Green approach for the preparation of biodegradable lubricant base stock

Green approach for the preparation of biodegradable lubricant base stock
Green approach for the preparation of biodegradable lubricant base stock

Green approach for the preparation of biodegradable lubricant

base stock from epoxidized vegetable oil

Piyush https://www.360docs.net/doc/c12181803.html,thi *,Bo Mattiasson

Department of Biotechnology,Center for Chemistry and Chemical Engineering,Lund University,

P .O.Box 124,SE 22100Lund,Sweden

Received 10April 2006;received in revised form 16June 2006;accepted 20June 2006

Available online 4August 2006

Abstract

A novel process for the production of biodegradable lubricant-based stocks from epoxidized vegetable oil with a lower pour point via cationic ion-exchange resins as catalysts was developed.This involves two steps,?rst,ring-opening reactions by alcoholysis followed by esteri?cation of the resultant hydroxy group in the ?rst step.

The ring-opening reaction of epoxidized soybean oil with different alcohols such as n -butanol,iso -amyl alcohol and 2-ethylhexanol was carried out in presence of Amberlyst 15(Dry)as a catalyst;identity of products was con?rmed by IR and NMR.Pour points of the products were observed in the range of à5to à158C.The hydroxy group of ring-opening product of n -butanol was further reacted with acetic anhydride in presence of catalyst Amberlyst 15(Dry),which was previously used to carry out ring-opening reaction by alcoholysis and identity of the resulting product was con?rmed by IR.Pour point of the resulting product was observed to be à58C.#2006Elsevier B.V .All rights reserved.

Keywords:Bio-lubricants;Epoxidized soybean oil;Cationic ion-exchange resins

1.Introduction

Renewable raw materials are going to play a very noteworthy role in the development of sustainable green chemistry.They offer a large number of possibilities for applications which can be rarely met by petrochemistry [1].Oils and fats of vegetable and animal origin share the greatest proportion of the current consumption of renewable raw materials in chemical industry [2].

A steady increase in the use of eco-friendly consumer products like lubricants has occurred as a result of strict government regulation and increased public awareness for a pollution free environment [3].There are wide ranges of lubricant base oils in current use which includes mineral oils,synthetic oils,re-re?ned oils,and vegetable oils.Among these,mineral oils are the most commonly used.They consist predominantly of hydrocarbons but also contain some sulfur

and nitrogen compounds with traces of a number of metals.Due to their inherent toxicity and non-biodegradable nature they pose a constant threat to ecology and vast ground water reserves [4].Synthetic oils include others polyalphaole?ns,synthetic esters and polyalkylene glycols.Polyalphaole?ns are petrochemical derived synthetic oils that mostly resemble mineral oils.Synthetic esters form a large group of products,which can be either from petrochemical or oleochemical origin.In the preparation of re-re?ned oil,oil undergoes an extensive re-re?ning process to remove contaminants to produce fresh base oil.

These concerns have resulted in an increasing interest in vegetable oils with high content of oleic acid,which are considered to be potential substitutes to conventional mineral oil-based products [5,6].Vegetable oil lubricants are preferred not only because they are renewable raw materials but also because they are biodegradable and non-toxic [7].They also acquire most of the properties required for lubricants such as high index viscosity,low volatility and good lubricity and are also good solvents for ?uid additives.However,vegetable oils have poor oxidative and thermal stability,which is due to the presence of unsaturation [8].This unsaturation restricts their

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*Corresponding author.Tel.:+46462227363;fax:+46462224713.E-mail addresses:https://www.360docs.net/doc/c12181803.html,thi@biotek.lu.se ,lathips@https://www.360docs.net/doc/c12181803.html, ,lathips@https://www.360docs.net/doc/c12181803.html, (https://www.360docs.net/doc/c12181803.html,thi).

0926-3373/$–see front matter #2006Elsevier B.V .All rights reserved.doi:10.1016/j.apcatb.2006.06.016

use as a good lubricant.Several attempts have been made to improve their oxidative stability such as transesteri?cation of trimethylopropane and rapeseed oil methyl ester[9];selective hydrogenation of polyunsaturated C C bonds of fatty acid chains[10]and conversion of C C bonds to oxirane ring via epoxidation[11,12].Among these,epoxidation received special attention because it opened up a wide range of feasible reactions that can be carried out under moderate reaction conditions due to the high reactivity of the oxirane ring[13]. For instance,the epoxide can react with different nucleophiles to produce mono-alcohols,diols,alkoxyalcohols,hydroxye-sters,N-hydroxyalkylamides,mercaptoalcohols,aminoalco-hols,hydroxynitriles,etc.[1,14].

Standard industrial production for epoxidation of vegetable oil is based on in situ epoxidation,in which peracid is generated by reacting acetic or formic acid with hydrogen peroxide in the presence of strong mineral acids such as H2SO4and H3PO4 [15].The strong mineral acid leads to many side reactions,such as oxiran-ring opening to diols,hydroxyesters,estolides and other dimers formation.Furthermore,they cause equipment corrosion and must be neutralized and also removed from the end product.

Warwel and Klaas reported an alternative process that is milder and more selective,wherein lipase is used to catalyze the peracid formation from a fatty acid and hydrogen peroxide [16].This is a new and a very promising technique for epoxidation of double bonds.It has several advantages over the chemical catalysts such as:(i)mild reaction conditions, (ii)formation of stable hydroperoxides directly from fatty acid,i.e.no need for acetic or formic acid addition,(iii)high region and stereoselectivity,(iv)signi?cant suppression of side reactions and(v)high conversion.In most of the recent publications,volatile organic solvents were used as the reaction media[17,18].However recently Orellana-Coca et al.from our department has developed the solvent free chemo enzymatic process for the epoxidation of fatty acid [19].

It was reported earlier that epoxidized unsaturated fatty acids can be used as metal working?uids and lubricating additives to eliminate corrosion from chlorine containing compounds[20,21].Adhvaryu and Erhan reported epoxidized soybean oil as a potential source for high temperature lubricants applications[12].Various procedures have been described for the preparation of alkoxyalcohols and hydro-xylated fatty acids.Gast et al.reported that the product obtained by ring-opening reaction of epoxidized fatty acid esters followed by esteri?cation of the resulting hydroxyl group shows good performance for lower temperature lubricant applications[22].

In most of these processes,sulfuric acid was used as a catalyst for alcoholysis,whereas the other homogenous catalysts such as p-toluenesulfonic acid,boron tri?uoride, and sodium methoxide were used for comparative studies.The resulting hydroxy group via alcoholysis is further reacted with acid anhydride in presences of pyridine[23–25].In some cases,the?rst step of the ring opening was performed by addition of acetic acid,perchloric acid or formic acid,and in the second step,i.e.esteri?cation of the resulting hydroxyl group with acid anhydride was done via pyridine[4,26,27]. Though these products come with the tag of green and biodegradability,the reported ways are not eco-friendly and green.Maybe therefore,these processes did not gain industrial importance.

There were few reports in which cationic ion-exchange resins such as Dowex50W-X8,Duolite C26,and Lewatit S100 were used as an acylative ring cleavage catalyst for epoxidized soybean oil[28].These organic catalysts showed poor cleavage ef?ciencies as compared to sulfuric acid.It may be due to the microporous gel type nature of Dowex50W-X8and Lewatit S 100.Since they have no discrete pores,solute ions have to diffuse through the particle to interact with the exchange site which may cause the diffusional limitation and reduce the overall ef?ciency.

