农田水利工程设计教学大纲.docx
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农田水利工程设计教学大纲
《农田水利工程设计》课程教学大纲
一、课程简介
1．课程名称、编号
课程名称（中文）：
农田水利学
课程名称（英文）：
IrrigationProjects
课程简称（中文）：
农田水利工程
课程编号：
03221105
2．课程简介
（1）教学对象
教学对象：
招收普高生或三校生生源的三年制全日制地籍测绘与土地管理技术专业二年级学生。
（2）学时数与学分
本课程学时总数48学时，其中理论教学学时34学时，实践课教学14学时。
本课程总学分为3分。
（3）先修课与后续课
学习本课程需先学习《土地资源学》、《测量学》、《土地法规》《土地利用规划与设计》、《地籍管理》、《土地管理技术》等课程，后续《不动产估价》、《城市规划》课程的学习与本课程相关。
（4）课程主要内容简介
农田水利工程是研究灌溉排水的理论和技术、学习各种灌溉排水工程的规划设计方法的学科。
本学科是一门涉及自然、社会、经济、技术等多学科知识的综合性学科。
通过教学使学生掌握农田水利工程设计的基本理论和方法。
课程内容体系为本课程教学分理论教学。
理论教学内容包括水文基本知识、作物灌溉制度、灌溉渠道系统规划、田间排水系统规划、骨干排水系统规划等。
3．教材、教学参考书选用建议
本课程所选教材及参考书以基本概念和实际实践应用为主，通过讲述农田水利灌溉渠道系统规划、田间排水系统规划、骨干排水系统规划等，对土地利用规划与设计起到指导作用。
建议教材选用黄河水利出版社出版的高职高专统编教材：
樊惠芳，农田水利学[M]，黄河水利出版社，2005年.
建议参考书：
[1]卢荣安主编，农田水利学，华中农业大学教务处，1994年。
[2]土地整理工程设计，国土资源部，2006年。
二、课程性质、教学目标和任务
1.课程的性质和目的
农田水利学是一门专业课，是研究农田水利建设中的规划、治理措施、直接的农业生产服务的一门学科。
是从事农田水利工程规划设计、施工、管理所必备的专业知识。
通过《农田水利学》课程的讲授、作业、习题、实验和课程设计等教学环节，使学生掌握农田水利灌排的基本理论和基础知识，培养学生具有初步收集、分析、应用资料的能力，具有中小型灌区规划设计的能力，具有一定的绘制规划图和编制设计文件的能力，具有运用所学知识解决实际问题的能力，为毕业后从事灌排区规划设计和施工管理工作打下基础。
（一）、知识教学目标
1．掌握农田水利灌排的基本理论和基础知识；
2．从事农田水利工程规划设计、施工、管理所必备的专业知识。
，
（二）、能力培养目标
1．能够综合运用土地经济学、土地法学、土地信息系统、测量学、农学、信息技术等专业基础知识和理论对农田水利工程的设计；
2．各种灌溉排水工程的规划设计方法。
（三）、思想教育目标
1．培养团结协作精神和热爱国土工作的情感。
2．培养学生的动手能力与创新能力。
三、课程内容和要求
第一章水文学基本知识（8学时）
第一节水分循环与水量平衡
第二节降水与蒸发
第三节径流与下渗
第四节水文统计基本知识
第五节年径流量的分析与计算
【教学提示】
本章主要介绍水分循环与水量平衡、降水与蒸发、径流与下渗的概念。
重难点是水文统计基本知识和年径流量的分析与计算。
第二章作物灌溉制度与灌溉用水量（8学时）
第一节作物灌溉制度
第二节灌溉用水量
【教学提示】
本章主要介绍作物灌溉制度与灌溉用水量。
重点是作物灌溉制度设计方法。
第三章灌溉渠道系统规划（14学时）
第一节灌溉渠系规划
第二节渠系建筑物规划布置
第三节田间工程规划
第四节灌溉渠道流量推求
第五节渠道纵横断面的设计
第六节渠道防渗
【教学提示】
①理解渠系布置的原则和不同地形、地貌条件下渠系布置的方法；
②了解渠系建筑物的类型、作用及适用条件；
③掌握田间工程规划的原则及方法；
④掌握各级渠道流量推求的方法；
⑤掌握渠道纵横断面设计的基础理论和基本方法。
第四章田间排水系统（8学时）
第一节作物对农田排水的要求
第二节农田排水沟的深度和间距
第三节田间排水系统的布置
【教学提示】
①掌握排水沟深度和间距的确定方法；
②掌握除涝标准的确定，排涝模数、排涝流量和排水沟道水位的推求方法；
③掌握排水沟道断面设计的基本步骤；
④理解控制地下水适宜深度，临界深度的概念和排水沟深度与间距的关系；
⑤了解暗管排水的有关知识。
