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  今后世界灌溉发展的趋势是什么?2、灌溉和排水工程的任务是什么? 3、作物全生育期中的需水的一般规律是什么? 4、影响作物需水量的因素有哪些? 5、拟定旱作物灌溉制度需哪些基本资料? 6、渠系在输水过程中,渠道渗漏有什么危害? 7、砌石防渗的特点是什么?适合哪种渠道? 8、混凝土衬砌的优缺点? 9、膜料防渗的优点? 10、选择渠道防渗类型时,要考虑哪些要求? 11、什么叫渍害?如何使作物免受渍害? 12、扩大灌溉水源的措施有哪些? 13、无坝引水有何优缺点? 二、填空题 1、“十二五”期间预计新增农田有效灌溉面积 万亩,农田灌溉水有效利用系数将提 以上。2、稻田节水有多种途径,有工程节水技术,如 等;也有非工程的节水技术,如 、片状和板状以及团粒状等结构体类型。4、当土壤含水量小到一定程度,土壤持水力与作物的吸水力接近相等时(1.5 MPa),作物即不 能从土壤中吸收水分,即使再灌水,也不能使作物恢复生命活动,此时的土壤含水率称 5、当悬着毛管水达最大值时的土壤含水率叫,是土壤的最大持水率,常将此作 为旱田土壤有效水分的上限,同时也是农田灌溉的上限指标。 6、农田水分存在三种基本形式,即 是与作物生长关系最密切的水分存在形式。 ,所以需水量也称为腾发量。9、幼苗期和接近成熟期日需水量 长后期需水量逐渐(增加 减少)。 10、最大的时期称为作物需水高峰期,大多出现在作物生育旺盛、蒸腾强度大期,这一时期 称为 或需水关键期。 11、稻田(本田期)耗水包括三部分: 13、在水源一定的条件下,灌溉设计保证率定得高,灌溉用水量得到保证的年数多,灌区作物因缺水而造成的损失小,但可发展的灌溉面积 (大或小),水资源利用程度 14、《灌溉与排水工程设计规范》GB50288-99规定:以抗旱天数为标准设计灌溉工程时,单 季稻灌区可用 ,双季稻灌区可用 及蓄引提结合灌溉等几种。16、无坝引水取水口位置应布置在 ,以便利用弯道横向环流的作用,使 主流靠近取水口,以引取表层清水,防止泥沙淤积取水口和进入渠道。 17、有坝引水枢纽主要由 及防洪堤等建筑物组成。18、用 (指标)反映渠系渗漏情况。 19 是农田排水规划的重要依据,农田排水工程必须在规定时间内,排除一定标准的暴雨所产生的地表径流,使作物淹水深度、淹水时间控制在 允许的范围内,不影响其正常生长。 。常用表示。 27、防渍排水工程应满足农作物全生育期要求的 为工程控制标准。 28、防治盐碱就必须控制地下水位,生产实践中常用 作为预测、防止和治理盐碱 地的依据,将不致引起土壤盐碱化的地下水埋深称为 29、防治盐碱化通常应以为工程设计标准。(6) 30、按排水时水流流动的方向,田间排水可分为 两大类。其中水平排水又分为 两种,两者各有其特点,使用广泛。三、名词解释 1、吸湿水(2) 2、吸湿系数(2) 3、膜状水(2) 4、毛管水(2) 5、重力水(2) 7、永久凋萎系数(2)8、初期凋萎系数(2) 9、需水模系数 10、参照作物需水量(2)11、作物需水临界期(2) 12、灌溉制度(2) 13、 灌水定额(2) 14、灌溉定额(2) 15、泡田定额(2) 16、有效降雨量(2) 17、灌 溉设计保证率(3) 18、抗旱天数(3) 19、除涝设计标准(6) 计算题1、用“以水面蒸发为参数的需水量系数法”求水稻耗水量。 资料: (1)根据某地气象站观测资料,设计年 80cm口径蒸发皿蒸发量的观测资料 见表1-1。 (2)水稻各生育阶段的需水系数值及日渗漏量,见表1-2。 要求:计算该地区水稻各生育阶段及全生育期的耗水量。 