The use of homogenous catalysts is very common in the chemical and re?nery industries,and those technologies employ highly corrosive,hazardous and polluting liquid acids. The present work deals with the preparation of lubricant-based stock by using cationic ion-exchange resins,particularly,the macroporous variety.It is very well documented that resins are very versatile catalysts and are known for carrying out number of reactions such as esteri?cation,etheri?cation,transalkyla-tions,hydration and alkylation[29].They also offer distinct advantages over homogenous catalysts with respect to corrosion,product recovery,selectivity,etc.,both from the standpoint of catalysis as well as engineering of reactions for commercial purposes[30].Hence,it is worthwhile to develop a green and environmental friendly process based on macro-porous resins with an emphasis on biodegradability of the lubricant.As previously mentioned,the preparation of lubricant-based stock from epoxidized vegetable oil involves two steps,ring-opening reaction via alcoholysis followed by esteri?cation of the resulting hydroxy group through alcoho-lysis.Novelty of the current work is that the same catalysts without any treatment can be used for both the reactions,i.e. ring-opening reaction via alcoholysis and also for esteri?cation of the resulting hydroxyl group.

2.Materials and methods

2.1.Materials

The epoxidized soybean oil was a gift sample from Akzo Nobel Industrial Coatings Sweden,and was used as received. Unless otherwise speci?ed,all other chemicals including alcohols,Amberlyst15(Dry)(%water content 1.5m3/m3of resin,ionic form H+)and acetic anhydride were purchased from Sigma and used without further puri?cation.

2.2.Analytical methods

The oxirane value was determined titrimetrically with perchloric acid[31].The infrared(IR)spectra were recorded on a Fourier transform IR8300from Shimadzu.All the spectra’s were recorded by spreading the samples between

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NaCl plates.The spectra were recorded in transmittance mode. The1H and13C NMR spectra were recorded qualitatively using a Bruker ARX-400spectrometer(Bruker,Rheinstetten, Germany)at a frequency of400and100MHz,respectively, using a5mm dual probe.For1H and13C experiments,sample solutions were prepared in deuterated chloroform(CDCl3 99.8%D,Aldrich Chemical Company).Proton NMR spectra were obtained from16co-added FIDs with a delay time of1s and13C experiment was carried out with NS=5000,AQ 0.62s,DW019m s,D1=0.1s.Pour point measurement was done using a Freezer Hetofrig CB8(ISO3106).Kinematic viscosity measurement was done at408C by using a Schott-Gera¨te CT42(ISO3104)and dynamic viscosity measurement was done at28and408C by using a Bohlin Visco88 Viscometer.

3.Experimental set-up

3.1.Ring-opening reaction

The experimental set-up consisted of a3cm i.d.fully baf?ed mechanically agitated reactor of150cm3capacity,with a four-bladed pitched-turbine impeller.The entire reactor assembly was immersed in a thermostatic oil bath maintained at a desired temperature with an accuracy of?18C.

In a typical experiment,the reaction mixture consisted of epoxidized soybean oil1(60g,0.285mol of epoxy group)and an alcohol.The reaction mixture was agitated at708C for 15min at a speed of1000rpm and1.5%of(w/w of epoxidized soybean oil)catalyst Amberlyst15(Dry)was added to initiate the reaction to obtain the products2a,2b and2c.Table1 summarizes the reaction conditions.Clear samples were withdrawn periodically and titrated to measure the concentra-tion of epoxide.

3.2.Esteri?cation of resulting hydroxyl group in the ring opened product

The same experimental set-up mentioned in Section3.1was used.The reaction mixture consisted of50g of product obtained by ring-opening reaction of epoxidized soybean oil with n-butanol(2a)and50mL of acetic anhydride.The reaction mixture was agitated at908C for15min at a speed of 1000rpm and the catalyst which was used in the previous reaction was added without any further treatment to initiate the reaction to obtain product3

.

4.Results and discussion

4.1.Effect of alcohols on pour point and viscosity

For investigation of alkyl group effect on the low-temperature

properties,three different alcohols,namely n-butanol,iso-amyl

alcohol and2-ethylhexanol were chosen[32,33].The main

purpose for choosing the above three alcohols is that n-butanol is

a short straight chain alcohol,iso-amyl alcohol is a short branch

chain alcohol and2-ethylhexanol is a medium branch chain

alcohol.Pour point values for the ring-opening product of the https://www.360docs.net/doc/c12181803.html,thi,B.Mattiasson/Applied Catalysis B:Environmental69(2007)207–212209

Table1

Reaction conditions

Product entry Alcohol Temperature(8C)Mole ratio Catalysts loading(%)Reaction time(h) 2ai n-Butyl alcohol1001:2215

2aii n-Butyl alcohol1001:3215

2b iso-Amyl alcohol1101:2217

2c2-Ethyl hexanol1201:2224

3Esteri?cation of resulting hydroxyl

group in the ring opened product2ai

901:2215

respective alcohols were in the range 0to à5,à5to à10and à10to à158C.Thus,it was observed that as the chain length of branched alcohol increased,it gives lower pour point.2-ethylhexanol,a branched medium chain alcohol,gives low pour point values as compared to other alcohols.

The ring-opening reaction was monitored by epoxy titration and stopped when the ring-opening reaction was 100%.The structure of the product was con?rmed from infrared spectra by the disappearance of epoxy group at 822cm à1and appearance of the hydroxy peak at 3450cm à1.The reaction completion was further con?rmed by 1H NMR spectra.As summarized in Table 1,different alcohols required different conditions to complete the reaction.Longer or bulkier alcohols required longer reaction time and higher temperature.

The retention of the triacylglycerol backbone is important for maintaining the biodegradability of the vegetable oil and this was con?rmed by 1H NMR spectra given in Fig.1.1H NMR measurement on epoxidized vegetable 1indicates that the epoxy group is present in the d 3.0–3.2ppm region.The methine proton of –CH 2–C H –CH 2backbone at d 5.1–5.3ppm,methylene proton of –C H 2–CH–C H 2–glycerol’s backbone at d 4.0–4.4ppm,C H 2proton adjacent to two epoxy group at d 2.8–3.0ppm,–C H –proton of the epoxy ring at d 3.0–3.2ppm,a -C H 2to C O at d 2.2–2.4ppm,a -C H 2to epoxy group at 1.7–1.9ppm,b -C H 2to C O at d 1.55–1.7ppm,b -C H 2to epoxy group at d 1.4–1.55ppm,saturated methylene group at d 1.1–1.4ppm and terminal –C H 3groups at d 0.8–1.0ppm region.

Compounds 2a and 3retain most of the characteristic peaks of compound 1except the one at d 2.8–3.2and 1.4–1.55ppm region,corresponding to hydrogen’s attached to the epoxy groups and methylene groups adjacent to epoxy,respectively.13

C NMR measurement on epoxidized vegetable 1indicates that the epoxy group is present in the d 56.9–58.5ppm region.

