華北水利水電大學2025年水利工程(農田水利)本科專業期末試題及答案

華北水利水電大學2025年水利工程(農田水利)本科專業期末試題及答案華北水利水電大學2025年第一學期期末考試水利工程專業（農田水利方向）本科《農田水利學》試卷考試時長：120分鐘閉卷滿分100分適用年級：2022級一、單項選擇題（共20題，每題1分，總計20分。每題給出的4個選項中，只有1個最符合題意）1.農田土壤水分類型中，被作物根系吸收利用效率最高的是（）A.吸濕水B.膜狀水C.毛管水D.重力水2.我國華北平原壤質土冬小麥主產區的田間持水量（體積含水率）常規取值范圍是（）A.10%~15%B.20%~25%C.30%~35%D.40%~45%3.根據《灌溉與排水工程設計標準》GB50288-2018，河南省設計灌溉面積30萬畝以上的大型引黃灌區，灌溉設計保證率取值為（）A.50%B.75%C.85%D.95%4.某農田區冬小麥生育期內需維持地下水埋深不小于1.5m，該指標屬于農田排水核心任務中的哪一類控制要求（）A.除澇B.防漬C.防治次生鹽堿化D.維持生態基流5.灌溉水利用系數是灌區綜合輸水、配水、灌水環節的效率參數，當前華北地區建成的高標準農田灌溉水利用系數最低要求不小于（）A.0.55B.0.62C.0.7D.0.856.低壓管道輸水灌溉系統中，常用來控制管網壓力、避免水錘破壞的附屬設施是（）A.給水栓B.進排氣閥C.調壓井D.量水計量表7.作物需水量計算的“作物系數法”中，作物系數Kc的物理含義是（）A.作物蒸騰量與棵間蒸發量的比值B.作物需水量與同期參考作物蒸發蒸騰量的比值C.作物凈灌溉水量與總灌溉水量的比值D.作物實際產量與最大潛在產量的比值8.豫東黃河沖積平原鹽堿化改良區域，暗管排水系統的典型埋深取值范圍是（）A.0.5~1.0mB.1.2~1.8mC.2.5~3.0mD.3.5~4.0m9.以下節水灌溉技術類型中，灌水均勻度最高、局部水分損失量最小的是（）A.畦灌B.噴灌C.微噴灌D.滴灌10.我國北方地區農田除澇設計標準中，針對糧食主產區的常規要求是（）A.5年一遇1日暴雨1日排出B.10年一遇1日暴雨3日排出C.20年一遇3日暴雨5日排出D.50年一遇3日暴雨7日排出11.灌區設計中“灌水模數”的核心含義是（）A.單位灌溉面積上的灌水定額B.單位灌溉面積上所需的最大灌溉流量C.灌區年總灌溉用水量與總灌溉面積的比值D.單位渠道長度上的輸水損失量12.華北井灌區長期超采地下水不會直接引發的農田生態問題是（）A.土壤沙化B.機井吊泵報廢C.地表土壤次生鹽堿化D.含水層疏干13.灌區渠系防滲工程中，針對引黃含沙水流適應性最強、使用壽命最長的防滲材料是（）A.土工膜B.混凝土襯砌C.瀝青護面D.土料夯實14.以下作物水分生產函數模型中，被我國農田水利領域廣泛采用、適配華北地區冬小麥-夏玉米輪作體系的是（）A.曼斯菲爾德模型B.詹森（Jensen）模型C.道格拉斯模型D.赫克斯特拉模型15.引黃灌區渠首沉沙池的核心設計目標是沉降粒徑大于多少的粗顆粒泥沙、避免后續渠系淤積（）A.0.01mmB.0.05mmC.0.1mmD.0.5mm16.高標準農田項目中，田間灌溉渠道的征地寬度、占地規模大幅縮小，核心是采用了以下哪類工程措施（）A.明渠梯形斷面優化B.明渠U型混凝土襯砌C.低壓管道輸水替代明渠D.渠系合并合并減少級數17.鹽堿地改良的“沖洗改良法”核心技術原理是（）A.通過大量淡水淋洗土壤耕層，將土壤中的可溶性鹽分攜帶到深層排水系統排出B.施加改良劑中和土壤堿性，降低pH值C.