为深入了解膜下滴灌起垄及覆膜下垫面形式对降雨入渗的影响，以田间原位观测试验为基础，通过对平整裸地、地面灌、无膜滴灌及膜下滴灌四种不同下垫面形式下降雨前后土壤含水率的观测，从入渗量、入渗深度及湿润锋运移速率三方面着重分析了同一天然降雨条件下，起垄及覆膜对降雨入渗的影响效果。结果表明：入渗深度主要受降雨条件影响；起垄的集水作用，可促进湿润锋运移速率，增加入渗量，且降雨历时越短、雨量越大，该作用越明显；地膜的隔水及汇水双重作用，会造成水平方向土水势的显著不均衡性，膜下滴灌入渗量及湿润锋运移速率均小于其它三种下垫面形式，但增加雨量或雨强，则会削弱地膜覆盖引起的差异。

试验通过将传统垄作秸秆覆盖（M1）、传统垄作不覆盖（M2）、深松垄作不覆盖处理（M3）各生育期土壤含水率，以及灌溉后连续三日土壤含水率进行对比，旨在得出不同处理对于土壤贮水量、耗水量以及土壤水分变化过程的影响。试验结果表明：对于全生育期的平均土壤含水率，M1>M2>M3；当土壤水分较大时，土壤水分吸收情况M3>M2>M1；对于保水效果，M1>M2>M3；秸秆覆盖和深松处理都会对试验结果造成显著性差异，且M1更显著。建议采用垄作、秸秆覆盖与深松处理相结合的方式来进行玉米种植

为探明石羊河流域玉米膜下水肥一体化技术滴灌系统过滤装置堵塞影响因素、堵塞机理及过滤系统运行优化模式，根据玉米的施肥灌溉制度及滴灌系统布置方式，研究了N、P、K肥分别单独施加情况下对3组只有一级过滤器（网80目、叠片80目、叠片40目）及6组含有二级过滤器(网120目、叠片120目）对系统堵塞程度、水头损失及过流量的影响。结果表明：3组一级过滤器（网80目、叠片80目及叠片40目）中网式80目过滤器不仅水头损失相对较小、流量降幅不大而且能相对延长毛管的堵塞时间；2组二级过滤器（网120目和叠片120目）中叠片式120目过滤器抗堵塞时间较长，堵塞程度低，水头损失小。因此一级网式80目、二级叠片式120目过滤器是6组组合形式中过滤效果最好、肥液利用率最高的。

确定合理的冬小麦灌溉制度，可以达到增产节水的效果。在泾惠渠灌区进行了3 年的大田冬小麦灌溉制度试验，试验设置8 个灌水处理，每个处理重复2 次。基于试验数据分析不同生育期灌水处理，对冬小麦的产量及水分利用效率的影响，确定了不同降雨年型冬小麦的适宜灌溉制度。研究结果表明：在一定灌溉定额内，灌水期及灌水量对冬小麦的产量影响显著，生育前期出现旱象的情况下，冬灌是冬小麦丰产的基本保证；拔节期和抽穗期间，土壤水分对冬小麦生长影响较大，是其生长发育需水关键期。2013-2014 年降雨年型（75%枯水年），最优灌溉制度为压茬灌+冬灌+返青灌全生育期灌水3 次组合，灌溉定2700m3/hm2；2014-2015 年与2015-2016 年降雨年型相似，属50%中水年，最优灌溉制度为冬灌+拔节灌+抽穗灌浆灌全生育期灌水3 次组合，灌溉定额3412.5m3/hm2。研究成果为泾惠渠灌区农田合理灌溉，农业节水增产提供一定指导依据。

干旱缺水和土壤盐渍化已成为我国干旱半干旱地区农业发展的主要限制因素之一，开展膜下滴灌土壤 水盐动态变化研究，对防止土壤盐渍化，缓解水资源紧张状况，提高水土资源利用效率具有重要的理论和实际意义。 通过田间试验研究了不同灌溉定额膜下滴灌棉花农田水盐动态变化特征、棉花产量及水分利用效率。研究表明，膜 下滴灌灌水定额为 250 m3 /hm2 ，灌水次数为 6 次时，能保证土壤耕作层处于良好的水盐环境，不会引起土壤盐分表层 累积，棉花生育期 0～ 100 cm 土壤全盐量呈增加趋势，但积盐量小于 0．3 t /hm2 。灌水次数为 6 次，灌水定额为 250 m3 / hm2 处理是膜下滴灌灌溉条件下最优的棉花灌溉制度。 

基于黄土高原系列大田入渗试验数据，以土壤体积含水率、干容重、黏粒含量、粉粒含量、有机质含量为输入因子，采用支持向量机和BP神经网络两种算法，对Kostiakov二参数入渗模型参数进行预测，并对两种算法下预测结果的相对误差值进行分析，结果表明：采用支持向量机算法对入渗系数和入渗指数进行预测的结果相对误差最大值和平均值都比BP算法的预测结果要小，相对误差最小值比BP算法的预测结果要大；支持向量机算法比BP算法所得预测结果的稳定性好，精确度高。该研究结果丰富了采用土壤传输函数获取入渗参数这一研究方向，同时为获取更高精度的入渗参数在方法的选取上提供一定的理论依据。