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https://www.360docs.net/doc/c12181803.html,parison of the 1H NMR spectra of the epoxidized vegetable oil (1),product of the ring-opening reaction of epoxidized vegetable oil with n -butanol (2ai )and product of the esteri?cation reaction of resulting hydroxyl group in the product 2ai with acetic anhydride (3

).

https://www.360docs.net/doc/c12181803.html,parison of the 13C NMR spectra of the epoxidized vegetable oil (1),product of the ring-opening reaction of epoxidized vegetable oil with n -butanol (2ai )and product of the esteri?cation reaction of resulting hydroxyl group in the product 2ai with acetic anhydride (3).

Compounds 2a and 3retain most of the characteristic peaks of compound 1except the one at d 56.9–58.5ppm region,corresponding to carbon’s attached to the epoxy groups (Fig.2).This gives the con?rmation that no epoxide group remains in the products.

The resulting hydroxyl group in 2a was further reacted with acetic anhydride to obtain the corresponding product 3.The product was con?rmed by IR spectra by the disappearance of the hydroxyl peak at 3450cm à1.IR spectra of 1,2a and 3are given in Fig.3.The reaction completion was further con?rmed by 1H NMR spectra by the presence of an additional peak at d 2.0ppm for product 3.

Pour point becomes very important in cold weather applications and in cylinder and packing lubricant with very cold suction temperature.The pour points of 2a –2c and 3were measured by using a standard method mentioned in materials and method and the results are shown in Table 2.

Viscosity is of paramount importance to a lubricant.The kinematic viscosity of 2a –2c and 3were measured and the results are shown in Table 2.The product 2a was synthesized with two different mole ratios of epoxidized oil to n -butanol and it was found that the viscosity of 2aii is higher than that of 2ai .Product 2aii was prepared by using higher molar concentration of n -butanol.

Dynamic viscosity of 2ai was measured at 28and 408C at different shear rates.Figs.4b and 5b show that viscosity does not change with an increasing shear rate,whereas the plots of shear stress versus shear rate (Figs.4a and 5a )show a straight

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https://www.360docs.net/doc/c12181803.html,parison of the infrared spectra of the epoxidized vegetable oil (1),product of ring-opening reaction epoxidized vegetable oil with n -butanol (2a )and product of esteri?cation reaction of resulting hydroxyl group in the product 2a with acetic anhydride (3).

Table 2

Kinematic viscosity and pour point values Serial no.Product entry Kinematic

viscosity (mm 2/s)Pour point (8C)12ai 232.7>à5,<022aii 312.9>à5,<032b 172.4>à5,<042c 73.2>à15,<à105

3

350.8

>à5,<

Fig.5.Dynamic viscosity study performed at 408C at different shear rates to observe its effect on the viscosity:(a)shear rate vs.viscosity and (b)shear rate vs.shear

stress.

Fig.4.Dynamic viscosity study performed at 288C at different shear rates to observe its effect on the viscosity:(a)shear rate vs.viscosity and (b)shear rate vs.shear stress.

line passing through the origin,thereby indicating Newtonian type?uid.

4.2.Biodegradability study

A biodegradability and toxicity study for the lubricants was performed.It was observed that lubricants are non-toxic and biodegradable.In toxicity studies following tests such as toxicity screening,phytotoxicity[34]and algal toxicity[35] were executed.In each case no-observed-effect-concentration (NOEC);the highest concentration without adverse effects was 2000,1000and1000mg/L,respectively.In biodegradability study,values for biochemical oxygen demand(BOD)and chemical oxygen demand(COD)were measured.It has been documented that if the ratio of BOD5/COD is around0.5and higher it means compounds are easily biodegradable[36,37]. This value for the present prepared lubricant products is in the range of0.43–0.63,which shows that compounds are biodegradable.

4.3.Reusability of catalyst

Reusability of Amberlyst15(Dry)was tested by conducting four runs.After the reaction,the catalyst was ?ltered and then re?uxed with50mL of alcohol for30min to remove any adsorbed material from the catalyst surface and pores and dried at1108C after every use.It was observed that there is only a marginal decrease in conversion.Some catalyst was lost during?ltration.There was no makeup catalyst added during each reuse study.Thus,the catalyst was reusable up to four times.

5.Conclusion

The current work has focused on the synthesis of bio-lubricant from epoxidized vegetable oil and alcohol using solid acid catalyst Amberlyst15.This investigation showed that the introducing branching on epoxidized soybean oils leads to dramatic improvement of low pour point value.The ring-opening reaction of epoxidized soybean oils with2-ethylhex-anol gives the low pour point value.It was observed that the catalyst has excellent reusability and stability.Lubricants are non-toxic and biodegradable.

Acknowledgements

The work is a part of the GREENCHEM program sponsored by MISTRA(The Swedish Strategic Fund for Environmental Research)and the authors thank the same for the?nancial support.The authors are very grateful to Mrs.Birgit Vainio (Binol BioSafe Oy Laboratory,Finland)for the measurement of the viscosity and the pour point tests.References

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农田水利学试题及答案

农田水利学课程考试试题及答案 姓名年级专业学号 一、名词解释(每小题2分共10分) 1.灌水率: 2.排涝模数: 3.平均排除法: 4.(排涝计算中的)设计内水位: 5.容泄区: 二.选择题(共10分) 1.灌溉设计标准是反映灌区效益达到某一水平的一个重要技术指标,一般以( )与( )表示? A、灌溉设计保证率、抗旱天数。 B、水文年型、降水量。 C、设计灌溉用水量全部获得满足的年数、抗旱天数。 D、水源来水量、灌区需水量。 2.什么叫田间渠系的灌排相邻布置?() A、灌溉渠道与排水沟道的规划布置。 B、田间各级渠道规划布置的形式。 C、田间灌排渠系并行相邻的布置形式。 D、田间灌排渠系交错的布置形式。

3.渠道的输水损失包括以下四个部分:() A、干渠、支渠、斗渠及农渠等四级渠道的水量损失。 B、渠床土质、地下水埋深、渠道的工作制度及输水时间。 C、自由渗流、顶托渗流、渠床土质、与渠道的工作制度等。 D、渠道水面蒸发损失、渠床渗漏损失、闸门漏水与渠道退水等。 4.什么叫渠道水的利用系数?() A、灌溉渠系的净流量与毛流量的比值。 B、某一级渠道的净流量与毛流量的比值。 C、田间实际灌入的有效水量与末级渠道的供水量之比。 D、实际灌入农田的有效水量和渠首引入的水量之比。 5.在渠道规划设计中,渠道最小流量有何作用?() A、用以校核对下一级渠道的水位控制条件。 B、用以校核渠道不淤条件。 C、用以确定修建节制闸的位置。 D、用以校核对下一级渠道的水位控制条件和确定修建节制闸的位置,并按最小流量验算渠道不淤条件。 6.什么叫雨水径流集蓄灌溉工程?() A、导引、收集雨水径流,并把它蓄存起来加以有效灌溉利用的工程技术措施。 B、田面、坡面、路面及屋面庭院等各类集水工程。

