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1.4 t/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。

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i 1=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i 1=6,i f =0.4,t=1代入
i=S 2t −1
2+i f 解得
S=11.2
把S=11.2，t=30, ,
i f =0.4代入I=S t 12
+i f t 得I=11.2x 3012
+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i 30=S 2t −12+i f =11.22x 30−
1
2+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
解：各阶段蒸发耗水总量 返青期：0.784x(182.630
x5+
145.731
x3)=34.91mm
分蘖期:1.06x
145.7
31
x25=124.55mm
拔节孕穗期:1.341x(145.731x3+
178.530
x15)=138.59mm
抽穗开花期:1.178x(178.5
30x15)=105.14mm
乳熟期:1.06x
198.831
x10=67.98mm 黄熟期:1.133x
198.831
x9=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
2. 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. 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 。

4. 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： 亩/5.59/8922.89%)48%75(%3.418.0)(M 330m ha m mm Hn FC ===-⨯⨯=-=θθ
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θFC=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：
W r=667(H2−H1)nθ=667x(0.8−0.3)x48%x70%=112.056m3/亩
P0=150x0.8=120mm=80m3/亩
K=30m3/亩
ET=380m3/亩
W t=667x0.8x48%x70%x80%=143.43m3/亩
W0=667x0.3x48%x70% =67.23m3/亩
把以上数据代入W r+P0+K+M−ET=W t−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=A
100Q
n下
m
= 3.4
100x0.30.5
=0.062
Q l下=σLQ n下=0.062x1.5x0.3=0.0279m3/s
Q g下=Q l下+Q n下=0.0279+0.3=0.3279m3/s
ηc下=Q
n下
Q g
=0.3
0.3279
=0.915
(2)上级渠道净流量Q n上=0.3279m3/s
σ上=A
100Q
n上
m
= 3.4
100x0.32790.5
=0.059
Q
l上
=σLQ n上=0.059x3.0x0.3279=0.058m3/s
Q
g上
=Q l上+Q n上=0.058+0.3279=0.3859m3/s
ηc上=Q
n上
Q
g上
=0.3279
0.3859
=0.850
2. 【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3.0m 3/s ，支二毛流量为2.5m 3/s ，支三毛流量为2.0m 3/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。

解：57.0,435.0r 5.20.2==∴-=BC OA r ，地下水埋深
OA:
s
m L r Q Q Q A
s m Q Q Q OA OA OA OA OA m
OA OA OA OA /64.7)5.20085.0435.01(57.7)1(0085.0100,/57.7331=••+⨯=+===
=+=σσ净毛净
支毛净
AB:
s
m L r Q Q Q A s Q Q Q AB AB AB AB AB m AB AB
OA AB /57.4)20104.048.01(524.4)1(0104.0100,/m 524.433
2=••+⨯=+====+=σσ净毛净
支毛净
BC:
s
L r Q Q Q A s Q Q BC BC BC BC BC m BC BC
BC /m 02.2)5.1014.057.01(2)1(014.0100,/m 233
3=••+⨯=+=====σσ净毛净
支净
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，2500:1,0.1,0225.0,/33
====i m n s m
Q
m i m m nQ
h d 5.1)12(189.18
32
≈⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-+=∴
m h b m s d 3.1,83.0,0.100≈==∴=αα。