农田水利学作业

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第二章农田水分状况和土壤水分运动1.【农田土壤有效含水量的计算】某平原农田，1m深内土质为壤土，其空隙率为47%，悬着毛管水的最大含水率为30%，凋萎系数9.5%（体积），土壤容重1.4t/m3，地下水位在地面以下7m处，土壤计划湿润层厚度为0.8m。计算土壤计划湿润层中有效含水量的上、下限，要求：（1）分别用m3/亩，m3/hm2和mm三种单位表示结果；（2）将含水率转换为以干土重的百分比及用空隙体积的百分比表示。解：（1）（2）以干土重的百分比表示：以空隙体积的百分比表示：2.【土壤入渗水量的计算】某土壤经测定，第一分钟末的入渗速度i1=6mm/min，a=0.4。求：运用土壤入渗经验公式计算30min内的入渗量，平均入渗速度，及第30min末的瞬时入渗速度。解：把i1=6,if=0.4,t=1代入i=S2t-12+if解得S=11.2把S=11.2，t=30,,if=0.4代入I=St12+ift得I=11.2x3012+0.4x30=73.34mm.平均入渗速度v=73.34/30=2.44mm/min.30min末的瞬时入渗速度i30=S2t-12+if=11.22x30-12+0.4=1.42mm/min.第三章作物需水量和灌溉用水量1.用“以水面蒸发为参考的需水系数法”求水稻的耗水量。基本资料：（1）某地根据气象观测资料，设计年4月~8月80cm直径蒸发皿的蒸发量（E0）值如下表：月份45678蒸发量（E0）182.6145.7178.5198.8201.5（2）水稻各生育阶段的需水系数α及日渗漏量如下表：n生育阶段返青分蘖拔节孕穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期起止日期4.26—5.35.4—5.285.29—6.156.16—6.307.1—7.107.11—7.194.26—7.19天数825181510985阶段α值0.7841.0601.3411.1781.0601.133 日渗漏量（mm/d）1.51.21.01.00.80.8 根据上述资料，推求该地水稻各生育阶段及全生育期的耗水量。解：各阶段蒸发耗水总量返青期：0.784x(182.630x5+145.731x3)=34.91mm分蘖期:1.06x145.731x25=124.55mm拔节孕穗期:1.341x(145.731x3+178.530x15)=138.59mm抽穗开花期:1.178x(178.530x15)=105.14mm乳熟期:1.06x198.831x10=67.98mm黄熟期:1.133x198.831x9=65.39mm各阶段渗流总量返青期：1.5x8=12mm分蘖期:1.2x25=30mm拔节孕穗期:1.0x18=18mm抽穗开花期:1.0x15=15mm乳熟期:0.8x10=8mm黄熟期:0.8x9=7.2mm生育阶段返青分蘖拔节孕穗抽穗开花乳熟黄熟全生育期各阶段蒸发耗水总量（mm）34.91124.55138.59105.1467.9865.39536.56各阶段渗流总量（mm）1230181587.290.2n总量（mm）46.91154.55156.59120.1475.9872.59626.762.用“以产量为参考的需水系数法”求棉花的耗水量。基本资料：（1）棉花计划产量：籽棉300kg/亩。（2）由相似地区实验资料得，当产量为籽棉300kg/亩时，棉花需水系数K=1.37m3/kg。（3）棉花各生育阶段的需水量模比系数如下表：生育阶段苗期蕾期花铃期吐絮期全生育期起止日期4.11—6.106.11—7.67.7—8.248.25—10.304.11—10.30天数61264971206模比系数（%）11244916100计算棉花各生育阶段耗水量累积值。解：全生育期耗水量：ET=KY=1.37×300=411m3/亩，所以有苗期：ET1=411×11%=45.21m3/亩蕾期：ET2=411×24%=98.64m3/亩花铃期：ET3=411×49%=201.39m3/亩吐絮期：ET4=411×16%=65.76m3/亩所以棉花各生育阶段耗水量累积值如下表：（单位：m3/亩）苗期蕾期花铃期吐絮期全生育期45.21143.85345.244114113.用（1979年修正的）彭曼公式求潜在腾发量从而计算作物需水量。已知：（1）华北平原某站位于东经115°03′，北纬38°41′，海拔高度40.09m。该站的多年平均气象资料如表2-3-1。（2）该站的冬小麦作物系数Kc值如表2-3-2。（3）该站的棉花生育期为：4月23日播种，10月20日收割，共181天。生育期的作物系数Kc为0.751。（4）该站的夏玉米生育期为：6月21日播种，9月28日收割，共100天。全生育期的作物系数Kc为0.838。