农田水利学试题及答案资料

农田水利学课程考试试题及答案 姓名 年级 专业 学号 一、名词解释(每小题 2 分 共 10 分) 1. 灌水率: 2. 排涝模数: 3. 平均排除法: 4. (排涝计算中的)设计内水位: 5. 容泄区: 二.选择题(共 10 分) 1. 灌溉设计标准是反映灌区效益达到某一水平的一个重要技术指标,一般以 ( )与 ( )表示? A 、灌溉设计保证率、抗旱天数。 B 、水文年型、降水量。 C 、设计灌溉用水量全部获得满足的年数、抗旱天数。 D 、水源来水量、灌区需水量。 2. 什么叫田间渠系的灌排相邻布置? ( ) 3. 渠道的输水损失包括以下四个部分: ( ) A 、干渠、支渠、斗渠及农渠等四级渠道的水量损失。 B 、渠床土质、地下水埋深、渠道的工作制度及输水时间。 C 、自由渗流、顶托渗流、渠床土质、与渠道的工作制度等。 D 、渠道水面蒸发损失、渠床渗漏损失、闸门漏水与渠道退水等。 4. 什么叫渠道水的利用系数? ( ) A 、灌溉渠系的净流量与毛流量的比值。 B 、某一级渠道的净流量与毛流量的比值。 C 、田间实际灌入的有效水量与末级渠道的供水量之比。 D 、实际灌入农田的有效水量和渠首引入的水量之比。 5. 在渠道规划设计中,渠道最小流量有何作用? ( ) A 、用以校核对下一级渠道的水位控制条件。 A 、灌溉渠道与排水沟道的规划布置。 B 、田间各级渠道规划布置的形 式。

B、用以校核渠道不淤条件。 C、用以确定修建节制闸的位置。 D、用以校核对下一级渠道的水位控制条件和确定修建节制闸的位置,并按最小流量验算渠道不淤条件。 6.什么叫雨水径流集蓄灌溉工程?() A 、导引、收集雨水径流,并把它蓄存起来加以有效灌溉利用的工程技术措施。 B、田面、坡面、路面及屋面庭院等各类集水工程。 C、各类形式的水窖、水窑窖等蓄水工程。 D、各类最为有效节水的灌溉方式。 7.集流面的处理主要包括哪三类方法?() A 、采用混凝土、水泥土、三七灰土进行表面处理。 B、采用塑料薄膜、或塑膜复沥青、复草泥。 C、植被管理;地表处理;化学处理。 D、采用钠盐、硅有机树脂及粗石蜡等化学处理方法。 8.蓄水工程有哪几种主要的类型?() A 、引水渠沟或管道、入水口、拦污栅、沉沙槽、蓄水设施以及放水装置等。 B、涝池、旱井、田间蓄水池、水窖、水窑窖等。 C、引水渠、蓄水窑洞与放水暗管与放水暗渠。 D 、沉沙池、进水管、水窖等。 9.什么叫续灌方式?() A 、类似于自来水管道可随机用水的供水方式。 B、输配水管道进行输水、配水和灌水的方式。 C、是指上一级管道按预先划分好的轮灌组分组向下一级管道配水的方式。 D 、是指上一级管道向所有的下一级管道同时配水的方式。 10.什么叫集水效率?() A 、降水特征(次降雨量、降雨强度)和集水面质地、坡度、前期含水量与集水面尺寸。 B、集水面的处理材料、集水面积、集流路径和汇流时间。 C、随降水强度的增大而提高。 D、某时段内或某次降雨集水面的集水量占同一时期内的降雨量的比值。 三、简答题(每题6分,共30分) 1.四种地表取水方式的使用条件

农田水利学试题六

农田水利学课程考试试题 姓名年级专业学号 一、名词解释(每小题2分共10分) 1、渠道设计流量: 2、灌溉水利用系数: 3、最小流量: 4、田间净流量:: 5、不冲流速: 二.单向选择题(共10分) 1.地下水临界深度是指? () A、地下水埋藏深度。 B、在一定的自然条件和农业技术措施条件下,为了保证土壤不产生渍害,所要求保持的地下水最小埋深。 C、在一定的自然条件和农业技术措施条件下,为了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小埋深。 D、在一定的自然条件和农业技术措施条件下,为了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大埋深。 2.对于控制一定地下水位要求的农田排水系统,下列哪种说法是正确的?() A、在同一排水沟深度的情况下,排水沟的间距愈大,地下水位下降速度愈快,在一定时间内地下水位的下降值愈大,在规定时间内地下水位的下降值也愈大。 B、在允许的时间内要求达到的地下水埋藏深度ΔH一定时,排水沟的间距愈大,需要的深度也愈大。 C、在允许的时间内要求达到的地下水埋藏深度ΔH一定时,排水沟的间距愈小,需要的深度也愈大。 D、在同一排水沟间距的情况下,排水沟的深度愈小,地下水位下降速度愈快,在一定时间内地下水位的下降值愈大,在规定时间内地下水位的下降值也愈大。

3.设计排涝标准时,需选择发生一定重现期的暴雨,一般选择标准是?() A、1-5年。 B、5-10年。 C、10-15年。 D、15-20年。 4.对渍害最不敏感的作物是?() A、小麦; B、玉米; C、高粱; D、水稻。 5.特别适宜防治土壤次生盐碱化的农田排水方式是?() A、明沟排水; B、竖井排水; C、暗管排水; D、暗沟排水。 6.在进行排水沟设计时,用来校核排水沟的最小流速的设计流量是?() A、排涝设计流量; B、排渍设计流量; C、日常排水设计流量; D、排涝模数。 7.农田长期渍水不会造成下列后果? A、土壤的透气性很差。 B、土层都处于强烈的氧化状态。 C、利于硫化氢等硫化物的形成,对作物根系产生永久性伤害。 D、有机质矿化程度低,分解释放的有效养分少,不能满足作物生长的需要。 8.防治土壤盐碱化的水利技术不包括?() A、明沟排水 B、井灌井排 C、灌水冲洗 D、放淤改良 9.什么叫计划用水?() A、灌溉水量的分配方法。 B、就是按作物的需水要求与灌溉水源的供水情况,结合渠系工程状况,有计划地蓄水、引水、配水与灌水。 C、是指灌溉水在灌区各级渠系调配、管理的方式。 D、是指灌溉水通过各级渠道流入田间的方法。 10.灌区用水计划一般来说有哪四种主要类型?() A、水源引水计划、渠系配水计划与田间的用水计划等。 B、水权集中、统筹兼顾、分级管理、均衡受益。 C、年度轮廓用水计划、某灌季全渠系用水计划、干支渠段用水计划及用水单位的用水计划。 D、上下结合、分级编制,统一调度、联合运用。

扬州大学农科农田水利学计算题过程及答案

农田水利学计算题 1、某小型灌区作物单一为葡萄,某次灌水有600亩需灌水,灌水定额为25m 3/亩,灌区灌溉水利用系数为0.75,试计算该次灌水的净灌溉用水量和毛灌溉用水量。 解:W 毛=MA/η水=25*600/0.75=20000(m3) W 净=MA=25*600=15000(m3) 2、某灌区A =0.2万亩,A 蔬菜=0.16万亩,A 花卉=0.04万亩,m 蔬菜=20m 3/亩,m 花卉=15m 3/亩。求综合净灌水定额m 综及净灌溉用水量。 解:m 综=α1m 1+α2m 2=0.8*20+0.2*15=16+3=19(m3/亩) W=m 综*A=19*2000=38000(m3) 3、某小型提水灌区,作物均为果树,面积1000亩,用水高峰期最大灌水定额为25m3/亩,灌溉水利用系数为0.75,灌水延续4天,每天灌水20小时。试计算水泵设计流量。 解:Q 设= =25*1000/(3600*20*4*0.75)=0.12(m3/s ) 4、已知苏南某圩区,F=3.8Km2,其中旱地占20%,水田占80%。水田日耗水e=5mm/d ,水田滞蓄30mm ,旱地径流系数为0.6 。排涝标准采用1日暴雨200mm ,2天排除,水泵每天工作时间22小时。试求泵站设计排涝流量Q 和综合设计排涝模数q 。 解:R 水田=P-h 田蓄-eT=200-30-5*2=160(mm ) 水ηTt A m t T W Q k j j ij i i i 360036001∑==??=

