习题课

第一章 绪论

1.农田水利学是一门研究（ ）和（ ）的变化规律及其调节措施，（ ）和充分利用水资源为创造良好的农田环境和发展农业生产服务的科学。

2.农田水分状况一般是指农田中的土壤水和地面水及地下水的状况与其相关的（ ）、（ ）和（ ）状况。

3.调节农田水分状况的水利措施主要有（ ）和（ ）。 4.地区水情主要是指地区水资源的（ ）、（ ）及其动态。 5.调节和改变地区水情的措施，一般有（ ）和（ ）。 6.决定蒸发强度的两个因素（ ）和（ ）。 7.蒸发的三个阶段（ ）、（ ）和（ ）。

第二章 农田水分状况和土壤水分运动

作业题

1. 农田土壤有效含水量的计算

某农田1m深以内土壤质地为壤土，其孔隙率为45%，悬着毛管水的最大含水率为32%，凋萎系数为10%（以上各值均占土壤体积的百分比），土壤密度为1.50g/cm3，地下水面在地面以下7.5m处，土壤计划湿润层深度为0.8m。

要求：计算土壤计划湿润层中有效含水量的上、下限，要求如下：

（1）分别用m3/亩，m3/ha和mm水深三种单位表示有效含水量的计算结果；

（2）根据所给资料，将土壤含水率转换为以干土重的百分比及孔隙体积的百分比表示（只用m3/亩表示计算结果）。

2. 土壤入渗水量的计算

某土壤经试验测定，第一分钟末的入渗速率i1=7mm/min，α=0.5。 要求：运用土壤入渗经验公式计算30min内的入渗水量及平均入渗速率，以及第30分钟末的瞬时入渗速率。

4. 土壤蒸发计算

某均质土壤1m土层内初始含水率θ0=20%（占土壤体积百分比，下同），小于临界含水率θc，土壤蒸发处于蒸发强度递减阶段。测得土壤风干含水率θa=6%，饱和含水率θs=49.5%。当θ<20%时，扩散率D?0.0769（cm2/min）。

（1）计算不同时间t的蒸发强度ε，并绘制蒸发强度ε与时间t的关系曲线； （2）计算1d后、3d后及5d后1m土层内的剩余水量。

（解题范例）

某均质土壤1m土层内初始含水率θ0=22%（占土壤体积百分比，以下同），小于临界含水率θc，土壤蒸发处于强度递减阶段。测得土壤风干含水率θa=5%，饱和含水率θs=50.2%。

3.876当θ<30%时，扩散率D(?)?4.77(??s)（cm2/min）。

要求：

（1）绘制蒸发强度ε与时间t的关系曲线； （2）计算5d后1m土层内土壤含水率降到多少？ 解： 1.绘制?t关系曲线

由题可知，土壤水的蒸发处于蒸发强度递减阶段，此时的蒸发强度取决于土壤水的输水能力，且地下水埋深较大，表层土迅速风干的情况下，土壤蒸发强度由郭元裕主编的《农田水利学》（第三版），下同公式（1-33）来计算各时的?值，从而绘制出?t关系曲线。

??(?0??a)D （1-33） ?t式（1-33）中的D可由式（1-35）计算求得，即

D?1.85(?0??a)1.85???0aD(?)(?0??a)0.85d? （1-35）

3.876由题可知，θ0=22%，θa=5%，D(?)?4.77(??s)，θs=50.2%，则

D(?)?4.77(??s)3.876?4.77(?0.502)3.876?68.96?3.876

D?因此，

1.85(?0??a)1.85???0aD(?)(?0??a)0.85d??1.85(0.22?0.05)1.85?0.220.0568.96?3.876(0.22?0.05)0.85d?