第五章骨干排水系统（8学时）
第一节骨干排水系统的规划布置
第二节排水沟的设计流量
第三节排水沟的设计水位
第四节排水沟断面设计
第五节容泄区整治
【教学提示】
①掌握排水系统的规划与方法；
②学习排水沟设计流量与推求的方法；
③掌握排水沟断面设计的原理方法。
四、学时分配建议
序号
主要内容
学时分配
作业题量
备注
合计
理论教学
课内实训
1
水文学基本知识
8
8
2
作物灌溉制度与灌溉用水量
8
8
3
灌溉渠道系统规划
14
8
6
4
田间排水系统
8
4
4
5
骨干排水系统
8
4
4
总计
48
32
14
2
五、课程各教学环节要求
除课堂讲授以外的各教学环节主要包括：
课堂理论授课和课后作业。
1.该课程的教学环节主要是采用课堂讲授，作业，考试。
其中课堂讲授为了活跃课堂气氛，提高学习的效率采取提问的方式进行。
作业主要是为了巩固所学的知识，提高学生的理解能力，采取课堂布置，课后完成，并在下一次的教学之前讲解作业中出现的问题。
采取闭卷考试的方式来检查学生对一门课程的掌握情况，所出的题是在教科书中不能直接找到答案，而是要在对教科书理解的基础上，用自己的语言来组织论述。
2.灌溉渠道系统规划。
灌溉渠道的规划设计（6学时）。
3.田间排水系统。
田间排水系统的规划设计（4学时）。
4.骨干排水系统。
骨干排水系统的规划设计（4学时）。
5．课后作业
每节课后安排适量的作业来督促学生对所学知识的理解和掌握。
作业范围应包括概念题、计算步骤或方法题、论述题、计算题和综合题，以及土地利用规划方案的编制。
六、说明
1．课程教学组织建议
尽量采用讲授法、案例法和讨论法。
2．课程教学方法建议
（1）由于本课程理论性，系统性强，教学中在正确讲授概念的同时，应指出思考问题的方法，并应及时归纳综合，并重视土地规划方法的应用。
（2）土地调查实习中，结合江陵县规划修编项目，使学生逐步掌握改技能。
（3）在理论课的教学过程中，理论联系实际，提高同学们分析问题解决问题的能力。
3．学生学习本课程的方法建议
（1）课后要加强复习，通过课后做作业来理解和掌握。
（2）每一章学完后要善于进行总结和归纳，掌握知识要点。
（3）了解土地管理行业的动态和特点，指导学生多读课外书籍，拓宽知识面。
4．教学条件
七、附件
1．参考课程授课计划
2．考核方案
考核方案由平时成绩、实训成绩和试卷成绩三项成绩组成，采用百分制记分，具体权重如下：
平时成绩：
30其中：
出勤40%、作业60%。
实验成绩：
10其中：
出勤40%、实验报告60%。
试卷成绩：
60
授课计划
理论教学授课计划表
周次
星期
节次
授课内容
学时
作 业
章、节、内容提要、实习（实验）内容
第一章水文学基本知识（8学时）
2
补充习题1
1.1水分循环与水量平衡
1.2降水与蒸发
1.3径流与下渗
2
1.4水文统计基本知识
2
补充习题2
1.5年径流量的分析与计算
2
第二章作物灌溉制度与灌溉用水量（8学时）
4
P26-27页计算
2．1作物灌溉制度
2．2灌溉用水量
4
P41页计算
第三章灌溉渠道系统规划（理论8学时,实验6学时）
3.1灌溉渠系规划
3.2渠系建筑物规划布置
2
P77页规划图，P80页规划图，P83页规划图，
3.3田间工程规划
2
P85页规划图
3.4灌溉渠道流量推求
2
P96页例题
3.5渠道纵横断面的设计
3.6渠道防渗
2
P105页例题
第四章田间排水系统（理论4学时，实验4学时）
4．1作物对农田排水的要求
4．2农田排水沟的深度和间距
2
农田排水沟的深度和间距要求
4．3田间排水系统的布置
2
P168页规划图
第五章骨干排水系统（理论4学时，实验4学时）
5．1骨干排水系统的规划布置
5．2排水沟的设计流量
2
骨干排水系统的规划布置要求
5．3排水沟的设计水位
5．4排水沟断面设计
5．5容泄区整治
2
排水沟断面设计要求
补充习题集
第一章水文学基本知识
一、 名词解释
1、 径流——沿地面或地下流动着的水流。
2、 经验频率曲线——根据一定年限的实测资料，用数理统计的方法算出实测资料的频率---经验频率,以年降雨量为纵坐标，经验频率P为横坐标，点绘制在方格上，通过点群联成光滑曲线为经验频率曲线。
3、理论频率曲线——选用数理统计上已知的频率曲线来配合经验频率曲线上的点得出来的曲线------理论频率曲线。
4、径流深---将径流总量均匀的分布在流域明基上的水层深度（mm）。
