农田水力学作业答案

1、农田水利学作业1、用 水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻的需水量(1)根据某地气象站观测资料，设计年 4月至8月80cm口径蒸发皿的蒸发量(E0)的观测资料见表1-1(2)水稻各生育阶段的需水系数 a值及日渗漏量，见表1-2。表1-1某地蒸发量(E)的观测资料月份45678蒸发量ET0 (mm182.6145.7178.5198.8201.5表1-2水稻各生育阶段的需水系数及日渗漏量生育阶段返青分篥拔节育穗抽穗开花乳熟黄熟1 全生育期起止日期月 日4至52635至54285至629156至616307至71 107至711194至72619天 数825181510985阶段a值 一0.7841

2、.0601.3411.1781.0601.133日渗漏里（mm/a）:1.51.21.01.00.80.8解：（1）各月日蒸发量4 月日蒸发量 ET04=182.6/30=6.09 mm/d5 月日 蒸发量 ET04=145.7/31=4.7 mm/d6 月日蒸发量 ET04=178.5/30=5.95 mm/d7 月日 蒸发量 ET04=198.8/31=6.41 mm/d（2）由ET=a ETO,计算各生育阶段的蒸发量如下表:生育阶段返青分篥拔节育穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期天 数8251815109854月5天5月3天5月25天5月3天6月15天6月15天7月10天7月9天ET0 (mm4

3、4.55117.5103.3589.2564.157.69476.44阶段a 值0.7841.061.3411.1781.061.133ET (mm34.927124.55138.59105.1467.9565.36536.517渗漏里（mm/句1230181587.290.2耗水量46.927154.55156.59120.1475.9572.56626.7172、设计春小麦灌溉制度西北内陆某地，气候干旱，降雨量少，平均年降雨量117mm其中37月降雨量65.2mm每次降雨量多属微雨（5mm或小雨（10mrh 且历时短；灌区地下水埋藏深度大于 3m且矿化度大，麦田需水全靠灌溉。土壤为轻、中壤

4、土，土壤容重为 1.48t/m3 ,田间持水量为 28%（占干土重的百分数计）。春小麦地在年前进行秋冬灌溉，开春解冻后进行抢埔播种。春小麦各生育阶段的田间需水量、计划湿润 层深度、计划湿润层增深土层平均含水率及允许最大、最小含水率（田间持水量百分数计），如表 2-1所列。据农民的生产经验，春 小麦亩产达300350kg时，生育期内需灌水56次，灌水定额为5060m3盾。抢埔播种时白土壤含水率为 75%（占田间持水量百分 数计）。表2-1春小麦灌溉制度设计资料表生育阶段播种分篥分篥拔节拔节抽穗抽穗成熟日期（日/月）21/3 30/41/5 20/521/5 8/69/6 14/7天数（d）412

5、01936需水量（m3/亩）248183112允许最大含水率（10010010090允许最小含水率（55556055计划湿润层深度（m0.40.4 0.60.60.6计划湿润层增深土层平均含水率（%65解:（1）灌区地下水埋藏深度大于3m,因而可忽略地下水补给量K。（2）根据各旬计划湿润层深度 H和计划湿润层允许最大、最小含水率求出土层允许储水量上限Wax和下限Win，并绘于灌溉制度设计图上(ax =667 H %ax,'水Wnin =667 XX H Mmin )。.水y _(3)由计划湿润层增加而增加的水量 W=667x(H2 -H1)xx9P =33.67 (mi/W) :水（4

6、）作物田间需水量（ET）表2-1已给出，在灌溉制度设计图上绘出作物田间需水量（ET）累积曲线，并彳#出净耗水量（ET-K-W）累积曲线。（5）每次降雨量多属微雨（5mm或小雨（10mm , 口取1,降雨入渗量Po二口 P ,逐时绘于图上。（6）自作物生长初期土壤计划湿润层储水量 W,逐旬减去（ET-K-W）值，当遇有降雨时加上降雨入渗量 Po,即得计划湿润土层实际储水量（W曲线。当W曲线接近于Win时，即进行灌水。灌水定额大小要适当，不应使灌水后土壤储水量大于Wax。得出春小麦灌溉制度设计图及汇总表格如下：春小麦生育期灌溉制度灌水次数12345合计灌水日期（日/月）4月23日11月5日5月24