?0.0955cm2min将计算结果带入式（1-33），可计算得出?，即

??(0.22?0.05)0.09951（cm/min） ?0.030?tt则假设不同的t值，计算得出相应的?值，结果如表1-2。

表1-2 不同t值时的?值计算结果表 t(min) 1 10 50 100 300 500 1000 3000 5000 10000 20000 ?(cm/min) 0.030 0.009 4.2×10-3 0.003 1.7×10-3 1.3×10-3 9.5×10-4 5.5×10-4 4.2×10-4 3.0×10-4 2.1×10-4 依据表1-2中的计算结果，在双对数格纸上绘制成?

t关系曲线，如图1-1所示。

0.1ε(cm/min)0.010.0010.0001110100图1-1 100010000100000t(min)

?t关系曲线 2.计算5d后1m土层的含水率

5d内总蒸发量按照式（1-34）进行计算，则

E?2(?0??a)Dt? （1-34）

式中：t—为5d的总分钟数，t=5×24×60=7200min 因此，E?2(0.22?0.05)0.0955?7200??5.03cm

1m土层未蒸发前的总水量，以cm深度计算为

h初?100H?0=100?1?0.22=22cm

5d后剩余水量为

h末?h初-E=22?5.03=16.97cm

按照含水率的百分比计，则

?末?h末16.97??16.97%

100H100?1选择题

1.农田水分中与作物关系最密切的是（ ）。 A.地面水 B.土壤水 C.地下水 D.气态水

2.作物因缺水而产生凋萎，当作物产生永久性凋萎时的土壤含水率称（ ）。 A.吸湿系数 B.田间持水率 C.最大分子持水率 D.凋萎系数 3.吸湿水最大时的土壤含水率称之为（ ）。

A.吸湿系数 B.田间持水率 C.毛管持水率 D.凋萎系数 4.悬着毛管水达到最大时的土壤含水率称之为（ ）。

A.最大分子持水率 B.毛管持水量 C.田间持水率 D.饱和含水率 5.土壤吸力小于( )的那部分称为可被作物吸收利用，称为有效水。 A.1.5MPa B.2MPa C.2.5MPa D.3MPa

6.由于降雨过大或降雨连绵造成地下水位抬高、土壤含水量过大，形成的灾害称（ ）。 A.洪灾 B.涝灾 C.渍灾 D.洪涝灾害

7.农田土壤水分存在的基本形式可分固态、液态和汽态三种形态。液态水按其运动特性又可分为（ ）、（ ）、及（ ）三类。

A、吸着水、毛管水和重力水 B、田间持水量、毛管断裂点和凋萎系数 C、汽态水、 吸湿水、薄膜水 D、重力势、压力势、基质势 8.补充农田水分的主要方法是（ ）。 A.大气降水 B.地下水上升 C.灌溉 9.土壤含水率表示的上下限是（ ）。

A.田间持水率和凋萎系数 B.重量百分数和体积百分数 C.田间持水量和饱和含水量 10.土壤若含粘粒多、颗粒细，则土粒间的孔隙小，土粒的表面积大，对水分和养分的吸附就较（ ），保水、保肥能力就较（ ），但下雨时（ ）积水。 A.大，弱，易 B.大，强，易 C.小，强，不易

第三章 作物需水量与灌溉用水量

作业题

3.冬小麦播前灌水定额计算

播前灌是为了保证作物种子发芽和出苗所必须的土壤含水量或储水于最大湿润层土壤中以供作物生育后期之用。一般只进行一次，无旱象也可以不灌。已知： （1）土壤最大计划湿润层深度H=0.8m；

（2）土壤平均孔隙率n=42.5%（占土壤体积百分比）； （3）土壤田间持水率θFC=70.0%（占孔隙体积的百分比） （4）播前土壤含水率θ0=45.0%（占孔隙体积的百分比）

4. 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：某中型灌区冬小麦全生育期需水量E=400m3/亩，设计降雨量P=120mm，降雨有效利用系数σ=0.8，全生育期地下水补给量K=35m3/亩。生育初期土壤计划湿润层深度H1=0.3m，后期H2=0.8m。土壤孔隙率 n=45%（占土壤体积百分比），田间持水率θFC=75%（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%。