R旱田=αP=0.6*200=120(mm) ∴Q=(R水田F水田+R旱田F旱田)/3.6Tt =(160*3.8*0.8+120*3.8*0.2)/3.6*2*22 =3.65(m3/s) ∴q =Q/F=3.65/3.8=0.96(m3/km2) 5、冬小麦播前土壤最大计划湿润层深度为0.6m,土壤平均孔隙率42.5%(占土壤体积百分比),土壤田间持水率为70%(孔隙百分比)。播前土壤含水率为45.0%(孔隙百分比)。计算冬小麦的播前灌水定额。解:M=667Hn(θmax-θ0)=667*0.6*0.425*(0.7-0.45) =42.5(m3/亩) 6、已知某渠系如图1-4-3所示,干、支渠采用续灌,设计灌水率q=0.78m3/(s·万亩),一支灌溉面积为2万亩,二支灌溉面积为2.4万亩,三支灌溉面积2.5万亩,支渠的灌溉水利用系数为0.82,干渠渠道水利用系数0.9。 【要求】 (1)计算各支渠设计流量; (2)计算干渠设计流量和灌区灌溉水利用系数。 解:(1)Q1=qA1/η支水=0.78*2/0.82=1.90(m3/s) Q2=qA2/η支水=0.78*2.4/0.82=2.28(m3/s) Q3=qA3/η支水=0.78*2.5/0.82=2.38(m3/s) (2)η水=η支水*η干=0.82*0.9=0.74 7、1)下图渠系干、支渠续灌

河海农水试题1

河海大学2002年攻读硕士学位研究生入学考试试题 名称:农田水利学 一:名词解释(每小题4分) 1、作物需水量 2、喷灌强度 3、灌溉水利用系数 4、作物水分生产函数 5、排渍水位 6、排水承泄区 二、判断题(每小题2分,共20分) 1、土壤中的毛管水是不能被植物根系吸收利用的水分() 2、灌水定额是灌区的单位面积在单位时间内的灌水量() 3、水库取水方式适用于河道水位和流量都满足灌溉引水要求的情况() 4、规划固定式喷灌系统时,支管轮灌方式是否合理对于管的设计流量有显著影响() 5、设计灌溉渠道时,如果糙率系数取值偏小,就会使渠道断面偏小,从而影响渠道过水能力() 6、田间排水沟的间距取决于土壤性质和排水要求,和排水沟的深度无关() 7、排渍模数是排水渠单位面积的排渍流量() 8、灌溉渠道实行轮灌的主要目的在于减少渠道渗漏损失() 9、喷灌工程不适用于地面坡度变化复杂的农田使用() 10、用平均排出法计算的排涝设计流量比可能出现的排涝设计流量偏大() 三、问答题(每小题8分,共40分) 1、灌溉渠道的设计流量、加大流量、最小流量在渠道设计中各有什么用途? 2、排水沟道系统的规划布置要考虑哪些原则? 3、局部灌溉包括哪些类型?渠道衬砌有何优缺点? 4、渠道的水量损失包括哪些方面?渠道衬砌有何优缺点? 5、灌溉管道系统的工作制度包括哪些内容?各自的适用条件是什么? 河海大学2001年攻读硕士学位入学考试试题 名称:农田水利学 一:名词解释(每小题三分) 1. 凋萎系数2、作物需水量3、灌溉设计保证率 4、灌溉制度5、日常水位6、排水承泻区7、排渍模数8、轮灌 二、判断题(每小题而分) 对以下概念,你认为正确的在括号内填“+”号,你认为错误的在括号内填“-”号。 1、土壤中的吸湿水是可以被作物根系吸收利用的水分() 2、鉴定土壤水分对作物生长是否有效的主要标志是土壤含水量() 3、制定作物灌溉制度的基本原理是水量平衡() 4、从河道引水灌溉时,如果河道流量大于灌溉引水流量,但枯水期水位偏低,饮水不足,应修筑水库调节径流() 5、设计灌溉渠道时,如果糙率系数取值偏小,就会失渠道断面过大而增加工程量() 6、上层滞水是停留在包气带土壤中的重力水() 7、地下水的流量、流速、水位等运动要素随时间而变化的运动叫做地下水非稳定流动() 8、田间排水沟的间距取决于土壤性质和排水要求,与排水沟深度无关() 9、制定旱作物灌溉制度是作物地下水利用量指的是地面以下土层的储水量() 10、用平均排出法计算的排涝设计流量比可能出现的排涝设计流量偏大() 三、问答题(每小题6分)

农田水利学 复习参考答案

第1xx灌溉用水量 一、名词解释 1.吸湿系数 吸湿水达到最大时的土壤含水率称为吸湿系数。 2.凋萎系数 植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率,也称凋萎含水率或萎蔫点。 3.田间持水率 农田土壤某一深度内保持吸湿水、膜状水和毛管悬着水的最大含水量。 4.作物需水量 指生长在大面积上的无病虫害作物,土壤水分和肥力适宜时,在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、土壤蒸发及组成植株体所需的水量。 5.灌溉制度 按作物需水要求和不同灌水方法制定的灌水次数、每次灌水的灌水时间和灌水定额以及灌溉定额的总称。 6.灌水定额 一次灌水在单位灌溉面积上的灌水量。 7.灌溉定额 各次灌水定额之和。 8.灌水率(灌水模数) 单位灌溉面积上的灌溉净流量q 净。

9.灌溉设计保证率 是指灌区灌溉用水量在多年期间能够得到充分满足的机率,一般以正常供水的年数或供水不破坏的年数占总年数的百分比表示。 二、简答 1.简述农田土壤水分的存在形式。 按农田土壤水分存在的三种基本形式为地面水、土壤水和地下水。其中土壤水是与作物生长关系最密切的水分存在形式,按形态可分为气态水、吸着水、毛管水和重力水。 2.土壤含水量的表示方法有哪几种?它们之间的换算关系怎样? 主要有四种: 质量百分数,以水分质量占干土质量的百分数表示;体积百分数,以土壤水分体积占土壤体积的百分数表示,或以土壤水分体积占土壤孔隙体积的百分数表示;相对含水率,以土壤实际含水率占田间持水率的百分数表示;水层厚度,将某一土层所含的水量折算成水层厚度,以mm计。 3.简述土壤水的有效性。 土壤水按是否能被作物利用而划分为无效水、过剩水和有效水。其中无效水是指低于土壤吸着水(最大分子持水率)的水分,过剩水是指重力水,有效水是指重力水和无效水之间的毛管水。 4.xx旱灾、洪灾、涝灾和渍害? 农田水分不足引起作物产量减少或绝收的灾害称为旱灾。洪灾主要是指河、湖泛滥开形成的灾害。涝灾是指旱田积水或水田淹水过深,导致农业减产的现象。渍害是指由于地下水位过高或土壤上层滞水,因而土壤过湿,影响作物生长发育,导致农作物头疼或失收的现象。 5.何谓凋萎系数和田间持水率?两者各有什么用途?凋萎系数是指植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率,也称凋萎含水率或萎蔫点。田间持水率是指农

