30%，设计暴雨重现期为10年一遇，设计暴雨历时24h，暴雨量为150mm。旱地的径流系数为0.6，水田的日耗水深度为8mm，水田滞蓄水深为30mm。排涝历时为1d，试计算该排涝区的设计排涝模数及总排涝流量（单位：排涝模数m³/(s·km²)，总流量m³/s，计算结果保留2位小数）。六、论述题（10分）论述我国盐碱地改良的主要技术措施及其作用机理。参考答案及评分标准一、名词解释（每题3分，共15分）1.作物需水量：指作物在适宜的土壤水分和肥力条件下正常生长发育、达到高产优质时，植株蒸腾量与棵间蒸发量的总和，又称作物腾发量，是确定灌溉用水量的核心依据。2.灌溉设计保证率：指灌溉工程在多年运行期间，能够满足灌区作物设计用水要求的年数占总年数的百分比，是衡量灌溉工程供水保证程度的核心指标，反映了工程的抗灾能力。3.渠道水利用系数：指渠道净流量（供给下级渠道或田间的有效流量）与渠道毛流量（渠首输入的总流量）的比值，反映了渠道的输水损失程度，是评价渠道输水效率的关键指标。4.排涝模数：指单位排涝面积上的设计排涝流量，常用单位为m³/(s·km²)，是计算排水沟道断面尺寸、确定排涝工程规模的核心参数。5.土壤次生盐碱化：指干旱、半干旱地区因不合理灌溉（如大水漫灌、只灌不排）导致地下水位上升，土壤盐分随地下水毛细作用上升至地表，经蒸发后盐分在表层土壤持续积累，使土壤盐碱化程度加剧的过程。二、填空题（每空1分，共20分）1.膜状水、吸湿水2.需水系数（或α值）、产量系数（或K值）3.灌溉试验法、水量平衡分析法（或理论计算法）4.喷灌、微灌5.管理损失（或泄水损失）、渗漏损失6.混凝土防渗、膜料防渗（或砌石防渗，答出任意两类合理材料均可）7.明沟排水、暗管排水（或暗沟排水）8.设计暴雨历时、排涝历时（或排水历时）9.首部枢纽、灌水器10.灌溉淋盐、种稻洗盐（顺序可调整）三、单项选择题（每题2分，共20分）1.C2.B3.C4.B5.A6.C7.B8.C9.B10.D四、简答题（每题5分，共20分）1.简述影响作物需水量的主要因素。参考答案：作物需水量受多因素共同影响，核心影响因素包括：（1）作物因素：不同作物需水量差异显著，同一作物不同生育阶段需水量不同，通常生育前期、后期需水量小，中期旺长期需水量大；（1.5分）（2）气象因素：是最主要的影响因素，包括温度、光照、风速、空气湿度等，温度越高、光照越强、风速越大、湿度越低，作物需水量越大；（1.5分）（3）土壤因素：土壤质地、含水量、肥力状况会影响作物根系吸水和棵间蒸发，进而改变需水量；（1分）（4）农业技术措施：耕作方式、施肥水平、覆盖措施、灌溉方式等会通过改变土壤环境和作物生长状况影响需水量，如地膜覆盖可显著降低棵间蒸发、减少需水量。（1分）（答出5点及以上合理因素可给满分，意思相近即可）2.简述地面灌溉的优缺点及适用条件。参考答案：地面灌溉是借重力和毛管作用使灌溉水沿田面流动湿润土壤的灌水方法，是目前应用最广泛的灌水方法。（1）优点：技术简单易行，无需复杂设备，投资和运行成本低；操作方便，适合大田作物规模化种植；对水质要求较低，适应范围广；（2分）（2）缺点：灌水均匀度差，水分利用效率低，易造成水资源浪费；易导致土壤板结、养分淋失；劳动强度大，地形适应性差，不适合地形起伏大的区域；（2分）（3）适用条件：地形平坦或坡度小于0.2%的地区；土壤透水性中等的地区；水资源相对充足、以大田粮食或经济作物种植为主的灌区。（1分）（意思相近即可，要点完整可给满分）3.简述渠道防渗工程的主要作用。参考答案：渠道防渗是减少输水损失、提高输水效率的核心工程措施，主要作用包括：（1）减少输水损失，提高渠道水利用系数，节约灌溉用水，缓解水资源供需矛盾；（1分）（2）提升渠道输水能力，相同流量下可缩小渠道断面，减少工程占地面积；（1分）（3）增强渠床稳定性，防止渠道冲刷、坍塌和淤积，延长渠道使用寿命，降低运维成本；（1分）（4）降低灌区地下水位，避免因渠道渗漏导致的地下水位抬升，有效防治土壤次生盐碱化；（1分）（5）减少渠道渗漏对周边基础设施的影响，避免因渗漏引发的道路坍塌、建筑物地基沉降等问题。（1分）（答出任意5点即可给满分，意思相近即可）4.简述排涝与排渍的核心区别。参考答案：排涝和排渍是农田排水的两大核心任务，核心区别体现在：（1）排水对象不同：排涝主要排除田间超过蓄渗能力的地面暴雨径流，防止作物受淹绝收；排渍主要排除土壤中多余的重力水，降低地下水位，避免作物根系层土壤过湿、通气不良。