農(nóng)田水力學(xué)作業(yè)2014年3答案解析

./農(nóng)田水利學(xué)作業(yè)1、用"水面蒸發(fā)為參數(shù)的需水系數(shù)法"求水稻的需水量

〔1根據(jù)某地氣象站觀測(cè)資料,設(shè)計(jì)年4月至8月80cm口徑蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量〔E0的觀測(cè)資料見表1-1。

〔2水稻各生育階段的需水系數(shù)α值及日滲漏量,見表1-2。表1-1某地蒸發(fā)量〔E0的觀測(cè)資料月

份45678蒸發(fā)量ET0〔mm182.6145.7178.5198.8201.5表1-2水稻各生育階段的需水系數(shù)及日滲漏量生育階段返青分蘗拔節(jié)育穗抽穗開花乳熟黃熟全生育期起止日期月日4至526

35至54

285至629

156至616

307至71

107至711

194至726

19天

數(shù)825181510985階段α值0.7841.0601.3411.1781.0601.133

日滲漏量〔mm/a1.51.21.01.00.80.8

解：〔1各月日蒸發(fā)量4月日蒸發(fā)量ET04=182.6/30=6.09mm/d5月日蒸發(fā)量ET04=145.7/31=4.7mm/d6月日蒸發(fā)量ET04=178.5/30=5.95mm/d7月日蒸發(fā)量ET04=198.8/31=6.41mm/d<2>由ET=αET0,計(jì)算各生育階段的蒸發(fā)量如下表：生育階段返青分蘗拔節(jié)育穗抽穗開花乳熟黃熟全生育期天

數(shù)8251815109854月5天5月25天5月3天6月15天7月10天7月9天5月3天6月15天ET0〔mm44.55117.5103.3589.2564.157.69476.44階段α值0.7841.061.3411.1781.061.133ET〔mm34.927124.55138.59105.1467.9565.36536.517滲漏量〔mm/a1230181587.290.2耗水量46.927154.55156.59120.1475.9572.56626.7172、設(shè)計(jì)春小麥灌溉制度西北內(nèi)陸某地,氣候干旱,降雨量少,平均年降雨量117mm,其中3～7月降雨量65.2mm,每次降雨量多屬微雨〔5mm或小雨〔10mm且歷時(shí)短；灌區(qū)地下水埋藏深度大于3m,且礦化度大,麥田需水全靠灌溉。土壤為輕、中壤土,土壤容重為1.48t/m3,田間持水量為28%〔占干土重的百分?jǐn)?shù)計(jì)。春小麥地在年前進(jìn)行秋冬灌溉,開春解凍后進(jìn)行搶墑播種。春小麥各生育階段的田間需水量、計(jì)劃濕潤(rùn)層深度、計(jì)劃濕潤(rùn)層增深土層平均含水率及允許最大、最小含水率〔田間持水量百分?jǐn)?shù)計(jì),如表2-1所列。據(jù)農(nóng)民的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),春小麥畝產(chǎn)達(dá)300～350kg時(shí),生育期內(nèi)需灌水5～6次,灌水定額為50～60m3/畝。搶墑播種時(shí)的土壤含水率為75%〔占田間持水量百分?jǐn)?shù)計(jì)。表2-1春小麥灌溉制度設(shè)計(jì)資料表生