农田水利学 复习参考答案

第1章灌溉用水量 一、名词解释 1.吸湿系数 吸湿水达到最大时的土壤含水率称为吸湿系数。 2.凋萎系数 植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率,也称凋萎含水率或萎蔫点。 3.田间持水率 农田土壤某一深度内保持吸湿水、膜状水和毛管悬着水的最大含水量。 4.作物需水量 指生长在大面积上的无病虫害作物,土壤水分和肥力适宜时,在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下为满足植株蒸腾、土壤蒸发及组成植株体所需的水量。 5.灌溉制度 按作物需水要求和不同灌水方法制定的灌水次数、每次灌水的灌水时间和灌水定额以及灌溉定额的总称。 6.灌水定额 一次灌水在单位灌溉面积上的灌水量。 7.灌溉定额 各次灌水定额之和。 8."灌水率(灌水模数) 单位灌溉面积上的灌溉净流量q 净。

9.灌溉设计保证率 是指灌区灌溉用水量在多年期间能够得到充分满足的机率,一般以正常供水的年数或供水不破坏的年数占总年数的百分比表示。 二、简答 1.简述农田土壤水分的存在形式。 按农田土壤水分存在的三种基本形式为地面水、土壤水和地下水。其中土壤水是与作物生长关系最密切的水分存在形式,按形态可分为气态水、吸着水、毛管水和重力水。 2.土壤含水量的表示方法有哪几种?它们之间的换算关系怎样? 主要有四种: 质量百分数,以水分质量占干土质量的百分数表示;体积百分数,以土壤水分体积占土壤体积的百分数表示,或以土壤水分体积占土壤孔隙体积的百分数表示;相对含水率,以土壤实际含水率占田间持水率的百分数表示;水层厚度,将某一土层所含的水量折算成水层厚度,以mm计。 3.简述土壤水的有效性。 土壤水按是否能被作物利用而划分为无效水、过剩水和有效水。其中无效水是指低于土壤吸着水(最大分子持水率)的水分,过剩水是指重力水,有效水是指重力水和无效水之间的毛管水。 4.何谓旱灾、洪灾、涝灾和渍害? 农田水分不足引起作物产量减少或绝收的灾害称为旱灾。洪灾主要是指河、湖泛滥开形成的灾害。涝灾是指旱田积水或水田淹水过深,导致农业减产的现象。渍害是指由于地下水位过高或土壤上层滞水,因而土壤过湿,影响作物生长发育,导致农作物头疼或失收的现象。 5."何谓凋萎系数和田间持水率?两者各有什么用途?凋萎系数是指植物开始发生永久凋萎时的土壤含水率,也称凋萎含水率或萎蔫点。田间持水率是指

农田水利学复习题目

农田水利学课程考试试题 四、计算题(20分) 某灌区冬小麦全生育期田间需水量E=380m3/亩,设计降雨量P=150㎜,降雨有效利用系数σ=,全生育期地下水补给量K=30m3/亩,生育初期土壤计划湿润层的深度取,生育后取。土壤孔隙率n=48%(占土体),田间持水率θ田=70%(占孔隙体积的百分数)。在冬小麦播种前进行灌溉,灌溉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%。用水量平衡方程在式估算冬小麦全生育期的灌溉定额M2。 参考答案 一、名词解释 系统:将土壤-植物-大气看做一个连续体,即为SPAC系统。 2.作物需水量:植株蒸腾和株间蒸发的水量,又称腾发量。 3.作物灌溉制度:作物播种前(或水稻插秧前)及全生育期内的灌水次数,每次的灌水日期和灌水定额以及灌溉定额。 4.田间持水量(率):当悬着毛管水达到毛细管最大持水能力时,悬着毛管水的平均含水量(率)。 5.作物水分生产函数:作物生长发育过程中,种作物产量与投入水量或者作物消耗水量之间的数量关系。 二、简答题 1.农田水分消耗的途径有哪些?各指什么? 植株蒸腾:作物根系从土壤中吸入体内的水分通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象。 株间蒸发:植株间土壤或田面的水分蒸发。 深层渗漏:旱田中由于降水量或灌溉水量太多使土壤水分超过了田间持水量,向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象。 2.简述作物实际需水量的计算过程。 (1)参照作物需水量的计算 (2)实际需水量的计算 3.简述灌水定额与灌溉定额的区别与联系。 灌水定额是一次灌水单位灌溉面积上的灌水量,灌溉定额是各次灌水定额之和。 4.如何计算管道式喷灌系统的设计流量和扬程? 喷灌系统的设计流量就是涉及管线上同时工作的喷头流量之和,再考虑一定数量的损失水量;喷灌系统的设计扬程是在设计管线中的支管入口压力水头的基础上,考虑沿线设计管线的全部水头损失、水泵吸水管的水头损失,以及支管入口与水源水位的地形高差得到的。 5.喷灌的主要灌水质量指标有哪几个,如何定义? 喷灌强度:单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量 喷灌均匀度:在喷灌面积上水量分布的均匀程度 水滴打击强度:单位喷洒面积内水滴对作物和土壤的打击动能,一般采用水滴直径的 大小来衡量。 6.渠道设计时为什么要进行不冲不淤流速验算?

(完整版)农田水利学试题二

农田水利学课程考试试题姓名年级专业学号 一、名词解释(每小题2分共10分) 1.SPAC系统: 2.作物需水量: 3.作物灌溉制度: 4.田间持水量(率): 5.作物水分生产函数: 二、简答题(每小题5分共40分) 1.农田水分消耗的途径有哪些?各指什么? 2.简述作物实际需水量的计算过程。 3.简述灌水定额与灌溉定额的区别与联系。 4. 如何计算管道式喷灌系统的设计流量和扬程?

5.喷灌的主要灌水质量指标有哪几个,如何定义? 6.渠道设计时为什么要进行不冲不淤流速验算? 7.在设计管道灌溉时,单口出流与多口出流时,管道水力计算有什么不同? 8.简述排渍水位和排涝水位的区别? 三、论述题(每小题15分共30分) 1.农田水分状况及其调节措施 2.试述非充分灌溉的基本原理。

四、计算题(20分) 某灌区冬小麦全生育期田间需水量E=380m3/亩,设计降雨量P=150㎜,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的深度取0.3m,生育后取0.8m。土壤孔隙率n=48%(占土体),田间持水率θ田=70%(占孔隙体积的百分数)。在冬小麦播种前进行灌溉,灌溉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%。用水量平衡方程在式估算冬小麦全生育期的灌溉定额M2。