抬高地面高程，降低地下水位D.種植耐鹽作物逐步吸收土壤鹽分18.針對果園等經濟作物適宜采用的高效節水灌溉模式中，屬于局部濕潤灌溉類型的是（）A.大水漫灌B.小管出流灌C.噴灌D.格田灌19.灌區水量統一調度中，衡量渠系配水公平性的核心參數是（）A.灌溉保證率B.渠道水利用系數C.灌溉水利用系數D.灌水保證率20.農田水利雙碳改造中，可大幅降低灌溉能耗的技術路徑是（）A.改用光伏供電驅動機泵抽水B.加大渠道襯砌厚度C.提升灌水定額增加作物產量D.增加渠系建筑物數量二、多項選擇題（共10題，每題2分，總計20分。每題給出的4個選項中，至少有2個符合題意，錯選、漏選均不得分）1.華北地區井渠結合灌溉模式相較于單一渠灌模式的技術優勢包括（）A.大幅提升灌溉保證率，應對地表水資源豐枯波動B.動態調控地下水位，從源頭防控土壤次生鹽堿化C.減少引黃灌區渠道泥沙淤積量，降低清淤運維成本D.完全取消骨干輸水渠系，大幅壓縮工程建設投資2.高標準農田排水系統的核心組成部分包括（）A.田間田間墑情監測站點B.田間明溝/暗管排水網C.各級骨干排水河道D.排水出口及防洪閘站設施3.以下參數屬于冬小麥-夏玉米輪作區灌溉制度設計必須采集的基礎數據是（）A.土壤計劃濕潤層深度B.生育期有效降雨量C.土壤有機質含量D.作物生育期逐日需水量4.噴灌系統設計中，需要滿足的核心設計控制指標包括（）A.噴灌強度不大于土壤入滲速率B.噴灌均勻系數不低于0.75C.霧化指標適配作物耐水滴打擊強度要求D.系統工作壓力全程高于0.6MPa5.引黃灌區泥沙資源化利用的常規技術路徑包括（）A.沉沙池清淤泥沙用于制作免燒磚B.渠道清淤淤灌改土提升地力C.泥沙直接排入農田作為肥料D.泥沙用于修筑灌區內公路路基6.農田灌區智慧管控系統可以實現的核心功能包括（）A.實時監測渠系流量、土壤墑情數據B.遠程控制閘門、給水栓實現精準配水C.自動生成年度灌溉用水臺賬實現按量收費D.完全替代人工完成全部農田水利工程運維7.漬害農田的典型識別特征包括（）A.作物根系長期分布在0~30cm淺層土壤B.春季地溫回升速度比正常農田慢3~5天C.作物產量常年比正常農田低15%以上D.土壤透氣性好、有機質含量極高8.以下屬于農田水利工程低碳化改造技術措施的是（）A.淘汰高能耗老式機電井泵，更換為高效節能泵組B.推廣光伏提水系統替代傳統電網供電抽取地下水C.優化渠系調度減少棄水，降低河道水頭發電損耗D.全部拆毀原有土渠，新建高標準混凝土硬化渠系9.灌溉系統量水設施中，適合在明渠上安裝使用的測流設施包括（）A.巴歇爾量水槽B.直角三角堰C.超聲波明渠流量計D.旋翼式水表10.華北引黃灌區灌溉水有效利用系數偏低的核心原因包括（）A.骨干渠系年久失修，輸水過程滲漏損失占比超過30%B.傳統大水漫灌模式下，田間深層滲漏水量大C.灌區計量設施不完善，用水戶無節水激勵機制D.灌區年引黃水量總量常年不足，無法滿足灌溉需求三、名詞解釋（共5題，每題3分，總計15分）1.作物水分生產率2.灌水模數3.土壤次生鹽堿化4.低壓管道輸水灌溉5.除澇設計標準四、簡答題（共4題，每題6分，總計24分）1.簡述華北地區井渠結合灌溉模式的適用條件與核心運行管控要點。2.結合豫東平原糧食主產區實際情況，說明高標準農田灌溉系統提質改造的核心技術要求。3.對比噴灌與滴灌兩類高效節水灌溉技術的能耗、灌水均勻度特征差異，分別說明兩類技術適宜推廣的作物場景。4.簡述農田排水溝道系統的日常運維關鍵技術要點及汛期極端降雨條件下的搶險處置流程。五、計算題（共2題，總計13分）1.