摘要：针对不同生态区的种植方式和作物对水分的需求差异，在大田生产条件下对农林复合系统的土壤水分动态、作物日耗水量和灌溉制度进行了试验研究。本文以新疆枣棉间作和辽宁杏粮间作为主要研究对象，利用频域反射法（FDR）土壤水分传感器实时监测两种农林复合系统下,不同间作带位置和不同农作物的根层土壤水分动态和耗水量。以农作物根层土壤的含水量变化为主要指标，分析间作作物的日耗水量，结合农林复合系统中根层土壤的水分饱灌点和补灌点，确定农林复合系统的最佳灌溉时间和灌溉量。通过实验分析，提出了基于网络平台的农田灌溉警报系统，对农田进行实时监控和管理，预测灌溉时间。结果表明提出的这种基于网络平台土壤墒情监测的灌溉制度方法，可以实时监测农田土壤的水分状况，为农田作物灌溉提供技术支持，对提高农田水分利用效率有着重要的理论意义和应用价值。

将直冲洗鱼雷网式过滤器流场在不同体型工况下进行了三维流场数值模拟，采用RNG k～ε模型模拟过滤器湍流。对不同体型工况下的过滤器断面压强、断面流态数值计算结果进行理论分析，并进出口的水头损失与物理试验结果进行对比分析。结果表明数值计算能够清楚地反映了不同边界条件下过滤器内部流场变化情况及各个参数，并且通过过滤器内部流场计算可以获得过滤器在不同体型工况下任意位置的流场变化。其结果可以为过滤器体型优化设计提供可靠的理论依据和参考。

在田间试验基础上，分析了不同生育阶段在不同水分处理下对油葵生长生理指标、产量和水分利用效率的影响。结果表明，油葵生育期内各处理总灌水量在150-375mm时，均无深层渗漏产生；现蕾期是油葵的关键需水期，可供水分较少时，在油葵关键需水期（现蕾期）灌溉可基本满足油葵生长所需；平水年宁夏干旱区油葵畦灌的优化灌溉制度是生育期2-3次灌水，灌水生育期为苗期、现蕾期和开花期，灌水定额为75mm，灌溉定额为150-227mm。与传统相比，该灌溉定额可在保证产量的情况下，降低ET约32.3%以上，并提高水分利用效率27.5%。

赤峰市丘陵山区属我国北方的典型丘陵山区地带，由于丘陵山区严重缺水，人均水量仅为全国的1/4，水资源的缺乏严重制约着当地经济的发展，农业用水为用水大户，解决农业用水大大加快了当地经济的发展。为解决水资源严重短缺问题，拟就赤峰市丘陵山区常种经济作物玉米为研究对象，采用试验和数据分析的方法，通过研究种植区土壤湿润深度、灌溉制度及肥料配合比，寻求玉米膜下滴灌最优灌溉制度及肥料配比，指导丘陵山区玉米作物的生产。

根据滴灌实际运行情况，采用分段粒径浑水持续灌溉的试验方法，分析了泥沙颗粒粒径及进口压力对迷宫式流道滴头的流量、均匀度及堵塞的影响。结果表明：在粒径小于0.125mm的泥沙颗粒中，较小颗粒的制紊效应要大于较大颗粒的制紊效应，泥沙颗粒粒径及进口压力均是影响灌溉均匀度的因素；含沙量较低时（0.5g/L），粒径是影响滴头堵塞的主要因素，在0.0308~0.125mm粒径范围内，粒径较小时更容易引起堵塞，进口压力不同时容易引起堵塞的敏感粒径范围不同，压力为0.15MPa及0.105MPa时，敏感粒径为0.045~0.075mm，进口压力降至0.075MPa后，敏感粒径为0.0308~0.045mm；连续灌溉条件下压力不是影响滴头堵塞的主要因素。