育

階

段播種～分蘗分蘗～拔節(jié)拔節(jié)～抽穗抽穗～成熟日期〔日/月21/3～30/41/5～20/521/5～8/69/6～14/7天數(shù)〔d41201936需水量<m3/畝>248183112允許最大含水率〔%10010010090允許最小含水率〔%55556055計(jì)劃濕潤(rùn)層深度〔m0.40.4～0.60.60.6計(jì)劃濕潤(rùn)層增深土層平均含水率〔%65解：〔1灌區(qū)地下水埋藏深度大于3m,因而可忽略地下水補(bǔ)給量K。〔2根據(jù)各旬計(jì)劃濕潤(rùn)層深度H和計(jì)劃濕潤(rùn)層允許最大、最小含水率求出土層允許儲(chǔ)水量上限Wmax和下限Wmin,并繪于灌溉制度設(shè)計(jì)圖上〔,?！?由計(jì)劃濕潤(rùn)層增加而增加的水量WT=33.67〔m3/畝?！?作物田間需水量〔ET表2-1已給出,在灌溉制度設(shè)計(jì)圖上繪出作物田間需水量〔ET累積曲線,并得出凈耗水量〔ET-K-WT累積曲線?！?每次降雨量多屬微雨〔5mm或小雨〔10mm,取1,降雨入滲量P0,逐時(shí)繪于圖上。〔6自作物生長(zhǎng)初期土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層儲(chǔ)水量W0,逐旬減去〔ET-K-WT值,當(dāng)遇有降雨時(shí)加上降雨入滲量P0,即得計(jì)劃濕潤(rùn)土層實(shí)際儲(chǔ)水量〔W曲線。當(dāng)W曲線接近于Wmin時(shí),即進(jìn)行灌水。灌水定額大小要適當(dāng),不應(yīng)使灌水后土壤儲(chǔ)水量大于Wmax。得出春小麥灌溉制度設(shè)計(jì)圖及匯總表格如下：春小麥生育期灌溉制度灌水次數(shù)12345合計(jì)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日灌水定額<m3/畝>5050506060270春小麥生育期灌水定額為270m3/畝。3、水庫灌區(qū)灌溉用水量計(jì)算某灌區(qū)需從水庫引水,灌溉面積40萬畝,種植小麥、棉花等作物,復(fù)種指數(shù)1.40,各種作物種植面積如下：冬小麥18萬畝,棉花8萬畝,春玉米8萬畝,夏玉米16萬畝,其他雜糧6萬畝。中等干旱年各種作物凈灌水定額,見表3-1。全灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)η水為0.6。解：中等干旱年的降雨量頻率取為75%。對(duì)于任何一種作物的某次灌水,需供水到田間的灌水量：W凈=mA<m3>,利用該公式計(jì)算出各作物各次凈灌溉用水量,見下表3-2。全灌區(qū)任何一時(shí)段內(nèi)的凈灌溉用水量為該時(shí)段內(nèi)各種作物凈灌溉用水之和。η水=W凈/W毛,灌溉水利用系數(shù)估為0.6,即可求得總的毛灌溉用水量,見下表3-2。得全灌區(qū)毛灌溉用水量為104m3。3-2灌溉用水過程推算表各種作物各次灌水定額〔m3/畝各種作物各次凈灌溉用水量〔10全灌區(qū)凈灌水用水量<104全灌區(qū)毛灌溉用水量<104作物<104畝>時(shí)間冬小麥〔A1=18棉花〔A2=8春玉米〔A3=8夏玉米〔A4=16其他雜糧〔A5=6冬小麥〔A1=18棉花〔A2=8春玉米〔A3=8夏玉米A4=16其他雜糧〔A5=63上中下4上中下5上中下6上中下7上中下8上中下9上中下10上中下11上中下12上中下全年內(nèi)表3-1中旱年各種作物凈灌水定額統(tǒng)計(jì)表作物名稱灌水次數(shù)灌水時(shí)間凈灌水定額<m3/畝>作物名稱灌水次數(shù)灌水時(shí)間凈灌水定額<m3/畝>冬小麥播前123459月下旬11月下旬3月上旬4月上旬4月下旬5月中旬606050404545夏玉米12346月中旬7月上旬7月下旬8月下旬50404545棉花播前12343月下旬4月下旬5月下旬6月下旬7月下旬6040404040其他雜糧冬灌123412月上旬4月中旬5月上旬6月上旬6月下旬6050404040春玉米冬灌123412月上旬5月中旬6月上旬6月下旬7月中旬6040404040

4、引水灌區(qū)灌水率圖的制定基本資料：〔1某灌區(qū)灌溉面積為10萬畝,主要種植小麥、棉花、玉米及谷子等旱作物。各種作物的生育期、種植面積的百分比及設(shè)計(jì)的灌溉制度,見表4-1。

〔2灌區(qū)為有壩取水的自流灌區(qū)。根據(jù)設(shè)計(jì)年河流來水分析,渠首能引取的流量,見表4-2。灌溉水利用系數(shù)為0.7。要求：編制灌區(qū)灌水率圖,按經(jīng)濟(jì)合理的要求并考慮來水流量是否夠用進(jìn)行修正。應(yīng)完成計(jì)算說明書一份,包括修正前、后的灌水率計(jì)算表及灌水率圖。.解：〔1由公式及已知條件,可求得各作物灌水率計(jì)算表,見表4-1。將所得的灌水率繪圖,得修正前的灌水率圖,見圖4-1。

表4-1某灌區(qū)各種作物灌水率計(jì)算表作物生育期種植面積百分比<%>灌水次數(shù)灌水定額<m3/畝>灌水延續(xù)天數(shù)<d>灌水率[m3/<s·萬畝>]<1><2><3><4><5><6><7>冬小麥23/9～16/550150120.24250120.24345100.26445100.26545100.26玉米6/6～4/950145100.26240100.23335100.20棉花21/4～10/112514080.1423580.13335100.10谷子25/4～14/825145100.13240100.12.圖4-1修正前灌水率圖〔2由資料得渠首5月份能引取的流量為4.8m3/s,圖4-1得5月份上、中旬需灌溉小麥、谷子及棉花三種作物,總面積為10萬畝,已知灌溉水利用系數(shù)0.7,綜上得渠首5月份能提供的最大灌水率為0.336m3/<s·萬畝>,不能滿足作物該時(shí)灌水率0.53m3/<s·萬畝>。從經(jīng)濟(jì)合理的角度分析,修正前的灌水率圖大小相差懸殊,渠道輸水?dāng)鄶嗬m(xù)續(xù),不利于管理,若以其中最大的灌水率設(shè)計(jì)渠道流量,定不經(jīng)濟(jì),因此需將其進(jìn)行修正,修正后的灌水率圖見圖4-2。圖4-2修正后灌水率圖.5、畦灌設(shè)計(jì)某灌區(qū)種植小麥,灌水定額m=50m3/畝,土壤透水性中等,由土壤滲吸試驗(yàn)資料得知：第1小時(shí)內(nèi)平均滲吸速度i0=150mm〔1計(jì)算灌水時(shí)間〔h；

