2025年灌溉系統(tǒng)設(shè)計試題及答案一、單項選擇題（共10題，每題2分，共20分）1.灌溉設(shè)計保證率是指（）A.灌溉系統(tǒng)在多年運行中，能保證正常灌溉的年數(shù)占總年數(shù)的百分比B.某一設(shè)計典型年中，灌溉系統(tǒng)滿足作物需水要求的程度C.灌溉工程實際供水量與設(shè)計供水量的比值D.作物關(guān)鍵生育期內(nèi)灌溉水滿足需求的概率2.計算作物需水量時，彭曼蒙特斯公式（PenmanMonteith）的核心輸入?yún)?shù)不包括（）A.太陽輻射量B.空氣溫度C.土壤容重D.風(fēng)速3.某地區(qū)玉米全生育期需水量為500mm，有效降雨量為200mm，灌溉水利用系數(shù)為0.8，則設(shè)計灌溉定額為（）A.250mmB.300mmC.375mmD.400mm4.滴灌系統(tǒng)中，毛管的最大允許水頭偏差一般控制在（）A.±5%B.±10%C.±15%D.±20%5.噴灌系統(tǒng)中，豎管高度設(shè)計需考慮（）A.噴頭射程與風(fēng)速的關(guān)系B.作物高度與噴灑均勻度C.土壤入滲速率D.水泵揚程的冗余量6.灌溉管網(wǎng)水力計算中，HazenWilliams公式（h_f=10.67LQ^1.852/C^1.852d^4.87）中，C值表示（）A.管道糙率系數(shù)B.流量系數(shù)C.局部水頭損失系數(shù)D.水的粘滯系數(shù)7.微灌系統(tǒng)中，為防止滴頭堵塞，過濾設(shè)備的過濾精度應(yīng)至少達到（）A.80目B.120目C.200目D.300目8.水稻灌區(qū)采用間歇灌溉時，曬田階段的田間水層深度應(yīng)控制在（）A.03cmB.58cmC.1015cmD.1520cm9.灌溉系統(tǒng)規(guī)劃中，確定灌溉面積的主要依據(jù)是（）A.水源可供水量B.作物種植結(jié)構(gòu)C.地形坡度D.農(nóng)民種植意愿10.管道灌溉系統(tǒng)中，水錘現(xiàn)象最易發(fā)生在（）A.水泵啟動時B.閥門緩慢關(guān)閉時C.突然停泵或快速關(guān)閉閥門時D.管道正常運行時二、多項選擇題（共5題，每題3分，共15分。每題至少2個正確選項，錯選、漏選均不得分）1.以下屬于節(jié)水灌溉技術(shù)的有（）A.渠道防滲B.膜上灌C.漫灌D.微噴灌2.滴灌系統(tǒng)的組成部分包括（）A.首部樞紐B.輸配水管網(wǎng)C.滴頭D.量水設(shè)施3.影響噴灌均勻度的因素有（）A.噴頭間距B.工作壓力C.風(fēng)速D.土壤類型4.灌溉制度設(shè)計需確定的參數(shù)包括（）A.灌水定額B.灌溉周期C.灌溉面積D.全生育期灌溉次數(shù)5.灌溉管網(wǎng)布置原則包括（）A.盡量沿等高線布置B.減少起伏和轉(zhuǎn)彎C.管道埋深不小于凍土層厚度D.優(yōu)先布置毛管，再布置干管三、填空題（共10空，每空2分，共20分）1.作物需水量是指作物在適宜生長環(huán)境下，通過_________和_________消耗的總水量。2.灌溉水利用系數(shù)是指_________與_________的比值。3.噴灌系統(tǒng)的工作壓力一般為_________kPa，微噴灌系統(tǒng)的工作壓力一般為_________kPa。4.滴灌系統(tǒng)中，毛管的鋪設(shè)長度主要受_________和_________限制。5.渠道防滲常用材料包括_________、_________和混凝土等。四、簡答題（共4題，每題8分，共32分）1.簡述滴灌與微噴灌的主要區(qū)別及適用場景。2.說明灌溉系統(tǒng)管網(wǎng)水力計算的主要步驟。3.分析影響灌溉水利用系數(shù)的主要因素，并提出提高措施。4.列舉3種常見的灌溉系統(tǒng)首部樞紐設(shè)備，并說明其功能。五、應(yīng)用題（共1題，13分）某果園種植蘋果樹，行距4m，株距3m，種植面積100畝（1畝≈666.7m2）。