以威廉斯B6为试材，设置3种施肥频率处理（分别于花芽分化期至现蕾期的57天内施6、12、18次水肥），研究该时期不同滴灌施肥频率对香蕉生长特性（株高、茎粗和青叶数）、抽蕾时间及其产量构成的影响。结果表明，在广西地区降雨量集中的5-7月份，增加滴灌施肥频率仍然可以显著提高蕉园管理质量，但对香蕉生物量和养分累积量影响不大。处理3天/次较其他处理提前抽蕾5-10天，现蕾更为集中，且果指数显著增加。水肥频次对香蕉果指数的影响主要体现在第一梳、第二梳与第五梳。

滴灌下确定土壤湿润范围是适时适量灌溉的关键，采用土壤剖面纵横向网格多点测定土壤含水率的方法，通过各点含水率差值来确定土壤湿润范围及土壤湿润体的边缘曲线，建立了三维非均质土壤湿润体体积的模拟计算公式，同时计算土壤湿润比。结果表明：土壤水分纵横方向的运动受土壤性质、土壤结构、土壤容重、土壤初始含水率、滴头流量及滴水时间等很多因素的影响。精确计算土壤湿润比是确定最大净灌水深度的基础，本公式根据土壤性质和条件确定积分上下限可继续利用，确定灌溉深度及灌水定额提供理论依据。

肇源县居民长期饮用氟含量超标的浅层第四系孔隙潜水，导致氟中毒的发生，严重影响了当地居民的身心健康，制约了社会经济的发展。针对该区存在的上述问题，利用地下水调查监测数据，系统分析了地质、水文地质条件，结合流行病学调查数据，开展了氟中毒流行区的环境特征和高氟水成因研究，为防治氟中毒的发生提供科学依据。

随着淡水资源的日益减少和需求量的日益增加，我国未来一段时间的淡水需求预测与分配问题显得尤为重要。首先通过建立灰色神经网络组合模型来预测2025年全国各省份的淡水资源需求量，然后建立多目标优化数学模型，给出10大淡水湖给各省份的调水方案。结算结果显示，本文给出的分配方案能够满足全国各省的2025年的淡水需求计划，这对我国合理利用淡水资源具有一定的指导意义。

同位素分馏过程研究是拓展同位素示踪方法应用范围的基础。蒸发富集是自然界水体同位素丰度变化的最主要过程，通过室内实验对蒸发过程残余水体同位素富集过程进行监测，以Cappa动力学分馏系数计算公式为基础建立蒸发过程同位素分馏模型，对实验结果进行拟合研究。取得了以下结论（1）此次蒸发实验结果符合瑞利分馏原理，蒸发线斜率为4.96，蒸发过程属于扩散主控的动力学分馏过程。（2）Cappa公式中自由空气气态水同位素组成（Ra）可以用入流空气与蒸发气流同位素组成的线性混合来表示，Ra =λRe +(1-λ)Ri，其中λ为蒸发产生气态水占混合层中气态水的比例，改进后的Cappa模型可以很好的拟合蒸发残余水体同位素富集过程。（3）随着蒸发过程的进行，残余水体重同位素逐渐富集，水体同位素组成与自由空气气态水同位素组成差别逐渐增大，自由空气对蒸发水体的富集过程体现出逐渐增大的抑制作用，抑制作用的大小与自由空气气态水在混合层所占比例(1-λ)有直接的关系。

水体富营养化是静态水体水质恶化的重要表现之一，影响因子的分析为水体富营养化治理提供依据。以新立城水库2004-2011年间降水、水温、pH、营养盐等数据为依据，采用综合营养状态指数法评价水库营养化水平；采用主成分分析及回归统计法，提取主成分并建立回归方程，探讨富营养化与影响因子之间的关系。结果表明，2004-2011年，水质呈现一个先恶化再好转的过程；三个主成分F1、F2、F3 ：F1由降水量、水温来水量决定，F2由SD和pH决定，F3由氮磷营养盐决定；并建立三变量的回归方程：TLI =48.777+1.041F1+1.411F2+2.944F3，统计量F相伴概率小于显著性水平P<0.01，通过F检验，方程预测结果的平均相对误差为6.53%，预测结果与实际拟合程度较好，认为回归方程效果比较显著。

