2022年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 值及日渗漏量，见表 1-2 。表 1-1 某地蒸发量（ E0）的观测资料月份4 5 6 7 8 蒸发量 ET0（mm）182.6 145.7 178.5 198.8 201.5 表 1-2 水稻各生育阶段的需水系数及日渗漏量生育阶段月返青分蘖拔节育穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期起止日期4 至 5 5 至 5 5 至 6 6 至 6 7 至 7 7 至 7 4 至 7 日26 3 4

2、 28 29 15 16 30 1 10 11 19 26 19 天数8 25 18 15 10 9 85 阶段 值0.784 1.060 1.341 1.178 1.060 1.133 日渗漏量（ mm/a）1.5 1.2 1.0 1.0 0.8 0.8 解：（ 1）各月日蒸发量 4 月日蒸发量 ET04=182.6/30=6.09 mm/d 5 月日蒸发量 ET04=145.7/31=4.7 mm/d 6 月日蒸发量 ET04=178.5/30=5.95 mm/d 7 月日蒸发量 ET04=198.8/31=6.41 mm/d (2) 由 ET= ET0，计算各生育阶段的蒸发量如下表：生育

3、阶段返青分蘖拔节育穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期天数8 25 18 15 10 9 85 ET0（mm）4 月 5 天5 月 25 天5 月 3 天6 月 15 天7 月 10 天7 月 9 天476.44 5 月 3 天6 月 15 天117.5 89.25 64.1 57.69 44.55 103.35 阶段 0.784 1.06 1.341 1.178 1.06 1.133 536.517 值34.927 124.55 138.59 105.14 67.95 65.36 ET（mm）渗漏量12 30 18 15 8 7.2 90.2 （mm/a）耗水量46.927 154.55 156.59

4、 120.14 75.95 72.56 626.717 2、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（10mm）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，开春解冻后进行抢墒播种。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

5、产达 300350kg 时，生育期内需灌水 56 次，灌水定额为 5060m3/亩。抢墒播种时的土壤含水率为 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%）播种分蘖分蘖拔节拔节抽穗抽穗成熟日期（日 / 月）21/3 30/4 1/5 20/5 21/5 8/6 9/6 14/7 天数（ d）41 20 19 36 需水量 (m 3/ 亩) 24 81 83 112 允许最大含水率（%）100 100 100 90 允许最小含水率（%）55 55 60 55 计划湿润层深度（m）0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 计划湿润层增深土层平均含水率（65 解：（1

6、）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 Wmax和下限 Wmin , 并绘于灌溉制度设计图上（W max 667 H max , W min 667 H min）。水 水（3）由计划湿润层增加而增加的水量 WT 667 ( H 2 H 1) =33.67 （m 3/ 亩）。水（4）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，并得出净耗水量（ET-K-WT）累积曲线。（5）每次降雨量多属微雨（5mm）或小雨（ 10mm），取 1，降雨入渗量

7、 P0= 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 W0，逐旬减去（ ET-K-WT）值，当遇有降雨时加上降雨入渗量 P0，即得计划湿润土层实际储水量（ W）曲线。当 W曲线接近于 Wmin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 W max。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春小麦生育期灌水定额为灌水次数1 2 3 4 5 合计灌水日期（日 / 月）4 月 23 日11 月 5 日5 月 24 日3 月 6 日6 月 22 日270 灌水定额 (m3/ 亩) 50 50 50 60 60 270 m3/ 亩。3、水库灌区灌溉

8、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，夏玉米 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 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%。W净= mA(m 3) ，利用该公式计算出各作物各次净灌溉用水量，见下表3-2 。对于任何一种作物的某次灌水，需供水到田间的灌水量：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净/W 毛，灌溉水利用系数估为0.6 ，即可求得总的毛灌溉用水

9、量，见下表3-2 。得全 灌区毛灌溉用水量为2196710 4m 3。3-2 灌溉用水过程推算表作物 (104亩) 各种作物各次灌水定额（m 3/ 亩）夏玉米其他杂各种作物各次净灌溉用水量（104m 3）其他杂全灌区净全灌区毛灌灌水用水溉用水量冬小麦棉花春玉米冬小麦棉花春玉米夏玉米量(104m 3) (104m 3) （A1=18）（A2=8）（A3=8）（A4=16）粮（A5=6）（A1=18）（A2=8）（A3=8）A4=16）粮（A5=6）时间3 上50 900 900 1500 中4 下40 60 40 50 50 720 480 320 800 300 480 800 上720 12

10、00 中300 500 5 下45 40 40 810 320 240 1130 1883 上240 400 45 810 中1130 1883 6 下40 40 40 320 320 240 320 533 上560 933 中800 1333 7 下40 40 40 40 320 320 640 240 880 1467 上640 1067 40 320 中320 533 下40 45 320 720 1040 1733 上8 中45 720 720 1200 下上9 中60 1080 1080 1800 下上10 中 下上11 中60 60 60 1080 480 360 1080 18