〔2選擇畦田長(zhǎng)度和寬度〔m；

〔3計(jì)算入畦單寬流量〔L/s?m。解：〔1灌水時(shí)間t內(nèi)入滲水量Ht與計(jì)劃的灌水定額m相等,即由已知條件m=50m3/畝=75mm,i0=150mm/h〔2土壤透水性中等,坡度0.002在適宜范圍,故選擇畦田長(zhǎng)度為70m,寬度3m?！?進(jìn)入畦田的灌水總量與畦長(zhǎng)L上達(dá)到灌水定額m所需的水量相等。由m=50m3/畝〔L/s?m6、溝灌設(shè)計(jì)某地種植玉米,用溝灌法灌溉,土壤透水性中等,順溝灌方向的地面坡度J=0.003,采用灌水定額m=40m3要求：〔1確定灌水溝的間距,長(zhǎng)度和流量；〔2計(jì)算灌水溝的灌水時(shí)間。解：<1>土壤透水性中等,坡度0.003在適宜范圍內(nèi),故選擇灌水溝的間距為0.7m,長(zhǎng)度為80m,流量為0.5L/s?！?灌水定額灌水時(shí)間7、噴灌設(shè)計(jì)——噴頭布置已知某噴頭流量為4m3/h,射程為18m〔1求該噴頭作全圓噴灑時(shí)的平均噴灌強(qiáng)度；

〔2求該噴頭作240°扇形噴灑時(shí)的平均噴灌強(qiáng)度；若各噴頭呈矩形布置,支管間距為18m,支管上噴頭間距為15m,組合平均噴灌強(qiáng)度又是多少？解：〔1噴頭作全園噴灑時(shí)平均噴灌強(qiáng)度〔2噴頭作240°扇形噴灑時(shí)平均噴灌強(qiáng)度8、噴灌設(shè)計(jì)——管道布置小麥拔節(jié)期需進(jìn)行噴灌,已測(cè)得小麥地計(jì)劃濕潤(rùn)層深度40cm土層內(nèi)的平均田間持水率為24%〔重量含水量,土壤容重為1.35g/cm3,灌前土壤含水率為17%,此時(shí)小麥每日耗水量為6mm/d。現(xiàn)擬在200畝面積上安裝固定式管道噴灌系統(tǒng),選擇噴頭的流量為4.5m3/h,射程為20m〔1計(jì)算本次噴灌的灌水定額和設(shè)計(jì)灌水周期；〔2確定噴頭間距與支管間距；〔3計(jì)算一次灌水所需的時(shí)間；〔4確定同時(shí)工作的噴頭數(shù)和支管數(shù)〔設(shè)每支管上安裝4~8個(gè)噴頭。解：〔1設(shè)計(jì)灌水定額：設(shè)計(jì)灌水周期：式中：H——作物土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度θmax——灌后土層允許達(dá)到的含水量的上限〔以占土層體積的百分?jǐn)?shù)表示。即相當(dāng)于田間持水量。〔題中是重量含水量,要注意轉(zhuǎn)化。θmin——灌前土層含水量下限〔以占土層體積的百分?jǐn)?shù)表示。e——作物每日耗水量,mm/d代入數(shù)據(jù)得：〔2由《農(nóng)田水利學(xué)》課本,表3-7可知噴頭間距sl=1.73R=34.6m支管間距Sm=1.5R=30m<3>式中：m設(shè)——設(shè)計(jì)灌水定額,mm;——噴灌系統(tǒng)的平均噴灌強(qiáng)度,mm/d;η——噴灑水有效利用系數(shù),此處取0.9；q——一個(gè)噴頭的流量,m3/h;sm——支管間距,m;sl——沿支管的噴頭間距,m;代入數(shù)據(jù)得：<4>同時(shí)工作的噴頭數(shù)：式中：A——噴灌系統(tǒng)的面積,m2;C——一天噴灑有效工作時(shí)間,h;其它符號(hào)同前。同時(shí)工作的支管數(shù)：式中：n噴頭——一根支管上的噴頭數(shù),代入數(shù)據(jù)得：9、滴灌設(shè)計(jì)某蔬菜地?cái)M建滴灌系統(tǒng),已知滴頭流量為4L/h,毛管間距為1m,毛管上滴頭間距為0.7m,滴灌土壤濕潤(rùn)比為80%,土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度為0.3m,土壤有效持水率為15%〔體積含水量,需水高峰期日平均耗水強(qiáng)度為6mm/d。要求：〔1計(jì)算滴灌設(shè)計(jì)灌水定額；〔2計(jì)算設(shè)計(jì)灌水周期；〔3計(jì)算滴頭一次灌水的工作時(shí)間。解：〔1有公式計(jì)算一次灌水量I為:式中：m滴—一設(shè)計(jì)灌水定額,mm;α——允許消耗的水量占土壤有效水量的比例,取20%；H——計(jì)劃濕潤(rùn)層深度