河网水系是对流域进行水文分析的重要数据，其生成的准确性会直接影响水文模型模拟的精度。以西辽河流域为研究区，在ARCGIS软件操作平台上对研究区的数字高程模型数据进行河网水系提取，设定不同的流域汇流累积阈值，分别计算出各模拟河网的分形维数及河网密度，取二者拟合趋势变化相同处阈值对应的河网与实际河网进行比较，发现此处的模拟河网与实际河网具有较高的拟合度，从而避免阈值确定的随机性、主观性等问题，有效地提高流域河网水系提取的精度。

在室温下，用竹丝、塑料两种材料作为生物膜载体，使用SBR工艺对比研究这两种生物膜处理工艺去除污染物的实验结果及作用机理。实验结果表明：竹丝填料反应器对高锰酸盐指数、NH3-N（氨氮）、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、TP（总磷）的去除率分别为31.8%-51.9% 53.3%-71.9%、69.2%-84.0%、21.1%-33.3%、51.1%-74.5%，与塑料填料反应器相比具有明显的优势。因为竹丝填料是天然载体，其具有亲水基团和良好的生物亲和性，并且生物量（Biomass）多，这就使得微生物容易在竹丝填料上生长并快速形成生物膜，并且其生物膜的总体性能要比塑料填料反应器内生物膜的总体性能要好。总的来看，塑料填料反应器的处理效果不如竹丝填料反应器。

原生动物是污水生物处理系统内重要组成部分，研究原生动物进行水质净化的作用已经成为研究热点。首先阐述了原生动物的概念、营养类型、分类方式和研究目的，并在此基础上分析了原生动物在水质净化中的生态演替、指示作用、预测出水水质及强化净化效果等方面的特性；最后从根据不同原生动物种类预测不同水质指标、原生动物污泥减量化和原生动物食藻等方面分析了原生动物在水质净化领域的研究方向。

为研究珲春盆地地下水固有脆弱性，评价地下水的防污能力，在分析以往评价方法的基础上，提出了地下水位埋深（D）、包气带权重厚度（T）、含水层单井涌水量（I）和地下水流速（V）作为固有脆弱性评价指标，建立了指标评分标准，采用层次分析法确定了指标权重。采用该方法对珲春盆地地下水固有脆弱性进行了评价。结果表明，珲春盆地地下水主要为一般脆弱区，占研究区总面积88.3%；较低脆弱区面积较小，占总面积0.8%；较高脆弱区占总面积的10.9%，较高脆弱区分布于珲春盆地上游及珲春河漫滩区，建议该区应注意减少污染物排放，保护地下水水质。

针对输入方式对BP模型的影响问题，基于岚河流域降雨、蒸发、径流等资料，设置了不同的资料情况及数据输入方式分别构建了BP模型。研究结果表明，与未同时考虑降雨、蒸发、径流等影响因素的模型相比，同时考虑了三者影响的模型精度更高；以各资料前三年数据作为输入量较以前两年和前四年的数据作为输入量，紧邻下一年的径流数据作为输出量的模型的精度更高；既考虑了降水、蒸发、径流等影响因素又选用上述最佳的数据输入方式的模型精度最高。BP模型适用于干旱半干旱地区的岚河流域，其预报结果可用于该流域的水资源规划管理。

通过非饱和带地下水中溶质运移的理论基础的研究，介绍了非饱和带内溶质运移模拟的研究方法及影响因素，在此基础上建立了非饱和带水流模型以及溶质运移的数学模型，并介绍了模型的求解方法有限差分法及其求解原理。同时介绍了影响非饱和带内溶质运移的相关参数及多种边界条件，研究了典型特征参数的设定及影响因素。指出了非饱和带溶质运移的理论研究意义，并举例提出了相关建议措施。

农民用水户协会是农村参与式水资源管理的基本形式和主要实施载体。以行政村为研究尺度，构建水资源管理绩效绩效评价指标体系，选择水资源供需矛盾突出的黑河中游末段张掖市高台县西大村（山区）和胜利村（平原区）农民用水户协会为研究对象，进行个案研究，对比分析2000与2010年水资源管理绩效变化。结果显示：用水者协会在提高农业生产效益和水资源可持续利用方面具有普遍性，山区协会更加注重供水设施建设，平原地区则在水资源供给和日常灌溉管理方面具有显著优势。