（2分）（2）设计标准不同：排涝设计标准以设计暴雨重现期、暴雨历时和排涝历时为核心，如10年一遇24h暴雨24h排除；排渍设计标准以地下水位控制深度和持续时间为核心，如雨后3d内地下水位降至地面以下0.5m。（2分）（3）排水特点不同：排涝流量大、历时短，属于季节性或临时性排水；排渍流量小、历时长，属于经常性或连续性排水。（1分）（意思相近即可，要点完整可给满分）五、计算题（共15分）1.（8分）参考答案及评分标准：解：（1）单位换算：将作物需水量换算为水深单位（mm）1m³/亩对应的水深为1m³÷666.7m²≈0.0015m=1.5mm，因此作物需水量ET=280m³/亩×1.5mm/(m³/亩)=420mm（1分）（2）计算田间持水率对应的体积含水率及计划湿润层最大储水量体积含水率θfc=质量含水率θm_fc×γ/ρw=22%×1.35g/cm³÷1g/cm³=29.7%（1分）田间持水层储水量Wfc=θfc×H=0.297×0.8m=0.2376m=237.6mm（1分）（3）计算播种时计划湿润层土壤储水量播种时体积含水率θ0=16%×1.35=21.6%（1分）播种时储水量W0=θ0×H=0.216×0.8m=0.1728m=172.8mm（1分）（4）计算生育期末要求的最小土壤储水量期末最小质量含水率θm_t=22%×60%=13.2%期末最小体积含水率θt=13.2%×1.35=17.82%期末最小储水量Wt=θt×H=0.1782×0.8m=0.14256m=142.56mm（1分）（5）根据土壤水量平衡方程计算灌溉定额（mm）水量平衡方程（忽略深层渗漏）：W0+P0+I=ET+Wt移项得：I=ET+Wt-W0-P0=420+142.56-172.8-180=209.76mm（1分）（6）换算为m³/亩单位I=209.76mm÷1.5mm/(m³/亩)≈139.8m³/亩（1分）答：该冬小麦生育期的最小灌溉定额约为139.8m³/亩。2.（7分）参考答案及评分标准：解：（1）计算旱地、水田面积旱地面积F1=12km²×70%=8.4km²水田面积F2=12km²×30%=3.6km²（1分）（2）计算旱地总径流量旱地径流深R1=α×P=0.6×150mm=90mm=0.09m旱地总径流量W1=R1×F1=0.09m×8.4×10^6m²=756000m³（2分）（3）计算水田总径流量水田允许滞蓄与耗水总量=30mm+8mm=38mm<150mm，因此水田产生径流水田径流深R2=P-滞蓄水深-日耗水深=150-30-8=112mm=0.112m水田总径流量W2=R2×F2=0.112m×3.6×10^6m²=403200m³（2分）（4）计算总排涝流量总径流量W=W1+W2=756000+403200=1159200m³排涝历时T=1d=24×3600s=86400s总排涝流量Q=W÷T=1159200m³÷86400s≈13.42m³/s（1分）（5）计算设计排涝模数排涝模数q=Q÷F总=13.42m³/s÷12km²≈1.12m³/(s·km²)（1分）答：该排涝区设计总排涝流量约为13.42m³/s，设计排涝模数约为1.12m³/(s·km²)。六、论述题（10分）参考答案及评分标准：我国盐碱地面积大、分布广，改良利用需遵循“因地制宜、综合治理、水利先行、农林牧结合”的原则，主要技术措施及作用机理如下：（1）水利改良措施（3分）水利改良是盐碱地治理的基础，核心是通过水盐调控降低土壤含盐量，主要包括：①排水措施：通过开挖明沟、铺设暗管等方式排出地下水和土壤多余盐分，将地下水位降至临界深度以下，减少地下水蒸发引发的盐分表聚，是防治盐碱化的根本措施；②灌溉淋盐：通过合理灌溉利用淡水溶解土壤盐分，下渗淋洗至深层或排出土体，快速降低耕作层含盐量；③放淤压盐：将含泥沙的河水引入盐碱地，泥沙沉积形成新的耕作层，同时淡水淋洗原土层盐分，改良土壤质地与肥力；④种稻洗盐：通过种植水稻使田面长期保持水层，持续淋洗土壤盐分，结合排水排出土体，适合水资源充足的低洼盐碱区。（2）农业改良措施（2.5分）农业改良主要通过改善土壤结构、提高肥力、减少蒸发调控水盐运动，主要包括：①深耕改土：打破犁底层，疏松土壤，改善通气透水性，促进盐分淋洗，同时将表层高盐土壤翻