1-1蒸发量(E (mm)182.6 145.7 178.5 198.8 201.5 1-2水稻各生育阶段的需水系数值及日渗漏量 生育期 返青 分蘖 拔节孕穗 抽穗开花 黄熟全生育期 起止日期(月,日) 4.26~ 5.3 5.4~ 5.28 5.29~ 6.15 6.16~ 6.30 7.1~ 7.10 7.11~ 7.19 4.26~ 7.19 天数t 2518 15 10 85阶段作物系数α 0.784 1.06 1.341 1.178 1.06 1.133 日渗漏量 (mm/d) 1.5 1.2 1.0 1.0 0.8 0.8 南方湿润地区早稻灌溉制度设计。设计所需基本资料见表2-1~2-4。要求:设计该地区早稻灌溉制度,计算表见2-5。 2-1早稻逐日耗水量计算表 生育期 返青 分蘖前 分蘖末 拔节孕穗 抽穗开花 黄熟全生育期 起止日期(月,日) 4.25~ 5.4 5.5~ 5.14 5.15~ 6.1 6.2~ 6.16 6.17~ 6.26 6.27~ 7.6 7.7~ 7.14 4.25~ 7.14 天数t 1010 18 15 10 10 81阶段需水量ET (mm) 31.3 35.8 71.6 107.4 98.5 62.7 40.3 447.6 田间允许水层深(mm) 10~30~50 10~40~80 10~40~80 20~50~80 20~50~80 10~40~50 湿润 渗漏强度(mm/d) 1.8 1.5 1.5 1.3 1.3 1.1 1.4 2-2降雨量表(mm) 日期 4.30 5.4 5.5 5.7 5.8 5.12 5.13 5.16 5.17 5.18 5.19 5.20 5.21 5.26 降雨量 4.0 4.5 0.5 10.9 0.5 0.5 7.1 3.1 46.4 54.0 9.9 1.0 8.3 0.7 日期 6.9 6.10 6.15 6.16 6.18 6.19 6.23 6.25 6.28 6.29 6.30 7.4 7.5 7.6 降雨量 6.2 0.1 0.3 6.6 0.7 37.9 0.3 0.8 0.6 12.9 6.5 0.1 4.2 0.9 2-3蒸发量(E (mm)192.2 154.5 189.5 175 219.0 2-4早稻逐日耗水量计算表 生育期 返青 分蘖前 分蘖末 拔节孕穗 抽穗开花 黄熟全生育期 起止日期(月,日) 4.25~ 5.4 5.5~ 5.14 5.15~ 6.1 6.2~ 6.16 6.17~ 6.26 6.27~ 7.6 7.7~ 7.14 4.25~ 7.14 天数t 1010 18 15 10 10 81阶段需水量ET (mm) 31.3 35.8 71.6 107.4 98.5 62.7 40.3 447.6 田间允许水层深(mm) 10~30~50 10~40~80 10~40~80 20~50~80 20~50~80 10~40~50 湿润 渗漏强度(mm/d) 1.8 1.5 1.5 1.3 1.3 1.1 1.4 阶段渗漏量F(mm) 阶段耗水量ET′(mm) 平均日耗水量ET′(mm) 冬小麦播前灌水定额计算播前灌水的目的是使土壤在播种时的含水率适于发芽需要,并供给苗期蒸发蒸腾的需水; 同时使最大计划湿润层内储存足够的水分,以便在作物根系深扎后使用。 基本资料 (1)土壤最大计划湿润层H=0.8m。 深度内土壤平均容重γ=1.3t/m (3)土壤田间持水率ωmax =35.0(占土体的百分比)。 (4)播前土壤天然含水率ω =26.0(占土体的百分比)。要求:计算播前灌水定额。 4、用水量平衡方程式估算冬小麦全生育期的灌溉定额 基本资料 某灌区冬小麦全生育期田间需水量 ET=380m /亩,设计降雨量P=150mm,降雨有效利用 系数σ=0.8,全生育期地下水补给量W /亩。生育初期土壤计划湿润层的深度取0.3m,生育后期取0.8m。土壤平均容重γ=1.3t/m ,田间持水率ω田=35(占土体的百分比)。在冬小 麦播前进行灌溉,灌后使土壤最大计划湿润层范围内的含水率皆达到田间持水率,收割时可 使土壤含水率降至田间持水率的80%。 要求:用水量平衡法估算冬小麦全生育期的灌溉定额M。 