5、径流模数---单位流域面积的径流量--m3/（s*km2）。
6、径流系数---某一时段内径流深与同一时期降水量之比。
7、重现期----平均多少年出现一次（或多少年一遇）。
二、简答题
1、在实际水文计算中，直接用经验频率曲线的缺点？
理论频率曲线有何优势？
答：
经验频率曲线的缺点：
（1）水文计算中往往要求得较稀遇频率的设计洪水和较高保证率的径流，如P=1%或0。
1%，曲线外延有一定任意性。
（2）水文要素的统计规律有一定的地域性，但很难直接利用经验频率曲线把地区性的规律结合起来。
无法解决无实际水文资料的小流域的水文计算和兴利防洪问题。
理论频率曲线优势：
（1）克服经验频率曲线外延的任意性
（2）数理统计的数学曲线有相应的方程式，有一定的参数，对这些参数地区综合，可以求得参数的地区分布规律，因而可以解决无实际水文资料的小流域的水文计算和兴利防洪问题。
2、农田水利学研究对象是什么？
答：
研究对象包括两方面：
一是调节农田水分状况，二是改变和调解地区水情。
（举例）
3、频率（T）与重现期的关系是什么？
试举例说明。
答：
T=1/P
P=5%，则，T=1/5%=20年
如果是为了发电、灌溉或其他而进行设计年径流量都位于P＞50%的一段频率曲线上，比如P=95%，等于或大于此年径流量的机会为95%，等于或小于此径流量的机会为5%，1-P%。
为用水目的而进行频率设计时，频率与重现期的关系为：
T=1/（1-P%）=1/（1-95%）=20,表示等于或小于此径流量的机会为20年一遇。
归纳如下：
当P≤50%T=1/P
当P≥50%T=1/（1-P%）
三、计算（利用配线法计算）
某站共有实测径流资料24年,求相应于十年的丰水年径流深和十年一遇的枯水年径流深.
表1—1某站年径流深频率计算表
资料
经验频率及统计考数计算
年份
年径流深毫米
序号
按大小排列的Y毫米
模比系数K
K-1
（
）2
P=
*100%
1
2
3
4
5
6
7
8
1962
538.3
1
1064.5
1.60
0.60
0.360
4
1963
624.9
2
998.0
1.50
0.50
0.250
8
1964
663.2
3
964.2
1.45
0.45
0.202
12
1965
591.7
4
883.5
1.33
0.33
0.104
16
1966
557.2
5
789.3
1.18
0.18
0.032
20
1967
998.0
6
769.2
1.15
0.15
0.022
24
1968
641.5
7
732.9
1.10
0.10
0.010
28
1969
341.1
8
709.0
1.07
0.07
0.005
32
1970
964.2
9
678.3
1.03
0.03
0.001
36
1971
687.3
10
663.2
1.00
0
0
40
1972
546.7
11
641.5
0.96
-0.04
0.002
44
1973
509.0
12
624.9
0.96
-0.06
0.004
48
1974
769.2
13
615.5
0.92
-0.08
0.006
52
1975
615.5
14
606.7
0.91
-0.09
0.008
56
1976
417.1
15
591.7
0.89
-0.11
0.012
60
1977
789.3
16
587.7
0.88
-0.12
0.014
64
1978
732.9
17
586.7
0.88
-0.12
0.014
68
1979
1064.5
18
567.4
0.85
-0.15
0.022
72
1980
606.7
19
557.2
0.84
-0.16
0.026
76
1981
586.7
20
546.7
0.82
-0.18
0.032
80
1982
567.7
21
538.3
0.81
-0.19
0.036
84
1983
586.7
22
509.0
0.77
-0.23
0.053
88
1984
709.0
23
417.1
0.63
-0.37
0.137
92
1985
883.5
24
341.1
0.51
-0.49
0.240
96
总计
15993.5
15993.5
24.02
-0.02
1.592
解答计算步骤如下:
（1）将原始资料Y（径流一般用Y表示）由大到小加以排列,列入表1—6中第四栏.