當(dāng)?shù)貧庀筚Y料顯示：蘋果樹需水關(guān)鍵期日平均需水量為3mm/d，土壤田間持水量為22%（體積含水量），土壤容重為1.3g/cm3，計劃濕潤層深度為0.6m，灌溉水利用系數(shù)為0.9，滴頭流量為2L/h，允許水頭偏差為±10%，毛管內(nèi)徑為16mm（糙率系數(shù)C=140）。要求：（1）計算該果園關(guān)鍵期的灌水定額（單位：mm）；（2）確定灌溉周期（單位：d）；（3）若單條毛管控制20株果樹，計算毛管的最大允許長度（提示：毛管沿行向布置，滴頭間距=株距，HazenWilliams公式h_f=10.67LQ^1.852/(C^1.852d^4.87)，其中d單位為m，Q單位為m3/s，h_f單位為m）；（4）簡述首部樞紐需配置的主要設(shè)備（至少3種）。答案及解析一、單項選擇題1.A（灌溉設(shè)計保證率是多年運行中正常灌溉年數(shù)的百分比，反映系統(tǒng)可靠性）2.C（彭曼公式需氣象參數(shù)，土壤容重為土壤物理性質(zhì)，非核心輸入）3.C（設(shè)計灌溉定額=（需水量有效降雨）/灌溉水利用系數(shù)=（500200）/0.8=375mm）4.B（滴灌毛管水頭偏差一般控制在±10%以內(nèi)，保證滴頭流量均勻）5.B（豎管高度需高于作物高度，避免遮擋，保證噴灑均勻）6.A（HazenWilliams公式中C為管道糙率系數(shù)，塑料管C≈140150，混凝土管C≈120）7.B（微灌過濾精度一般要求120200目，防止滴頭堵塞，80目精度不足）8.A（水稻曬田需降低水層至03cm，促進根系生長）9.A（灌溉面積由水源可供水量決定，是規(guī)劃的核心約束）10.C（水錘由流速突變引起，突然停泵或快速關(guān)閥時最易發(fā)生）二、多項選擇題1.ABD（漫灌為傳統(tǒng)低效灌溉，不屬于節(jié)水技術(shù)）2.ABCD（滴灌系統(tǒng)包括首部、管網(wǎng)、滴頭及量水、控制設(shè)施）3.ABC（土壤類型影響入滲，但不直接影響噴灑均勻度）4.ABD（灌溉制度確定灌水定額、周期、次數(shù)，灌溉面積屬規(guī)劃參數(shù)）5.ABC（管網(wǎng)布置應(yīng)先干管后毛管，D錯誤）三、填空題1.葉面蒸騰；棵間蒸發(fā)（或“蒸發(fā)蒸騰”）2.田間凈灌溉水量；灌溉系統(tǒng)總引水量3.200500；50150（噴灌壓力較高，微噴灌較低）4.水頭偏差；滴頭流量均勻度（或“毛管水力特性”）5.土料；砌石（或“塑料薄膜”“瀝青混凝土”等）四、簡答題1.主要區(qū)別：滴灌通過滴頭以點滴方式供水，流量小（112L/h），濕潤局部土壤；微噴灌通過微噴頭以噴灑方式供水，流量較大（20200L/h），濕潤面積更廣。適用場景：滴灌適用于干旱區(qū)、高價值作物（如蔬菜、果樹）及土壤透水性強的地塊；微噴灌適用于需增加空氣濕度的作物（如花卉、茶園）或地形較平坦的區(qū)域。2.主要步驟：①確定管網(wǎng)布置方案（干管、支管、毛管走向）；②計算各管段流量（根據(jù)灌溉面積、灌水定額、同時工作的噴頭/滴頭數(shù)量）；③選擇管道材質(zhì)及管徑（初估管徑，校核流速是否在經(jīng)濟范圍0.53m/s）；④計算沿程水頭損失（用HazenWilliams或達西公式）和局部水頭損失（按沿程損失的10%20%估算）；⑤確定管網(wǎng)總水頭需求（最不利點工作壓力+沿程/局部水頭損失+地形高差）；⑥校核水頭偏差是否滿足設(shè)計要求（如滴灌≤±10%）。3.影響因素：①渠道滲漏（土壤透水性、襯砌狀況）；②田間灌溉方式（漫灌>噴灌>滴灌）；③管理水平（輪灌制度、閥門控制精度）；④管道系統(tǒng)密封性（接頭漏損）。提高措施：①渠道防滲（混凝土、塑料薄膜襯砌）；②推廣節(jié)水灌溉技術(shù)（噴滴灌）；③優(yōu)化灌溉制度（按需灌溉，減少深層滲漏）；④加強管道維護（修復(fù)漏點，定期檢查）。4.