11、00 下12 上840 1400 中下全年内300 220 220 180 230 5400 1760 1760 2880 1380 13180 21967 表 3-1 中旱年各种作物净灌水定额统计表作物名称灌水灌水时间净灌水定额 (m 3/作物灌水次数灌水时间净灌水定额 (m 3/ 亩) 次数亩) 名称冬小麦播前9 月下旬60 夏玉米1 6 月中旬50 1 11 月下旬60 2 3 月上旬50 2 7 月上旬40 3 4 月上旬40 3 7 月下旬45 棉花4 4 月下旬45 其他杂粮4 8 月下旬45 5 5 月中旬45 冬灌12 月上旬60 播前3 月下旬60 1 4 月下旬40 1 4

12、 月中旬50 2 5 月下旬40 2 5 月上旬40 春玉米3 6 月下旬40 3 6 月上旬40 4 7 月下旬40 4 6 月下旬40 冬灌12 月上旬60 1 5 月中旬40 2 6 月上旬40 3 6 月下旬40 4 7 月中旬40 4、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 。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

13、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。解：（ 1）由公式qm 8.64 T及已知条件，可求得各作物灌水率计算表，见表4-1 。将所得的灌水率绘图，得修正前的灌水率图，见图4-1 。表 4-1 某灌区各种作物灌水率计算表作物生育期种植面积百分比灌水次数灌水定额 (m 3/ 亩) 灌水延续天数 (d) 灌 水 率 m3/(s 万亩 ) (%) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 冬 小 麦23/9 16/5 50 1 50 12 0.24 2 50 12 0.24 3 45 10 0.26 玉 米6/6 4/9 50 4 45 10 0.26

14、5 45 10 0.26 1 45 10 0.26 2 40 10 0.23 棉 花21/4 10/11 25 3 35 10 0.20 1 40 8 0.14 2 35 8 0.13 谷子25/4 14/8 25 3 35 10 0.10 1 45 10 0.13 2 40 10 0.12 图 4-1 修正前灌水率图（2）由资料得渠首 5 月份能引取的流量为4.8m 3/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 0.53 亩，已知灌溉水利用系数0.7 ，综上得渠首 5 月份能提供的最大灌水率为q4.80.70.336 m 3/(s 万亩 ) ，不

15、能满足作物该时灌水率10m 3/(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 。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=50m 3/ 亩，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 0=150mm/h， =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

16、水量 Ht 与计划的灌水定额m相等，即70m，宽度mHtK t1由已知条件 m=50m 3/ 亩=75mm, i 0=150mm/h得灌水时间：t(m)1175 (150)10.25 h1 0.5K0（2）土壤透水性中等，坡度0.002 在适宜范围，故选择畦田长度为3m。（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 3/ 亩=75mm，L=70m，t=0.25h 得入畦单宽流量：3q ml 75 10 705.83（L/s?m）3.6 t 3.6 0.256、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=0.0

17、03 ，采用灌水定额 m=40m 3/ 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 。60mm1. 87 h（2）灌水定额m40m3 亩灌水时间tmal600 .7803 .6q3 .60.510007、喷灌设计 喷头布置已知某喷头流量为4m 3/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

18、，支管上喷头间距为15m，组合平均喷灌强度又是多少？解：（ 1）喷头作全园喷洒时AR 23 . 141821017.36m2平均喷灌强度p 全1000 q100040 . 83 .145 mm/hA1017. 36（2）喷头作240扇形喷洒时A 240240 360R 2240/3603 . 14182678 .24 m2平均喷灌强度p 2401000 q100040 .84 . 718mm/hA 240678. 248、喷灌设计 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/cm 3，灌前土壤含水率

19、为17%，此时小麦每日耗水量为6mm/d。现拟在 200 亩面积上安装固定式管道喷灌系统，选择喷头的流量为 4.5m 3/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 10h。要求：（1）计算本次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（设每支管上安装解：（1）设计灌水定额：m 设0. 1 H(maxmin)设计灌水周期：T =m 设e式中： H作物土壤计划湿润层深度48 个喷头）。 max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

20、重量含水量，要注意转化）。 min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设 0.1 40 1.35（0.24-0.17 =0.378cm=3.78mmT 设 = 3.78 0.63 d6（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 Sm=1.5R=30m (3)tm 设系统系统=1000qs ms l式中： m 设设计灌水定额， mm; 系统喷灌系统的平均喷灌强度，mm/d; 喷洒水有效利用系数，此处取 0.9 ； q一个喷头的流量， m 3/h; s m支管间距， m; s l沿支管的喷头间距， m; 代入数据得：系统 = 1000 4.5 0.93.902 mm h34.6 303.78t 0.97 h3.902(4) 同