（6分）豫東平原某壤質土農田種植冬小麥，已知播前土壤計劃濕潤層深度為0.8m，土壤田間持水量為24%（體積含水率），播前實測土壤實際含水率為16%（體積含水率），冬小麥生育期總需水量為480m3/畝，生育期累計有效降雨量為180m3/畝，改造后灌區灌溉水利用系數為0.65。請計算：（1）冬小麥播前灌水定額；（2）冬小麥全生育期的總凈灌溉定額；（3）若該區域種植10萬畝冬小麥，全生育期灌區渠首需要引入的總地表水量為多少。2.（7分）豫北某平原農田區總面積為12km2，區域內土地利用結構為旱田占75%、水田占15%、低洼滯澇荒地占10%，該區域采用1日暴雨同步1日排出的除澇設計標準，對應設計暴雨下旱田徑流深為120mm、水田徑流深為70mm、低洼滯澇荒地徑流深為150mm，試計算該區域的綜合排澇模數和骨干排水溝道的設計總排澇流量。六、案例分析題（共1題，8分）背景材料：2024年華北水利水電大學農田水利科研團隊參與河南省人民勝利渠灌區1.2萬畝連片高標準農田改造項目，項目改造前灌區灌溉水利用系數僅為0.52，田間灌水定額常年超過80m3/畝，區域內耕地次生鹽堿化占比達12%，農田灌溉水分生產率僅為1.2kg/m3，灌區無完善的水位水量監測系統，調度完全依靠人工經驗。請結合你所學的農田水利專業知識，說明本次灌區提質改造的核心技術路徑，以及改造完成后預期可實現的綜合效益指標。------------------------------參考答案-------------------------------一、單項選擇題答案1.C2.B3.B4.B5.C6.B7.B8.B9.D10.B11.B12.C13.B14.B15.C16.C17.A18.B19.D20.A二、多項選擇題答案1.ABC2.BCD3.ABD4.ABC5.ABD6.ABC7.ABC8.ABC9.ABC10.ABC三、名詞解釋參考答案1.作物水分生產率：指單位面積耕地上，作物產出的經濟產量與對應生育期內投入的總灌溉水量的比值，單位通常為kg/m3，是衡量灌區節水成效的核心指標之一，當前華北高標準農田要求該指標不低于1.8kg/m3。2.灌水模數：也叫灌溉率，指單位灌溉面積上需要布設的最大灌溉凈流量，單位通常為m3/(s·萬畝)，是灌區渠系水力斷面設計的核心參數，豫東引黃灌區的設計灌水模數常規取值為0.3~0.4m3/(s·萬畝)。3.土壤次生鹽堿化：指原本不存在鹽堿化問題的農田區域，由于不合理的灌溉模式、缺乏完善的排水系統，導致地下水位長期抬升到臨界深度以上，土壤蒸發過程將地下水中的鹽分攜帶累積到耕層，逐步引發土壤鹽分超標、作物生長受抑制的現象，是華北灌區最常見的農田生態問題之一。4.低壓管道輸水灌溉：指以地埋塑料/混凝土輸水管道替代傳統明渠，將灌溉水直接從機井或渠首輸送到田間給水栓，通過地面畦灌等方式完成灌水的灌溉模式，其輸水效率比傳統土渠提升30%以上，是我國北方井灌區應用最廣泛的節水灌溉技術。5.除澇設計標準：指農田排水系統能夠承載的降雨設計頻率與排出時長要求，通常以“x年一遇y日暴雨z日排出”的格式表述，保障區域內發生不超過該量級的暴雨時，農田不會出現長時間積水受澇、作物產量不會出現大幅減產。四、簡答題參考答案1.華北井渠結合灌溉模式的適用條件：一是區域地表可引水量有穩定保障，地下水含水層厚度大于10m，單井出水量不低于30m3/h，具備地表水、地下水聯合調度的資源基礎；二是區域屬于引黃灌區下游或地下水超采綜合治理區，需要通過井渠結合調控地下水位，避免土壤鹽堿化或含水層持續疏干；三是灌區骨干渠系基本完備，配套機電井保有量滿足補灌需求，不需要新建大量工程即可實現雙水源切換。