7、日3月6日6月22日灌水定额（m3/亩）5050506060270有效降雨量<m亩5 0 5 0 57 6 4 3 1 O卜上1中1下上1中下上中rr上3月4月5月6月7月搐种分窠分基一拔节&发节二抽穗I抽穗月J款o O o O3 2/需水量o o o OU5O 5>0112/计划溟润土层含水量刖卸春小麦生育期灌水定额为270 m3/亩3、水库灌区灌溉用水量计算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18万亩，棉 花8万亩，春玉米8万亩，豆玉米16万亩，其他杂粮6万亩。中等干旱年各种作物净灌水定额，见表

8、3-1。全灌区灌溉水利用系数 ” 水为0.6。 解： 中等干旱年的降雨量频率取为 75% 对于任何一种作物的某次灌水，需供水到田间的灌水量：W = mA(m),利用该公式计算出各作物各次净灌溉用水量，见下表 3-2。全灌区任何一时段内的净灌溉用水量为该时段内各种作物净灌溉用水之和。“水=W/W毛，灌溉水利用系数估为0.6,即可求得总的毛灌溉用水量，见下表 3-2。 得全灌区毛灌溉用水量为 21967103。3-2灌溉用水过程推算表各种作物各次灌水定额(m3/亩)各种作物各次净灌溉用水量(104m5)全灌区净 灌水用水 量(10 4m3)全灌区毛灌 溉用水量(10 4m3)'弋物(104

9、亩)时间冬小麦(A=18)棉花(Aa=8)(小=8)夏玉米(4=16)其他杂粮(A=6)冬小麦(A=18)棉花(A=8)(4=8)夏玉米A=16)其他杂 粮(A5=6)3 1上509009001500中下60480P 4808004上407207201200中50300P 300500下4540810320113018835上40240P 240400中454081032011301883下403203205336上4040320240P 560933中508008001333下404040320320240P 88014677上406406401067中40320P 320533下40453

10、20720104017338上中下45：720P 72012009上中下6010801080180010上中下11上中下6010801080180012上60604803608401400中下全年内300220220180230540017601760288013801318021967表3-1中旱年各种作物净灌水定额统计表灌水净灌水定额（m3/作物作物名称灌水时间灌水次数灌水时间净灌水定额（m3/亩）次数亩）名称播前9月下旬60111月下旬6016月中旬5023月上旬5027月上旬40冬小麦夏玉米34月上旬4037月下旬4544月下旬4548月下旬4555月中旬45播前3月下旬60冬灌12月

11、上旬6014月下旬4014月中旬50棉花25月下旬40其他杂粮25月上旬4036月下旬4036月上旬4047月下旬4046月下旬40冬灌12月上旬6015月中旬4026月上旬4036月下旬4047月中旬404、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4-1。(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 4-2 o灌溉水利用系数为0.7。要求：编制灌区灌水率图，按经济合理的要求并考虑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、

12、后的灌水率计 算表及灌水率图。解：（1）由公式q=及已知条件，可求得各作物灌水率计算表，见表 4-1 o将所得的灌水率绘图，得修正前的灌水率图，见图 8.64T4-1 0表4-1某灌区各种作物灌水率计算表作物生育期种植面根百分比灌水次数灌水定额（m3/亩）（%）灌水延续天数（d） 灌水率m 3/（s 万亩）(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)150250冬小麦23/9 16/550345445545120.24120.24100.26100.26100.26145玉米6/6 4/950240335100.26100.23100.20140棉花21/4 10/112523533580.14

13、80.13100.10.、145谷子25/4 14/825240100.13100.12CL6n图4-1修正刖灌水率图(2)由资料得渠首5月份能引取的流量为4.8m3/s,图4-1得5月份上、中旬需灌溉小麦、谷子及棉花三种作物，总面积为 10万4 8 0 70国，已知灌慨水利用系数0.7,综上得渠首5月份能提供的最大灌水率为q= . = 0.336 m/(s 万亩)，不能满足作物该时灌水率 0.5310n3/（s 万亩）。从经济合理的角度分析，修正前的灌水率图大小相差悬殊，渠道输水断断续续，不利于管理，若以其中最大的灌水率设计渠道流量，定不 经济，因此需将其进行修正，修正后的灌水率图见图4-2