（2）用公式P=
*100%计算频率,如表1—6第八栏,并将Y与P对应点绘于频率格纸上,如下图
（3）计算系列的多年平均年径流深Y=
毫米
（4）计算各项的模比系数
记入表中第五栏,其总和应等于N,今有0.02的误差,这是可以允许的.
（5）计算各项的
如表中第六栏,其总各应为零,今为0.02.
（6）计算（
）2,如表中第七栏,由此求出cv
cv=
（7）假定cv=0.30,并假定cs=2cv=0.60,查附表得出相对应于各种频率的模比系数k1,如表1—6中第二栏,以均值Y=666.4毫米,得相对应于各种频率的Y值,如表中第三栏.
将表1—6中1,3两栏的对数值点绘于图1—10上,发现理论频率曲线的中段与经验频率点据配合尚好,但头部和尾部偏听偏信于经验频率点据之下.
（8）改变参数,重新配线
因为上述曲线头部和尾部偏低,帮需增大cs,cs增大后尾部都可以上升,假定cv=0.30,cs=3cv=0.90,查表求出各K值和计算出Y值,列表1—6第四,五栏中,以点绘曲线,发现曲线的头部和尾部反而有些偏高,配线仍不够理想.
（9）再次改变参数,第三次配线
现在需要把cs稍微改小一些,假定cv=0.30,cs=2.5cv=0.75,查表求出各K值和计算出各Y值,列入表1—6第六,七栏中,绘出频率曲线,该线与经验点据配合较好,即为最后采用的理论频率曲线.
（10）由此求得十年一遇的丰水年年径流深和十年一遇的枯水年年径流深如下:
频率%
10
90
重现期T（年）
10（丰水年）
10（枯水年）
年径流深Y（毫米）
933
433
第二章农田水分状况与灌溉用水量
一、 名词解释
1、灌水定额——。
2、 作物需水量——植株蒸腾和棵间蒸发量之和。
3、 灌溉制度——根据作物需水特性和当地节约用水而制定的适时适量的灌水方案。
4、 灌溉定额——。
5、综合灌溉定额——。
二、填空
1、农田水分存在的三种基本形式为 （地面水） 、（土壤水） 、（地下水） 。
2、液态水按其受力和运动特性可分为 吸着水 、毛管水 、重力水 。
3、 。
4、农田水分消耗的途径主要有 植株蒸腾 、棵间蒸发 、深层渗漏 。
5、确定灌溉制度的方法有 总结群众丰产灌水经验 、根据灌溉试验资料 、按水..
6、水稻的水量平衡方程式为（ h1+p+m-E-c=h2 ）。
7、。
8、。
9、。
三、简答题
1、简述灌溉用水量的计算过程？
2、综合灌溉定额除了可以推求灌溉用水量，还有何作用？
四、计算题
第三章灌溉渠道系统规划α1=60% α2=40% α0一、名词解释
1、渠道设计流量——指在设计标准条件下，为满足灌溉用水要求，需要渠道输送的最大流
2、灌溉水利用系数——是指实际灌入农田的有效水量和渠首引入水量的比值。
3、最小流量——是在设计标准条件下，渠道在正常工作中输送的最小流量。
4、田间净流量——指渠道应该输送到田间的流量，即田间实际需要的渠道流量。
5、不冲流速——使渠床土壤将要移动而尚未移动时的水流速度。
二、填空
1、灌溉系统包括 渠首工程 、 输配水工程 、田间工程 三大部分。
2、田间水利用系数主要是指实际灌入田间的有效水量与农渠末端流量的比值。
3、当渠道通过地势陡峻或地面坡度较大的地段时应修建衔接 建筑物。
4、条田规划时条田尺寸应综合考虑 排水要求、机耕要求 、田间管理和灌水要求三个因素。
5、轮灌渠道 不 计算加大流量。
6、渠道的工作制度分为 轮灌 和 续灌 两种，一般干支渠 续灌 多采用，而轮灌斗农渠多采用。
7、设计出的渠道流速必须满足不冲不淤的条件，才能保证断面的稳定。
8、渠系建筑物按其作用的不同，可分为控制建筑物、交叉建筑物、泄水建筑物、衔接建筑物、量水建筑物等。
9、渠道横断面的形式有 挖方断面、填方断面 、半挖半填断面 。
10、渠道输水损失包括 蒸发损失、渗水损失、漏水损失三种，一般在计算时主要考虑 蒸发 损失。