首部樞紐設(shè)備及功能：①水泵：提供系統(tǒng)工作壓力（將水從水源提升至管網(wǎng)）；②過濾器（如砂石過濾器、網(wǎng)式過濾器）：去除水中雜質(zhì)，防止滴頭/噴頭堵塞；③施肥裝置（如文丘里施肥器、壓差式施肥罐）：實現(xiàn)水肥一體化，提高肥效；④壓力表/流量計：監(jiān)測系統(tǒng)壓力和流量，保障運行安全；⑤自動控制裝置（如PLC控制器）：實現(xiàn)灌溉定時、定量控制，提升管理效率。五、應(yīng)用題（1）灌水定額計算灌水定額公式：m=1000×γ×H×(θ_fθ_0)/η其中：γ=1.3g/cm3=1300kg/m3，H=0.6m，θ_f=22%（體積含水量），θ_0取田間持水量的60%（經(jīng)驗值），η=0.9（灌溉水利用系數(shù)）。假設(shè)θ_0=0.6×22%=13.2%，則：m=1000×1300×0.6×(0.220.132)/0.9=1000×1300×0.6×0.088/0.9≈76.5mm（注：若θ_0取其他合理值，結(jié)果在7080mm范圍內(nèi)均正確）（2）灌溉周期確定灌溉周期T=m/E_a，E_a=3mm/d（日需水量），則T=76.5/3≈25.5d，取25d（或根據(jù)實際取整）。（3）毛管最大允許長度計算①單條毛管流量Q=滴頭流量×滴頭數(shù)量=2L/h×20=40L/h=0.0000111m3/s（40÷3600≈0.0000111m3/s）。②毛管內(nèi)徑d=16mm=0.016m，C=140。③允許水頭偏差±10%，假設(shè)毛管首端壓力為H，則末端最小壓力為0.9H，沿程水頭損失h_f≤0.1H。④取H=10m（滴灌常見工作壓力），則h_f≤1m。⑤代入HazenWilliams公式：h_f=10.67×L×Q^1.852/(C^1.852×d^4.87)1=10.67×L×(0.0000111)^1.852/(140^1.852×0.016^4.87)計算各參數(shù)：(0.0000111)^1.852≈(1.11×10^5)^1.852≈1.11^1.852×10^9.26≈1.9×10^9.26≈5.5×10^10140^1.852≈140^1.852≈(140^1)×(140^0.852)≈140×(140^(0.8))≈140×(140^0.8)≈140×33≈4620（更精確計算：ln140≈4.94，0.852×4.94≈4.21，e^4.21≈67.4，故140^1.852≈140×67.4≈9436）0.016^4.87≈(1.6×10^2)^4.87≈1.6^4.87×10^9.74≈(1.6^4)×(1.6^0.87)×10^9.74≈6.55×1.5×10^9.74≈9.8×10^10代入得：1=10.67×L×5.5×10^10/(9436×9.8×10^10)分母≈9436×9.8×10^10≈9.25×10^4×10^10≈9.25×10^6分子≈10.67×L×5.5×10^10≈5.87×10^9×L則：1=5.87×10^9×L/(9.25×10^6)→L≈(9.25×10^6)/5.87×10^9≈1576m（顯然不合理，說明假設(shè)H=10m過大）修正：滴灌毛管工作壓力通常為515m，取H=5m，則h_f≤0.5m。重新計算：0.5=10.67×L×5.5×10^10/(9436×9.8×10^10)→L≈(9.25×10^6×0.5)/5.87×10^9≈788m（仍過大，實際中毛管長度受滴頭間距和流量限制）正確方法：毛管沿行向布置，滴頭間距=株距=3m，單條毛管控制20株，故毛管長度=3m×(201)=57m（滴頭數(shù)=20，間距數(shù)=19）。此時需校核水頭損失是否在允許范圍內(nèi)。單滴頭流量q=2L/h=5.556×10^7m3/s，毛管流量Q=20×q=1.111×10^5m3/s。h_f=10.67×57×(1.111×10^5)^1.852/(140^1.852×0.016^4.87)計算(1.111×10^5)^1.852≈(1.111)^1.852×10^9.26