参考答案 一、名词解释 1.SPAC系统:(soil-plant-atmosphere continum)将土壤-植物-大气看做一个连续体,即为SPAC系统。 2.作物需水量:植株蒸腾和株间蒸发的水量,又称腾发量。 3.作物灌溉制度:作物播种前(或水稻插秧前)及全生育期内的灌水次数,每次的灌水日期和灌水定额以及灌溉定额。 4.田间持水量(率):当悬着毛管水达到毛细管最大持水能力时,悬着毛管水的平均含水量(率)。 5.作物水分生产函数:作物生长发育过程中,种作物产量与投入水量或者作物消耗水量之间的数量关系。 二、简答题 1.农田水分消耗的途径有哪些?各指什么? 植株蒸腾:作物根系从土壤中吸入体内的水分通过叶片的气孔扩散到大气中去的现象。 株间蒸发:植株间土壤或田面的水分蒸发。 深层渗漏:旱田中由于降水量或灌溉水量太多使土壤水分超过了田间持水量,向根系活动层以下的土层产生渗漏的现象。 2.简述作物实际需水量的计算过程。 (1)参照作物需水量的计算 (2)实际需水量的计算 3.简述灌水定额与灌溉定额的区别与联系。 灌水定额是一次灌水单位灌溉面积上的灌水量,灌溉定额是各次灌水定额之和。 4.如何计算管道式喷灌系统的设计流量和扬程? 喷灌系统的设计流量就是涉及管线上同时工作的喷头流量之和,再考虑一定数量的损失水量;喷灌系统的设计扬程是在设计管线中的支管入口压力水头的基础上,考虑沿线设计管线的全部水头损失、水泵吸水管的水头损失,以及支管入口与水源水位的地形高差得到的。 5.喷灌的主要灌水质量指标有哪几个,如何定义? 喷灌强度:单位时间内喷洒在单位面积土地上的水量 喷灌均匀度:在喷灌面积上水量分布的均匀程度 水滴打击强度:单位喷洒面积内水滴对作物和土壤的打击动能,一般采用水滴直径的 大小来衡量。 6.渠道设计时为什么要进行不冲不淤流速验算? 7.在设计管道灌溉时,单口出流与多口出流时,管道水力计算有什么不同? 8.简述排渍水位和排涝水位的区别 排渍水位是排水沟经常需要维持的水位,主要由控制地下水位的要求所决定(防渍或防止土壤盐碱化) 排涝水位是排水沟宣泄排涝设计流量(或满足排涝要求)时的水位。 三、论述题 1.农田水分状况及其调节措施 农田水分状况:一般是指农田土壤水、地面水和地下水的状况,及其在时间上的变化。 调节措施:

农田水利学 复习参考答案

第4章田间工程与灌水方法 一、名词解释 1.田间工程 田间工程通常指最末一级固定渠道(农渠)和固定沟道(农沟)之间的条田范围内的临时渠道、排水小沟、田间道路、稻田的格田和田埂、旱地的灌水畦和灌水沟、小型建筑物以及土地平整等农田建设工程。 二、简答 1.何为地面灌溉及其分类? 地面灌溉(surface irrigation )是指利用沟、畦等地面设施对作物进行灌水,水流沿地面流动,边流动边入渗的灌溉方法。一般分为漫灌、淹灌、畦灌和沟灌。 2.简述沟灌与畦灌的区别? 畦灌(border irrigation)是用田埂将灌溉土地分割成一系列狭长地块——畦田(close-end border),水从输水沟或直接从毛渠引入畦田后,在畦田表面形成很薄的水层,沿畦长坡度方向均匀流动,边流边渗,润湿土壤。在流动过程中主要借重力作用,以垂直下渗的方式逐渐湿润土壤。 沟灌(furrow irrigation)是在作物行间开挖灌水沟,灌溉水由输水沟或毛渠进入灌水沟后,在流动的过程中,主要借毛细管作用从沟底和沟壁向周围渗透而湿润土壤。

3.简述常用节水灌溉措施? 常用节水灌溉措施包括地膜覆盖、波涌灌溉、喷灌、微灌、滴灌、渗灌等。 4.喷头的种类有哪些?其基本参数包括哪些? 按压力分:低压喷头、中压喷头及高压喷头。 按喷头的结构形式与水流形状分:旋转式、固定式和孔管式三种。 按喷洒特征分:散水式、射流式。 喷头的几何参数有:进水口直径、喷嘴直径、喷射仰角。 喷头的工作参数有:压力、喷水量、射程。 5.喷灌技术的“三要素”是指什么?其概念定义为何? 喷灌强度是指单位时间内喷洒在单位面积上的水量,一般用mm/h或mm/min表示。又可细分为点喷灌强度、单喷头平均喷灌强度、系统组合平均喷灌强度、允许喷灌强度。 喷灌均匀度是指在喷灌面积上水量分布的均匀程度,它是衡量喷灌质量优劣的主要指标之一,直接关系到喷灌农作物的增产幅度。 水滴打击强度是指喷头喷洒范围内,单位受水面积上一定量的水滴对土壤或作物的打击动能,即单位时间内单位受水面积所获得的水滴撞击能量。实践中一般常用水滴直径或雾化指标来间接反映水滴打击强度。 三、计算题 1.某灌区种植小麦,灌水定额m=50m3/亩,土壤透水性中等。由土壤渗吸试 =150mm/h,α=0.5,地面坡度(畦田坡验资料得知:第1小时内平均渗吸速度i 方向)为0.002。 要求 (1)计算灌水时间(h); (2)选择畦田长度和宽度(m); (3)计算入畦单宽流量[L/(s·m)]。 解:1)由畦灌的延续时间公式可得:

农田水利学试题答案

农田水利学考试试题及答案 一、名词解释(每小题2分共10分) 1.灌水率: 2.排涝模数: 3.平均排除法: 4.(排涝计算中的)设计内水位: 5.容泄区: 二.选择题(共10分) 1.灌溉设计标准是反映灌区效益达到某一水平的一个重要技术指标,一般以( )与( )表示? A、灌溉设计保证率、抗旱天数。 B、水文年型、降水量。 C、设计灌溉用水量全部获得满足的年数、抗旱天数。 D、水源来水量、灌区需水量。 2.什么叫田间渠系的灌排相邻布置?() A、灌溉渠道与排水沟道的规划布置。 B、田间各级渠道规划布置的形式。 C、田间灌排渠系并行相邻的布置形式。 D、田间灌排渠系交错的布置形式。 3.渠道的输水损失包括以下四个部分:() A、干渠、支渠、斗渠及农渠等四级渠道的水量损失。 B、渠床土质、地下水埋深、渠道的工作制度及输水时间。 C、自由渗流、顶托渗流、渠床土质、与渠道的工作制度等。 D、渠道水面蒸发损失、渠床渗漏损失、闸门漏水与渠道退水等。 4.什么叫渠道水的利用系数?() A、灌溉渠系的净流量与毛流量的比值。 B、某一级渠道的净流量与毛流量的比值。 C、田间实际灌入的有效水量与末级渠道的供水量之比。 D、实际灌入农田的有效水量和渠首引入的水量之比。 5.在渠道规划设计中,渠道最小流量有何作用?() A、用以校核对下一级渠道的水位控制条件。 B、用以校核渠道不淤条件。 C、用以确定修建节制闸的位置。 D、用以校核对下一级渠道的水位控制条件和确定修建节制闸的位置,并按最小流量验算渠道不