要求：用水量平衡方法，估算冬小麦全生育期的灌溉定额M2。 6.北方半干旱、半湿润地区棉花灌溉制度设计—图解法

基本资料

（1）设计年为中等干旱年，在棉花生长期渗入土壤内的降雨量，如表3-8所示。

表3-8 棉花生长期渗入土壤内的水量 月 旬 P渗 4 5 6 中 下 上 5.0 7 中 下 上 53 48 98 8 中 下 上 35 9 中 下 上 19 10 中 下 合计 295 上 中 下 上 中 下 上 9.0 3.0 25 （2）计划棉籽产量为300kg/亩，农业技术条件能够满足丰产要求。根据当地生产经验，需水系数K=1.8m3/kg，棉花各个生育阶段计划湿润层深度及需水模比系数如表3-9所示。

（3）表层土壤为粘壤土，土壤肥力一般，经测定0~80cm土层内平均土壤密度为1.45g/cm3，孔隙率为44.5%（占土壤体积的百分比），田间持水率占孔隙体积的70%，田间适宜含水率以田间持水率为上限，以田间持水率的60%为下限。播前土壤天然含水率约为孔隙体积的50%，播前灌土壤含水率已经达到田持，至播种时土壤含水率已经降到田持的90%。因计划湿润层增加所增加的水量，按田持的90%计算土壤含水量。

（4）灌区内有排除地下水的排水沟，在棉花生育期内地下水面在地面以下4.0m处，故地下水补给量较小，可忽略不计。

表3-9 棉花各个生育阶段计划湿润层深度及需水模比系数 生育阶段 起止日期（月/日） 计划湿润层深度H（m） 需水模比系数 累计值 （%） 10.5 36.5 51.5 88.5 100.0 阶段值 幼苗期 4/25~6/10 0.5 10.5 现蕾期 6/11~7/5 0.5~0.6 26.0 开花期 7/6~8/7 0.6~0.7 15.0 结铃期 8/8~9/24 0.7~0.8 37.0 吐絮期 9/25~10/26 0.8 11.5 要求：（1）计算播前灌水定额；（2）根据上述资料，按照土壤水分平衡原理，用图解分析法设计棉花灌溉制度。