2-5某灌区中旱年早稻生育期灌溉制度计算表 单位:mm 日期 生育期 设计淹灌水层 逐日耗 水量 逐日降雨 淹灌水层变化 灌水量 排水量 hminhmax hp 2410 25 返青期 10 30 50 26 27 28 29 30 分蘖前10 40 80 1011 12 13 14 15 分蘖末 10 40 80 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 2050 80 1011 12 13 14 15 16 17 抽穗开 2050 80 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 1040 50 28 29 30 1011 12 13 14 旱作物灌溉制度设计。基本资料:某灌区种植冬小麦。 1.土壤 灌区内土壤大部为中壤土,经测定:灌区土壤0~80cm平均容重1.51t/m ,空隙率41.3% (占土体的%),田间持水率为空隙体积的75%。 2.冬小麦各生育阶段计划湿润层深度及需水模系数 冬小麦各生育阶段计划湿润层深度及需水模系数生育阶段 起止日期 计划湿润层深 需水模系数的累计值(5) 分蘖期 越冬期 返青期 拔节期 抽穗开花期 黄熟期幼苗期 10.1~11.5 11.6~12.5 12.6~3.1 3.2~4.10 4.11~5.1 5.2~5.17 5.18~6.4 6.5~6.16 0.6 0.6 0.6 0.6~0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 3.5 11.0 14.0 24.0 55.0 68.0 86.0 100.0 3.典型年(中早年)冬小麦灌溉制度设计资料。冬小麦生育期从10 16日。根据试验资料分析,当冬小麦计划产量为300kg/亩时,相应的需水系数K=1.0m /kg。各生育阶段计划湿润层及需水模系数如表设1-1。 土壤适宜含水率上限为田间持水率,下限为田间持水率的60%,播前灌(9 月24 前天然土壤含水率为48%(占空隙体积%)。由于计划湿润层增加而增加的土体,其土壤含水量按田间持水率的90%计。 设计降雨保证率采用75%,经分析设计年小麦生育期逐句有效降雨量如表2。 典型年(中旱年)冬小麦生育期逐旬有效降雨量(单位:mm) 月份 10 11 12 上旬0.5 16.5 4.5 13.6 中旬 1.32 下旬 22.5 25.0 31.5 24.0 地下水利用量从偏于安全考虑,可以忽略不计。 在进行播前灌的情况下,播种时土壤含水率按田间持水率的90%计。 4.灌水率设计资料 各次灌水的灌水延续时间大致如下:播前灌10~20 昼夜,拔节后灌水10~15 昼夜。 要求:设计该地区冬小麦灌溉制度 5、水库灌区灌溉用水量计算基本资料 某灌区需从水库引水,灌溉面积40 万亩,种植小麦、棉花等作物,复种指数1.40,各种 作物种植面积如下: 冬小麦 18 夏玉米16 5-1中旱年各种作物净灌水定额统计表 作物名称 灌水 次数 灌水时间 净灌水定 作物名称灌水次 灌水时间净灌水定额 月下旬60 春玉米 冬灌 12 月上旬 60 11月下旬 60 月中旬40 月上旬50 月上旬40 月上旬40 月下旬40 月下旬45 月中旬40 月中旬45 夏玉米 月中旬50 棉花 月下旬60 月上旬40 月下旬40 月下旬45 月下旬40 月下旬45 月下旬40 其他杂粮 冬灌 12 月上旬 60 月下旬40 月中旬50 月上旬40 月上旬40 月下旬40 要求:用间接推算法,计算全灌区需从水库引取的逐旬毛灌溉用水量及全年毛灌溉用水总量。 6、引水灌区灌水率图的制定 基本资料 (1)某灌区灌溉面积为 10 万亩,主要种植小麦、棉花、玉米及谷子等旱作物。各种作物 的生育期、种植面积的百分比及设计的灌溉制度,见表6-1。 