14、。航xe飞厂6月7月航飞瓦 西 n月rnj图4-2修正后灌水率图5、畦灌设计某灌区种植小麦，灌水定额 m=50n/W, 土壤透水性中等，由土壤渗吸试验 资料得知：第1小时内平均渗吸速度i o=150mm/h a =0.5 ,地面坡度（畦田纵方 向）为0.002。要求：（1）计算灌水时间（h）；（2）选择畦田长度和宽度（m） ；（3）计算入畦单宽流量（L/s?m）。解：（1）灌水时间t内入渗水量H与计划的灌水定额m相等，即m =Ht = kL由已知条件 m=50m亩=75mm,i°=150mm/h马灌水时间：m75t =（31f =（二产5 =0.25hK0150（2） 土壤透水性中等

15、，坡度0.002在适宜范围，故选择畦田长度为 70m宽度 3nl（3）进入畦田的灌水总量与畦长 L上达到灌水定额m所需的水量相等。3.6qt = ml由m=50m亩=75mm L=70m t=0.25h得入畦单宽流量：mlq 二3.6t75 10、703.6 0.25=5.83(L/s?m)6、沟灌设计某地种植玉米，用沟灌法灌溉，土壤透水性中等，顺沟灌方向的地面坡度 J=0.003,采用灌水定额 m=40m亩。要求：（1）确定灌水沟的间距，长度和流量；(2)计算灌水沟的灌水时间解：(1) 土壤透水性中等，坡度0.003在适宜范围内，故选择灌水沟的间距为0.7m,长度为80m 流量为0.5L/S

16、 。(2)灌水定额m = 40m3 /亩=60mm灌水时间tmal3.6q60 0.7 803.6 0.5 1000=1.87h7、喷灌设计一一喷头布置已知某喷头流量为4n3/h ,射程为18m喷灌水利用系数取0.8。要求：(1)求该喷头作全圆喷洒时的平均喷灌强度；(2)求该喷头作240°扇形喷洒时的平均喷灌强度；(3)若各喷头呈矩形布置，支管间距为18m支管上喷头间距为15m组 合平均喷灌强度又是多少？222解：(1)喷头作全园喷洒时A= n R = 3.14父18 = 1017.36m 1000q1000 4 0.8平均喷灌强度p全= =3.145mm/hA 1017.36(2)

17、 喷 头 作 2400 扇 形 喷 洒 时24022鼠 R2 = 240/360 3.14 182= 678.24m23601000q1000 4 0.8,平均喷灌强度p2404.718mm/hA40678.248、喷灌设计一一管道布置小麦拔节期需进行喷灌，已测得小麦地计划湿润层深度40cm土层内的平均田间持水率为24% (重量含水量)，土壤容重为1.35g/cm3,灌前土壤含水率为 17%此时小麦每日耗水量为6mm/d现才K在200亩面积上安装固定式管道喷灌 系统,选择喷头的流量为4.5m3/h，射程为20m喷头组合形式为正三角形全圆 喷洒，每天喷洒有效工作时间为10ho要求：(1)计算本次

18、喷灌的灌水定额和设计灌水周期；(2)确定喷头间距与支管间距；(3)计算一次灌水所需的时间；(4)确定同时工作的喷头数和支管数(设每支管上安装48个喷头)。解：(1)设计灌水定额：m殳=0.1H(6max-0min)设计灌水周期：T设=但没 e式中：H作物土壤计划湿润层深度9 max一一灌后土层允许达到的含水量的上限(以占土层体积的百分数 表示)。即相当于田间持水量。(题中是重量含水量，要注 意转化)。8 min 一 灌前土层含水量下限(以占土层体积的百分数表示)。e 作物每日耗水量，mm/d代入数据得：m殳=0.1 M 40M 1.35 M (0.24-0.17)=0.378cm=3.78mm(2)由农田水利学课本，表 3-7可知喷头间距 Sl=1.73R=34.6m支管间距 S=1.5R=30mP1系统二 _1000q，系统=Sm S|式中： m设 设计灌水定额， mm;P系统喷灌系统的平均喷灌强度，mm/d;刀喷洒水有效利用系数，此处取 0.9;q一个喷头的流量，nVh;sm-支管间距，m;s 沿支管的喷头间距，m;代入数据得:1000 4.5 0.9P系统=3.902mm/ h34.6 30t i =0.97h3.902A t 同时工作的喷头数：N喷头=父一Sm