11、灌溉渠道一般要求布置在控制范围的 高 处，而排水沟道一般布置在田块较低 的地方。
12、在田间渠系布置时，若灌水方向垂直于农渠称为 纵向 布置；若灌水方向与农渠平行则称为横向 布置。
13、为保证对下级渠道正常供水，渠道的最小流量以不低于渠道设计流量的 40% 为宜。
14、一般渠道流量大时，其比降应选择 小 些，流量小时，比降可选择 大 些。
15、在渠道设计时，若选择的糙率大于实际糙率，则渠道过流能力比实际 大 ，若选择的糙率小于实际糙率，则渠道过流能力比实际 小 。
三、简答题
1、计算渠道的设计流量、加大流量和最小流量各有什么作用？
2、简述U形渠道的优点？
四、计算题
长度为2km的一条渠道，其进口断面的流量为7.5m3/s，渠道水利用系数为0.88，求：
（1）渠道出口断面的流量为多少？
（2）每公里长度渠道损失流量S为多少？
已知：
L=2km Q进第四章田间排水系统
=7一、名词解释
1、田间排水系统——指末级固定沟道（一般为农沟）控制范围内的田间沟网或暗管系统。
2、渍灾——由于地下水位持
3、地下水的临界深度——为保证土壤不产生盐碱化和作物不受盐害所要求保持的地下水最
4、除盐——消除作物根系活动层中有害于作物生长的盐分的措施。
5、涝灾——田面积水过多，超过作物耐淹能力而造成作物减产的灾害。
二、填空
1、田面积水如果超过了作物的允许 淹水深度和淹水时间，作物将会减产甚至死亡。
2、作物允许的淹水时间和淹水深度与作物的种类和生育阶段有关。
3、为使作物不受渍，地下水埋深应该大于适宜埋藏深度。
4、为防止土壤盐碱化，地下水埋藏深度应大于临界深度。
5、在排除涝水时，田间排水沟间距越小 ，排水效果越好。
6、在田间排水沟深度一定时，沟距越小，地下水位的下降速度越 快，在一定时间内地下水下降值越 大；沟距一定时，沟深越小，地下水下降速度越 慢 ，下降值越 小。
7、在确定末级排水沟深度和间距时，一般先定 沟深，然后在确定 沟的间距。
8、根据田间排水方式的不同，田间排水系统有 明沟和 暗管排水两种形式。
9、大田蓄水能力一般是由储存在 地下水面以上土层中的水量和使地下水位升高到允许高度 所需要的水量两部分组成。
10、地下水适宜埋藏深度等于 根系集中层深度 加上 毛管饱和区高度 。
三、简答
简述农田排水的任务。
第五章骨干排水系统
一、名词解释
1、排涝设计流量——指在发生除涝设计标准规定的设计暴雨时，排水狗中应通过的最大流
2、排涝模数——单位排涝面积上的最大排涝流量。
3、日常流量——为控制非降雨区的地下水位，防止作物受渍，而需要经常排除的地下水流
4、日常水位——排水沟道通过排渍流量时的水位，也就是沟道中需要经常维持的水位。
5、最高水位——排水沟道通过排涝设计流量时的水位。
二、填空
1、骨干排水系统与田间排水系统、排水容泄区、排水闸站、湖泊等共同构成完整的排水系统。
2、各级排水沟道尽量布置在各自控制范围内的最低 处，以便能自流排水。
3、排水系统按照地形、气象等自然条件的不同，所担负的任务也不同，一般可分为一般排水系统 和综合利用的排水系统 两种。
4、一般情况下，排涝模数随排涝面积的增大而减少 。
5、排水沟道的设计流量一般有 排涝设计流量 和排渍设计流量 ，对应的水位也有排涝水位和日常水位 两种。
6、设计排涝标准一般用某一设计频率的几日暴雨在几日排除，使作物不受淹来表示，它包括 重现期、暴雨历时和排除时间 三方面的内容。
7、骨干排水沟的作用是汇集田间排水系统 排出的水量，并逐级输送至排水容泄区，以达到排除地面多余水量和有效降低地下水位的目的。
8、在排水沟道纵断面设计时，一般要求下级沟道的沟底不应高于 下级沟道的沟底。
三、简答
1、简述排水系统规划布置原则。
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