10 6-1某灌区各种作物的生育期、种植面积的百分比及设计的灌溉制度 作物 生育期 种植面 积百分 灌水次序 灌水定 修正前灌溉定额 灌水时间(日/月)灌水延 续天数 (10)冬小麦 23/9~l6/5 50 5011/9 22/9 17/9 12 235 5021/11 2/12 27/11 12 454/3 13/3 9/3 10 4519/4 28/4 24/4 10 457/5 16/5 12/5 10 玉米 6/6~4/9 50 458/6 17/6 13/6 10 120 4030/6 9/7 5/5 10 351/8 10/8 6/8 10 棉花 21/4~10/11 25 401/5 8/5 5/5 3520/6 27/6 24/6 3522/7 31/7 27/7 10 谷子 25/4~14/8 25 451/5 10/5 6/5 10 85 4020/6 29/6 25/6 10 (2)灌区为有坝取水的自流灌区。根据设计年河流来水分析,渠首能引取的流量,见表6-2。 灌溉水利用系数为0.7。 6-2设计年渠首能引取的流量 月份 1011 12 流量(m 0.80.8 4.7 5.2 4.8 4.8 7.0 10.0 7.5 6.0 2.4 2.0 要求:编制灌区灌水率图,按经济合理的要求并考虑水源来水流量是否够用进行修正。 应完成计算说明书一份,包括修正前、后的灌水率计算表及灌水率图。 7、灌溉取水枢纽型式与位置选择(解题示例) 基本资料 某灌溉区范围如图 5-1-1 所示。灌区北面靠山,南面临河,地形北高南低,靠近河流断 点为灌溉区地面最高点。根据灌溉水位控制计算,在A点处的干渠水位为海拔 144.0m即可自流控制全灌区。 11 灌区水位取自河流。图上所示河流各个断面间的距离皆为1km。该河流在10 号断面以上 蜿蜒于山区,河道水面比降为 1:1000,两岸皆为高山,渠道只能沿河岸边布置,无其它线 号断面以下,进入山麓平原,河道水面比降为1:2500。沿河地质条件无大差异, 各处皆可选作坝址。 设计年10 号断面处河流最小流量和灌区逐月用水量,见表7-1。 7-1河流来水流量和灌区用水量表 月份 1011 12 河流最小流量 3.5 13 12 15 15 28 23 18 16 12 12 3.54.5 4.5 4.5 4.52.0 1.5 在10号断面处,当河流流量为 l2m 时,水位高程为海拔141.0m。根据灌区土质及水源含沙情况,干渠比降选在1:2000 至1:10000 范围内渠床皆不发生冲刷和 淤积现象。 要求:根据上述资料,在流量分析及水位分析的基础上,选择渠首位置及型式,计算 点以上干渠的长度。如选择有坝取水方式,要求确定拦河坝的壅水高度;如选择抽水取水方式,要求确定抽水扬程。于渠渠首进水闸的水头损失可按0.2m计算,干渠沿线可按无交叉建 筑物考虑,不计集中的水位落差。此题为粗略计算,不要求考虑其他细节。 1.流量分析根据本题所给出的“设计年灌区逐月用水量及10 号断面处河流最小流量值,已知河流各 月的最小流量皆大于灌区用水流量。因此,不需对河流流量进行调节即可满足灌溉用水要求, 故排除了选择有库取水枢纽的必要性。 2.水位分析 在灌溉季节河流最小流量为 l2m 时,10号断面处河流的水位高程为 141.0m,在 1~10 号断面间河流比降为1/1000,据此可推算出各断面处的水位高程,见表7-2。 7-2河流水位高程推算表(10 号断面以上) 断面号 10水位(m) 150 149 148 147 146 145 144 143 142 141 10 号断面以下河流比降为1/2500,据此可推算出10~13 号断面处的水位高程,见表7-3。 7-3河流水位高程推算表(10 号断可以下) 断面标号 10 11 12 13 水位(m) 141.0 140.6 140.2 138.2 由表中看出在10 号断面以下,不宜选作渠首位置。 灌区最高点为 处于渠水位为海拔144m时才能自流灌溉全灌区。初选引水干渠 比降为1/2000、1/5000、1/8000 及1/10000 四个方案。引水干渠终点为A,沿河道布置。