7.南方湿润地区早稻灌溉制度设计—列表计算法

基本资料

（1）根据南方某地区灌溉试验站多年观测资料，早稻各个生育期阶段需水量、田间允许水层深度及渗漏强度，如表3-10所示。

（2）根据当地气象站资料，中等干旱年（相应的降雨频率为75%）即1998年早稻生育期的降雨量分布，如表3-11所示。

（3）根据当地气象资料，1998年80cm口径蒸发皿月水面蒸发量情况如表3-12所示。

表3-12 1998年80cm口径蒸发皿月水面蒸发量 月份 蒸发量（mm） 4 205.2 5 168.5 6 192.5 7 189.0 8 249.0

表3-10 早稻各个生育阶段需水量、田间允许水层深度及渗漏强度

分蘖前生育阶段 起止日期 返青 期 月 日 期 分蘖后孕穗 抽穗 乳熟 黄熟 期 6 至 6 6 至 7 7 至 7 4 至 7 19 27 28 8 9 18 27 15 9 97.5 1.4 20 ～ 50 ～ 80 11 64.7 1.2 10 ～ 40 ～ 50 10 40.1 1.1 湿 润 83 446.8 全生育4 至 5 5 至 5 5 至 6 6 至 6 27 6 7 15 16 3 4 18 10 30.3 1.7 10 ～ 30 ～ 50 9 34.8 1.5 10 ～ 40 ～ 80 19 71.6 1.5 10 ～ 40 ～ 80 15 107.8 1.4 20 ～ 50 ～ 80 天数（d） 阶段需水量（mm） 渗漏强度（mm/d） 田间允许水层深度（mm） 表3-11 1998年早稻生育期降雨量表 日期（月/日） 降雨量（mm） 日期（月/日） 降雨量（mm） 日期（月/日） 降雨量（mm） 日期（月/日） 降雨量（mm） 4/29 6.0 5/17 4.5 6/5 7.5 6/24 1.5 5/7 6.5 5/18 45.6 6/9 0.5 6/27 1.2 5/8 2.0 5/19 56.4 6/14 0.8 6/28 13.5 5/10 12.5 5/20 10.9 6/15 7.0 6/29 6.0 5/11 1.5 5/21 2.0 6/17 1.0 7/2 4.0 5/14 2.5 5/22 8.5 6/18 39.5 7/3 4.8 5/15 8.5 5/27 1.0 6/22 0.5 7/4 1.5 要求：根据上述资料，采用列表法设计中等干旱年该地区早稻生育期的灌溉制度及排水制度。

选择题

1.作物需水量是指（ ）。

A.叶面蒸腾量 B. 叶面蒸腾量+深层渗漏量 C.叶面蒸腾量+棵间蒸发量 D.叶面蒸腾量+棵间蒸发量+深层渗漏量

2.灌区的灌水率是指灌区（ ）过程线。

A.单位面积用水量 B.单位面积灌水定额 C.单位面积上的净灌水流量 D.净灌水流量 3.影响作物需水量的因素主要包括以下哪四个方面？（ ）

A.作物种类、作物品种、作物生育期及作物产量 B、气象条件、土壤特性、作物性状及农业耕作措施 C、土壤含水量、灌溉条件、作物性状及农业耕作措施 D、降水、日照、土壤特性及作物性状

4.作物系数Kc是指（ ）。

A.作物各生育阶段的需水量占全生育期总需水量的百分比 B.作物各生育阶段的需水量的大小

C.作物各生育阶段的需水规律 D.作物系数Kc是作物本身生理学特性的反映，它与作物种类、品种、生育期、作物群体叶面积有关，Kc = ETc/ETo 5.作物需水关键期是指（ ）。

A.作物最需要灌水的生长时期 B.作物生长最关键的生育阶段 C、对作物产量影响最大的生长阶段D.水分亏缺对作物产量影响最敏感最严重的 6.作物需水的模比系数是指（ ）。

A.作物各生育阶段需水量的大小 B.作物各生育阶段需水量的大小 C.作物各生育阶段的需水规律D.作物各生育阶段的需水量占全生育期总需水量的百分比 7.作物的灌溉制度是指（ ）。

A.指作物播前及全生育期内的灌水次数、每次的灌水日期、灌水定额及灌溉定额的总称 B.作物全生育期灌溉的时间表 C.某一次灌水单位面积上的灌水量 D.作物全生育期各次灌水定额之和

8.作物水分生产函数是指（ ）。

A.在农业生产水平基本一致的条件下，作物所消耗的水量与作物产量之间的函数关系 B.作物产量与灌溉水量之间的函数表达式 C.作物产量的数学表达方式 D.是指全生育期消耗利用的水量总和

9.以产量为参数的需水系数法一般适用于（ ）作物需水量的估算。 A.土壤水分充足的小麦 B.水稻 C.土壤水分充足玉米 D.浅湿灌溉的早稻 10.典型年灌溉用水量的计算方法有（ ）。

A.直接推算法和参照物推算法 B.直接推算法和间接物推算法 C.直接推算法和综合物推算法

11.非充分灌溉是一种（ ）。 A.低效灌溉 B.经济灌溉 C雨后灌溉

12.充分灌溉条件下的灌溉制度的设计方法和原理（ ）非充分灌溉条件下的灌溉制

度的设计。

A.不好说 B.可适用于 C.不能适用于

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