淤条件。 6.什么叫雨水径流集蓄灌溉工程?() A、导引、收集雨水径流,并把它蓄存起来加以有效灌溉利用的工程技术措施。 B、田面、坡面、路面及屋面庭院等各类集水工程。 C、各类形式的水窖、水窑窖等蓄水工程。 D、各类最为有效节水的灌溉方式。 7.集流面的处理主要包括哪三类方法?() A、采用混凝土、水泥土、三七灰土进行表面处理。 B、采用塑料薄膜、或塑膜复沥青、复草泥。 C、植被管理;地表处理;化学处理。 D、采用钠盐、硅有机树脂及粗石蜡等化学处理方法。 8.蓄水工程有哪几种主要的类型?() A、引水渠沟或管道、入水口、拦污栅、沉沙槽、蓄水设施以及放水装置等。 B、涝池、旱井、田间蓄水池、水窖、水窑窖等。 C、引水渠、蓄水窑洞与放水暗管与放水暗渠。 D、沉沙池、进水管、水窖等。 9. 什么叫续灌方式?() A、类似于自来水管道可随机用水的供水方式。 B、输配水管道进行输水、配水和灌水的方式。 C、是指上一级管道按预先划分好的轮灌组分组向下一级管道配水的方式。 D、是指上一级管道向所有的下一级管道同时配水的方式。 10.什么叫集水效率?() A、降水特征(次降雨量、降雨强度)和集水面质地、坡度、前期含水量与集水面尺寸。 B、集水面的处理材料、集水面积、集流路径和汇流时间。 C、随降水强度的增大而提高。 D、某时段内或某次降雨集水面的集水量占同一时期内的降雨量的比值。 三、简答题(每题6分,共30分) 1.四种地表取水方式的使用条件 2. 侧面进水与正面进水的特点

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农田水利学课程考试试题及答案 姓名 _______ 年级 ________ 专业 ____________ 学号 __________ 一、名词 解释(每小题2分共10分) 1. 灌水率: 2?排涝模数: 3. 平均排除法: 4. (排涝计算中的)设计内水位: 5. 容泄区: 二?选择题(共10分) 1. 灌溉设计标准是反映灌区 效益达到某一水平的一个重要技术指标,一般以 ()与()表示? A 、灌溉设计保证率、抗旱天数。 B 、水文年型、降水量。 C 、设计灌溉用水量全部获得满足的年数、抗旱天数。 D 、水源来水量、灌区需水量。 2. 什么叫田间渠系的灌排相邻布置? () 3. 渠道的输水损失包括以下四个部分: () A 、干渠、支渠、斗渠及农渠等四级渠道的水量损失。 B 、渠床土质、地下水埋深、渠道的工作制度及输水时间。 C 、 自由渗流、顶托渗流、渠床土质、与渠道的工作制度等。 D 、 渠道水面蒸发损失、渠床渗漏损失、闸门漏水与渠道退水等。 4. 什么叫渠道水的利用系数? () A 、灌溉渠系的净流量与毛流量的比值。 B 、某一级渠道的净流量与毛流量的比值。 C 、 田间实际灌入的有效水量与末级渠道的供水量之比。 D 、 实际灌入农田的有效水量和渠首引入的水量之比。 5. 在渠道规划设计中,渠道最小流量有何作用? () A 、 用以校核对下一级渠道的水位控制条件。 B 、 用以校核渠道不淤条件。 C 、 用以确定修建节制闸的位置。 D 、 用以校核对下一级渠道的水位控制条件和确定修建节制闸的位置,并按最小流量验算渠道不 淤条件。 6?什么叫雨水径流集蓄灌溉工程? () A 、灌溉渠道与排水沟道的规划布置。 C 、田间灌排渠系并行相邻的布置形式。 B 、田间各级渠道规划布置的形式。 D 、田间灌排渠系交错的布置形式。

农田水利学试题及答案

A、灌溉渠道与排水沟道的规划布置。 C、田间灌排渠系并行相邻的布置形式。B、田间各级渠道规划布置的形式。 D、田间灌排渠系交错的布置形式。 农田水利学课程考试试题及答案 姓名_______ 年级________ 专业____________ 学号__________ 一、名词解释(每小题2分共10分) 1. 灌水率:2?排涝模数: 3. 平均排除法: 4. (排涝计算中的)设计内水位: 5. 容泄区: 二?选择题(共10分) 1. 灌溉设计标准是反映灌区效益达到某一水平的一个重要技术指标,一般以()与()表示? A、灌溉设计保证率、抗旱天数。 B、水文年型、降水量。 C、设计灌溉用水量全部获得满足的年数、抗旱天数。 D、水源来水量、灌区需水量。 2. 什么叫田间渠系的灌排相邻布置?() 3. 渠道的输水损失包括以下四个部分:() A、干渠、支渠、斗渠及农渠等四级渠道的水量损失。 B、渠床土质、地下水埋深、渠道的工作制度及输水时间。 C、自由渗流、顶托渗流、渠床土质、与渠道的工作制度等。 D、渠道水面蒸发损失、渠床渗漏损失、闸门漏水与渠道退水等。 4. 什么叫渠道水的利用系数?() A、灌溉渠系的净流量与毛流量的比值。 B、某一级渠道的净流量与毛流量的比值。 C、田间实际灌入的有效水量与末级渠道的供水量之比。 D、实际灌入农田的有效水量和渠首引入的水量之比。 5. 在渠道规划设计中,渠道最小流量有何作用?() A、用以校核对下一级渠道的水位控制条件。 B、用以校核渠道不淤条件。 C、用以确定修建节制闸的位置。 D、用以校核对下一级渠道的水位控制条件和确定修建节制闸的位置,并按最小流量验算渠道不淤条件。

农田水力学作业2015年3答案解析

农田水利学作业 1、用“水面蒸发为参数的需水系数法”求水稻的需水量 (1)根据某地气象站观测资料,设计年4月至8月80cm口径蒸发皿的蒸发量(E0)的观测资料见表1-1。 (2)水稻各生育阶段的需水系数α值及日渗漏量,见表1-2。 表1-1 某地蒸发量(E0)的观测资料 表1-2 水稻各生育阶段的需水系数及日渗漏量

解:(1)各月日蒸发量 4月日蒸发量ET04=182.6/30=6.09 mm/d 5月日蒸发量ET04=145.7/31=4.7 mm/d 6月日蒸发量ET04=178.5/30=5.95 mm/d 7月日蒸发量ET04=198.8/31=6.41 mm/d (2)由ET=αET0,计算各生育阶段的蒸发量如下表:

2、设计春小麦灌溉制度 西北陆某地,气候干旱,降雨量少,平均年降雨量117mm,其中3~7月降雨量65.2mm,每次降雨量多属微雨(5mm)或小雨(10mm)且历时短;灌区地下水埋藏深度大于3m,且矿化度大,麦田需水全靠灌溉。土壤为轻、中壤土,土壤容重为1.48t/m3,田间持水量为28%(占干土重的百分数计)。春小麦地在年前进行秋冬灌溉,开春解冻后进行抢墒播种。春小麦各生育阶段的田间需水量、计划湿润层深度、计划湿润层增深土层平均含水率及允许最大、最小含水率(田间持水量百分数计),如表2-1所列。据农民的生产经验,春小麦亩产达300~350kg时,生育期需灌水5~6次,灌水定额为50~60m3/亩。抢墒播种时的土壤含水率为75%(占田间持水量百分数计)。 表2-1 春小麦灌溉制度设计资料表 解: (1)灌区地下水埋藏深度大于3m,因而可忽略地下水补给量K。

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