如渠 首选在10 号断面上游,则可按干渠要求推算出1~10 号断面处的水位高程,见表7-4。 7-4各断面处于渠要求的水位 (单位:m) 干渠比降 断面号 101/2000 148.5 148.0 147.5 147.0 146.5 146.0 145.5 145.0 144.5 144.0 1/5000 145.8 145.6 145.4 145.2 145.0 144.8 144.6 144.4 144.2 144.0 1/8000 145.1 145.0 144.9 144.8 144.6 144.5 144.4 144.2 144.1 144.0 1/10000 144.0 144.8 144.7 144.6 144.5 144.5 144.3 144.2 144.1 144.0 12 3.渠首位置与型式选择 (1)无坝取水枢纽:从河床地形来看,在于渠沿河而行的左岸,便于利用横向环流作用以 取水防沙,可以选作无坝取水枢纽位置的凹岸,但只有3、4、6、8、10 号断面可选用,其他 皆不适宜。 从水位控制来看,只有在河流水位高于干渠要求水位之处才有可能选作渠首位置。现考 虑渠首进水闸水头损失为0.2m,如干渠比降为1/2000,则渠首位置必须选在3 号断面处,如 干渠比降为1/5000,1/8000 及1/10000 三种方案,则渠首位置可选在6 号断面处。 现将无坝取水枢纽的几种方案综合列入表7-5 7-5无坝取水枢纽方案比较表 方案号 渠首断面 干渠比降 干渠长度 河流水位 干渠要求的河流水位(m) 号断面1/2000 7000 148 147.5 147.7 号断面1/5000 4000 145 144.8 145.0 号断面1/8000 4000 145 144.5 144.7 号断面1/10000 4000 145 144.4 144.6 可以看出,如渠首位于6 号断面,干渠比降为1/5000 较为经济。 (2)有坝取水枢纽:10 号断面以上河流蜿蜒于山区,各断面处皆可作为拦河壅水坝址,10 号以丁断面则不适宜。 河流的左岸为凹岸,便于利用横向环流作用引水防沙,在此岸适宜的坝址有3、4、6、8、 10 号断面处,而各断面的取水条件则存在较大差异。其中3 号断面处无论干渠比降如何,皆 不需筑坝即可自流引水;在 号断面处,只有干渠比降为1/2000 时才需筑坝;在 面处,无论干渠比降如何,皆需筑坝壅高水位后才能自流引水;在10号断面处,不需修建引 水干渠,但需筑坝将河水壅高3. 2m后才能自流引水。各方案数据,见表7-6。 7-5无坝取水枢纽方案比较表 方案号 渠首断面 干渠比降 干渠长度 河流水位 要求拦河坝抬高的水位(m) 号断面1/2000 6000 147 147 0.2 号断面1/2000 4000 145 146 1.2 号断面1/2000 2000 143 145 2.2 号断面1/5000 2000 143 144.4 1.6 号断面1/8000 2000 143 144.25 1.45 号断面1/10000 2000 143 144.2 1.4 10号断面 141144.0 3.2 (3)扬水取水枢纽:在 4、6、8、10 各断面处作为抽水取水枢纽位置时,抽水扬程与有 坝取水枢纽拦河坝壅水高度楣同,引水干渠长度亦然。在10 号断面以下各处,虽然都可选做 抽水枢纽位置,但越往下游河水水位越低,渠道要求的水位越高,抽水扬程越大,干渠越长, 且需填方越多。故在10 号断面以下,越往下游兴建扬水站的可能性就越小。 8、灌溉取水枢纽位置的选择 基本资料:基本资料同[习题 5-1],与其不同的有以下几点:在 10 号断面以上,河流比降为 1/500 处当干渠水位为13 海拔146.3m时,才能自流灌溉全灌区。 要求:取干渠比降为1/1000,渠首进水闸过闸水头损失为0.2m,采用无坝取水枢纽时, 试分析渠首位置宜选在何处。 