为了获得适合贵州地区时空全局的参考作物需水量少参数计算方法，根据贵州省1959-2011年之间的降雨量，选取2008年、2007年、2010年和2009年分别作为贵州省丰水年、平水年、枯水年和特枯水年的典型代表水平年，分别运用少参数的Hargreaves法、Hargreaves修正法、Priestly-Taylor法、Imark-Allen法和Mccloud法计算贵州全省内各站点在不同水平年的逐日ET0，与标准的FAO-56PM法计算结果进行相关性和误差分析。结果表明，Hargreaves法、Hargreaves修正法、Priestly-Taylor法和Imark-Allen法与FAO-56PM法的相关性较好，趋势线斜率为0.8559-1.1864，相关系数均大于0.89；经过当地率定后无需风速资料的Priestly-Taylor法与Imark-Allen法在不同水文年和空间上均具有较高的计算精度，相对误差均小于8%，均方根误差为0.25mm/d，率定后仅需温度资料的Hargreaves法的计算精度次之，相对误差为10.07%，均方根误差为0.32mm/d。研究结果为贵州地区在资料缺乏气象资料情况下ET0的精确计算提供了方法。

概述了灌溉用水优化配置模型的研究进展，并分别从目标函数个数、时空尺度差异、作物种类、灌溉水源、模型个数、优化方法等角度进行了分类。通过分析各类灌溉用水优化配置模型的优缺点，指出了根据灌区水源情况联合调度地表水和地下水，并充分考虑灌区各因子的时空差异，建立多目标、多约束耦合模型，同时兼顾生态用水，是今后灌溉用水优化配置模型的研究重点。通过对灌溉用水优化配置模型的综述，旨为有效地缓解灌溉用水紧张的状况，实现灌区水资源的可持续发展提供决策支持。

针对目前灌溉试验站仪器配置现状，结合灌溉试验规范，重点对需水量试验与观测仪器、气象观测仪器和土壤物理性试验与常用的仪器及设施进行总结研究。同时探讨未来灌溉试验发展方向，根据此提出灌溉智能化系统组成和功能，以期为未来全国灌溉试验站网在建设、更新中参照使用和采购。

为了适应喷灌系统自动化控制，该文设计了一种记忆型喷灌控制阀，并阐明了该阀的总体结构及压力调节控制、水量测量和自动控制三大核心部件的工作原理，设计方法，并进行了相关试验。试验结果表明，在喷灌支管为φ76mm，流量为20-60m3,工作压力0.2-0.5Mpa的情况下，调压器30s内实现稳压，压力最大偏差小于0.01Mpa，流量误差5%以内，并可将灌溉历时、灌溉流量和水量等数据进行信息自动采集、保存与传输，实现了喷灌系统的网络化和智能化控制。

自驱动多功能一体化喷滴灌两用机，集水泵、动力系统、输水管道系统、喷滴灌两用机构于一体；集喷灌、滴灌、可移动功能于一体，集施肥、过滤、量水等功能于一体；既适合集约化的土地经营模式，也适合分散零碎小地块的灌溉要求，尤其适合应急抗旱时使用。该设备使用自带电力驱动盘管机构，解决了使用水涡轮驱动盘管的耗能大的问题；能够根据气候、地形、土壤、作物等因素对灌溉要求，实现喷灌和滴灌两种模式的快速转换；能够实现不同作业地点间的快速移动，避免碾压庄稼，提高了工作效率，降低劳动强度和单位面积灌溉成本。

设计了一种多功能智能化的节水灌溉设备。依次完成了系统的总体设计，系统的硬件配置与设计、无线通信的设计与实现、系统的软件设计等主要内容。在控制策略上，采用模糊控制算法实现智能灌溉，并完成了SIMULINK环境下的系统性能仿真。最后，在设定玉米、烤烟等作物需水规律的基础上，完成了系统性能的测试。测试结果表明，系统基本功能稳定，满足了设计需求。