要求：（1）计算潜在腾发量Ep；（2）计算作物需水量E。表3-3-1某站多年平均气象资料表气温（℃）n月份平均相对湿度RHav（%）最大风速（m/s）平均风速（m/s）日照时数(h/mon)降雨量（mm）蒸发量（mm）最高TM最低Tm平均Tav13.3-11.2-4.6498.37.9193.22.345.126.6-8.9-1.6578.52.3180.36.958.7313.7-1.65.65711.02.7232.25.9137.2421.85.413.8559.73.0236.518.1214.0528.111.420.1598.72.6283.527.2283.2632.316.724.6628.42.5278.064.5294.5731.820.526.2805.51.9222.2165.5192.9830.419.124.7835.71.6218.5204.2152.1927.112.019.5775.61.4234.540.9144.91020.94.812.6737.01.7227.226.4119.91111.4-2.24.3697.62.0182.78.765.9123.9-8.3-2.7628.82.0184.03.141.5表3-3-2某站冬小麦作物系数Kc值表生育期播种至分蘖分蘖至返青返青至拔节拔节至抽穗至抽穗至灌浆灌浆至成熟全生育期起止日期10.1—10.2410.25—3.143.15—4.174.18—5.85.9—5.235.24—6.1410.1—6.14天数2414134211522257作物系数0.580.580.931.521.280.650.884.冬小麦播前灌水定额计算。已知：（1）土壤最大计划湿润层H=0.8m；（2）土壤平均孔隙率n=41.3%（占土体）；（3）土壤田间持水率θFC=75.0%（占孔隙体积的百分比）（4）播前土壤含水率θ0=48.0%（占孔隙体积的百分比）。解：5.用水量平衡方程式估算冬小麦全生育期的灌溉定额M2。已知：某灌区冬小麦全生育期需水量E=380m3/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K=30m3/亩。生育初期土壤计划湿润层深度取0.3m，后期取0.8m。土壤孔隙率n=48%（占土体），田间持水率nθFC=70%（占孔隙体积的百分比）。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%。解：Wr=667(H2-H1)nθ=667x0.8-0.3x48%x70%=112.056m3/亩P0=150x0.8=120mm=80m3/亩K=30m3/亩ET=380m3/亩Wt=667x0.8x48%x70%x80%=143.43m3/亩W0=667x0.3x48%x70%=67.23m3/亩把以上数据代入Wr+P0+K+M-ET=Wt-W0解得M=234.144m3/亩第五章灌溉渠道设计1.【渠道水利用系数与渠系水利用系数的计算】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，长皆为1.5km。下级渠道的净流量为Q下净=0.3m3/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。计算（1）下级渠道的毛流量及渠道水利用系数；（2）上级渠道的毛流量及渠道水利用系数。解：(1)σ下=A100Qn下m=3.4100x0.30.5=0.062Ql下=σLQn下=0.062x1.5x0.3=0.0279m3/sQg下=Ql下+Qn下=0.0279+0.3=0.3279m3/sηc下=Qn下Qg=0.30.3279=0.915(2)上级渠道净流量Qn上=0.3279m3/sσ上=A100Qn上m=3.4100x0.32790.5=0.059Ql上=σLQn上=0.059x3.0x0.3279=0.058m3/sQg上=Ql上+Qn上=0.058+0.3279=0.3859m3/sηc上=Qn上Qg上=0.32790.3859=0.8502.【续灌渠道流量的推算】某干渠有3条支渠皆实行续灌，如图示。干渠OA段长2.5km，AB段长2.0km，BC段长1.5km。支一毛流量为3.0m3/s，支二毛流量为2.5m3/s，支三毛流量为2.0m3/s，干渠沿线土壤透水性中等（A=1.9，m=0.4），地下水埋深界于2.0~2.5m之间。计算干渠各段的设计（毛）流量。n 解：OA:AB:BC:4.【土质渠床渠道断面的水力计算】某渠道设计流量Q=3.0m3/s，水源为河流。灌溉季节水流含沙量为ρ=0.5kg/m3，泥沙为极细的砂质黏土；加权平均沉降速度为ω=2mm/s。渠道沿线土壤为重黏壤土，地面坡度为1：2500左右。渠道按良好的质量施工及良好的养护状况设计。请设计渠道的断面尺寸。解：由题意有，