9、无坝取水渠首工程的水力计算 基本资料 某灌区,采用无坝引水渠首工程自河流引水灌溉农田,设计引水流量Q 引=32m 处渠道要求水位为53.82m,渠底高程为 51.57m,河流临界期最低水位 54.5m,相应流量 130.0m 渠首处河底高程为51.0m,河流水位~流量关系曲线m 左右时,河流流速为1.1m/s。要求 确定取水闸闸前水位及闸孔尺寸。 图5-3-1 河流水位~流量关系曲线、有坝取水渠首工程的水力计算 基本资料 某灌区设计灌溉用水流量35.5m /s,为了满足自流灌溉,要求干渠渠首闸后水位为48.6m。选择灌溉水源河流流量充足,灌溉季节河流最小流量亦大于 35.5m /s。但河流水位较低,不能满足灌溉工程对水源的水位要求,为此,需筑拦河坝来抬高水位。坝址处河床底宽100m, 高程42.0m,上口宽150m,两岸地面高程52.0m,为梯形断面。汛期河流设计泄洪量600rn (按软弱土基考虑)要求:(1)确定拦河坝溢流坝段的坝顶高程及坝高; (2)确定拦河坝非溢流坝段的坝顶高程及坝高; (3)确定溢流坝段及非溢流坝段的坝长。 11、渠道水利用系数与渠系水利用系数的计算 基本资料 某渠系仅由两级渠道组成。上级渠道长 3.0km。自渠尾分出两条下级渠道,皆长 1.5km。下级渠道的净流量为Q 下净=0.3m /s。渠道沿线的土壤透水性较强(A=3.4,m=0.5),地下水埋深为5.5m。 要求:(1)计算下级渠道的毛流量及渠道水利用系数, (2)计算上级渠道的毛流量及渠系水利用系数。 14 12、续灌渠道流量的推算 基本资料:某干渠下有3 条支渠皆实行续灌,如图下所示。干渠OA 段长2.5km,AB 干渠沿线m之间。要求:计算干渠各段的设计(毛)流量。 13、灌溉渠道工作制度的拟定 基本资料:某斗渠控制4 条农渠,各农渠控制的灌溉面积分别为ω农1 =200 =150亩。该斗渠某次灌水的田间净流量为Q 斗田净=0.06m /s,灌水延续时间为9d。要求:拟定该斗渠及所属各农渠可能采用的各种工作制度,算出每条农渠的田间净流量 与灌水时间。 13-1农渠不同工作制度时各渠放水流量与放水时间 0.01330.0166 0.02 0.01 逐一轮灌情况下的工作时间(d) 0.02660.0333 0.04 0.02 工作时间(d) 4.5 4.5 4.5 4.5 14、灌溉渠道系统的流量推算 基本资料 某灌区渠系组成如图 6-6-1 所示。灌区面积 2.91 万亩,自水库取水,水源充足。干渠全 10.4km。在桩号 8+400,8+800 10+400处分别为第一、第二和第三支渠的分水口,第 一支渠与第三支渠的渠系布置型式、渠道长度、控制面积大小完全相同。 第二支渠所属一歪五斗斗渠渠系布置型式、渠道长度、控制面积大小完全相同,仅二支 六斗的斗渠渠系与之不同。各条渠道的长度与控制面积如表14-1 所示。 15 14-1各级渠道的长度与控制面积 渠道名称 渠道长度 渠道名称渠道长度 一支2000 9000 10501680 一支一斗 1500 3000 10501680 一支二斗 1500 3000 10501680 一支三斗 1500 3000 二支五斗 1050 1680 所属各农渠 1000 750 所属各农渠 300 420 300011100 15002700 10501680 所属各农渠 900 675 14-1渠系组成示意图 第二支渠全长3.0km,二支一斗及二支二斗在1. 4km处分水;二支三斗及二支四斗在2. 2km处分水;二支五斗及二支六斗在3.0km处分水。 灌区土壤透水性中等(A=1.9,m=0.4),地下水埋深大于5m。 田区的设计灌水率值为0.35m 95。要求:制定各级渠道的工作制度;推求支以下各级渠道及干渠各段的设计流量;计算各 支渠的灌溉水利用系数及全灌区的灌溉水利用系数。 提示: (1)第一支渠及第三支渠渠系布置型式、各级渠道长度及控制面积大小完全相同, 故二者采用相同的工作制度。只计算其中之一即可。

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