核心運行管控要點：豐水年、豐水季節優先使用地表水灌溉，減少地下水開采量，控制地下水位埋深在1.5~2m區間，避免耕層返鹽；枯水年、灌溉用水高峰期啟動機電井抽取地下水補灌，提升灌溉保證率；雨季前提前抽取地下水，將地下水位調控到2m以下，騰空土壤庫容攔蓄雨水入滲回補地下水，實現區域地下水采補動態平衡。2.豫東平原屬于黃河沖積緩坡區，土壤以砂壤土、壤土為主，部分區域存在鹽堿化風險，高標準農田灌溉系統提質改造核心要求分為4個層面：一是骨干渠系改造層面，對骨干輸水渠道采用現澆混凝土U型襯砌，或更換為地埋低壓輸水管道，將骨干渠系水利用系數從不足0.6提升到0.9以上，大幅減少輸水滲漏損失，同步降低渠道清淤運維成本；二是田間灌水系統層面，取消傳統土壟溝輸水模式，全部布設田間低壓管網，配套可控式給水栓，將田間灌溉水利用系數提升到0.85以上，推廣小畦灌技術將單次灌水定額控制在40~50m3/畝范圍內，避免大水漫灌引發地下水位抬升；三是灌排適配層面，同步配套暗管排水系統，將區域地下水位臨界埋深控制在2m以上，徹底消除次生鹽堿化發生條件；四是智慧管控層面，布設墑情、水位、流量自動監測站點，配套遠程控制閘門，實現精準配水、按需灌水。3.能耗特征差異：同等面積灌溉系統運行條件下，噴灌系統的工作壓力通常為0.2~0.3MPa，單位面積灌溉能耗為8~12kW·h/畝；滴灌系統工作壓力通常為0.1~0.2MPa，同時僅濕潤作物根區局部區域，總灌溉水量更少，單位面積灌溉能耗為5~8kW·h/畝，比噴灌系統節能30%左右。灌水均勻度差異：噴灌系統的常規灌水均勻系數為0.75~0.85，受風力、機組移動速度影響較大，大風天氣灌水均勻度會下降到0.7以下；滴灌系統采用壓力補償式滴頭后，灌水均勻系數可穩定達到0.9以上，不受風力影響，灌水均勻度顯著高于噴灌。適宜推廣場景：噴灌技術適宜在連片大田作物（小麥、玉米）、露天蔬菜種植區推廣，對地塊平整度要求低，可同步實現農田葉面增濕、防干熱風等功能；滴灌技術適宜在設施農業大棚、果園、經濟附加值高的特色作物種植區推廣，可同步配套水肥一體化系統，大幅減少化肥施用量，實現增產增效。4.農田排水溝道日常運維要點：一是每月定期巡查溝道內的雜草淤積、生活垃圾堆堵情況，每年汛前完成全溝道清淤作業，保障溝道過流能力達到設計標準的90%以上；二是定期排查溝道護坡、排水閘站的破損情況，及時修復破損設施，避免溝道坍塌引發過流斷面縮小；三是定期監測排水溝出口的水質情況，避免農田退水攜帶過量氮磷污染下游河道。汛期搶險處置流程：當預報區域將出現超設計標準暴雨時，第一時間提前開啟所有排水閘站預排溝道內積水，騰空溝道過流庫容；降雨過程中安排專人分段巡護溝道，發現溝道局部漫溢、坍塌險情時，第一時間在險情點堆砌沙袋加高防護，同步開啟下游臨時移動泵站搶排積水；降雨結束后第一時間統計農田受澇面積，排查作物受淹時長，及時啟動災后排水降漬作業，將損失降到最低。五、計算題參考答案1.（1）播前灌水定額計算公式：m=667×H×(θ1-θ2)×1%，其中H為計劃濕潤層深度0.8m，θ1為田間持水量24%，θ2為播前實際含水率16%，代入得m=667×0.8×(24-16)×0.01≈42.7m3/畝。（2）生育期凈灌溉需水量=總需水量-有效降雨量=480-180=300m3/畝，加上播前灌水定額后總凈灌溉定額=300+42.7=342.7m3/畝。（3）10萬畝冬小麥總凈灌溉水量=1