微喷带水量分布均匀性直接影响微喷带灌溉质量，激光雨滴谱仪能够测量降雨强度、雨滴粒径大小和雨滴降落速度，以国内常见的机械打孔、内径为32 mm的微喷带为研究对象，通过调节工作压力和喷射角度，运用激光雨滴谱仪测取降雨强度，分析压力和喷射角度对微喷带单孔降雨强度的影响，并运用水量分布均匀系数通用公式计算Cu。结果表明，随着喷射角度的增大，灌水强度先减小后增大；压力越大，微喷带单孔喷洒降雨强度越小；垂直微喷带距离0.3 m、0.6 m、1.5 m、1.8 m、2.1 m处，压力越大，降雨强度越小，降雨强度峰值位置在1.2 m处的水量分布均匀系数Cu值较大。

通过室内土箱试验，对目前国内常用的三种类型滴灌带（管）（单翼迷宫式滴灌带、内镶片式滴灌带及内镶圆柱状滴灌管），分别在内蒙古自治区典型土壤粘壤土、壤土及砂壤土中开展地下滴灌湿润体变化规律研究，得出随流量增大，湿润体先增后减，粘性越高，减小幅度越大；一般不宜采用压力过高、流量过大的滴灌带，粘性大的土壤选大流量滴灌带易使出流受阻，砂性大的土壤选大流量滴灌带易造成深层渗漏，一般宜选择流量小于土壤饱和导水率的滴灌带。

以灌溉日期和灌溉水量为决策变量，结合豫东地区多年降水资料和玉米在各生育期耗水量等条件，实现多年作物产量的均值最大、方差最小以及玉米生育期总灌水量最小的目标优化。结果表明在拔节期至抽雄期、抽雄期至灌浆期进行两次灌水，灌水定额分别为85mm和75mm，可以使相对产量达到98.2%，并且方差数量级达到10-5，证明优化后的灌溉制度在当地有较强的适应性。

以往水面蒸发预测模型存在针对性不强、结构复杂的问题，同时指标筛选的过程存在很大的主观性，针对这些问题提出改进的BP神经网络模型。使用灰色关联法计算出各个预测因子与被预测因子的关联度，使用指标信息评价法根据算得的关联度确定最优预测因子组合，根据筛选出的预测因子，定出BP神经网络结构并以筛选出的预测因子为输入进行演算。预测结果合格率为70%。说明改进的BP神经网络模型适用性强。

针对农业水资源利用效率评价指标的不相容和维灾问题，利用遗传投影寻踪模型将高维指标投影到低维子空间，通过寻求最佳投影方向来判断各评价指标的贡献值和方向性，对农业水资源利用效率进行判定。利用该方法探讨2015年宁夏5市农业水资源利用效率的高低，选取与资源利用效率、经济效益和生态效益等相关的18个指标进行综合评价，优化评价标准的最佳投影方向，确定样本投影值，根据投影寻踪等级评价模型对各地区农业水资源利用效率进行分类和评价。结果很好的反映了各评价指标对综合评价目标的贡献值和方向性以及各评价子单元的利用效率，为区域农业水资源优化配置提供决策参考。

在引黄水量大幅减少且河套灌区大范围实施节水改造工程的背景下，为研究河套灌区渠道衬砌前后对农田水土环境的影响，通过对隆盛节水改造典型示范区的环境效应进行监测分析研究，结果显示示范区环境变化主要与灌水量有关，渠道衬砌有效提高了灌溉水利用系数，对地下水埋深及土壤盐碱化有一定影响。为控制灌区土壤盐碱化，示范区地下水埋深阈值为1.6m-1.8m，西济支渠区域适宜引水量为1645万m3-1850万m3。渠道衬砌后灌区具有535万m3节水潜力，研究结果将为灌区节水改造提供理论基础。

为了研究气候变化条件下，澄碧河水库流域降雨变化特征，以流域内8个雨量站点1966年-2015年共50年的降雨资料，运用线性趋势法、滑动平均法、距平百分比、变异分析法和Arcgis空间插值法等对澄碧河水库流域降雨变化趋势和变异性进行分析，结果表明：过去50年，澄碧河水库流域降雨呈减少趋势，变化幅度为-35.3mm/10a，空间分布上，降雨自西北向东南递减，其倾向率则大致与降雨空间分布呈互逆变化趋势；流域降雨在年系列内发生弱变异~巨变异不同程度的变异，与降雨倾向率有相似空间分布趋势，东南地区最为显著，年代间变异强度中心大致呈集中于库区（60s、80s和21s）—分散于库区（70s和90s）往复变化趋势；结合流域气温和蒸发资料分析，统计时段内流域气温呈增加趋势（气温倾向率为0.136°C/10a），蒸发则与降雨有相同减少趋势（蒸发倾向率为-24.2mm/10a），可见，流域呈现暖干趋势。

基于历史农业灌溉统计数据和趋势分析，提出了一个确定水资源综合规划中农业灌溉发展目标的分析方法。该方法将产量的增加划分为灌溉面积增加、雨养面积增加和科技提高三个部分，以秘鲁为例，计算了这三个方面对产量增加贡献值。在此基础上提出农业灌溉的发展目标，即为了满足人口增长和社会经济发展的需求，从现状水平年（2012年）到规划水平年（2035年），秘鲁全国范围内需要新增灌溉面积约150万公顷。

为了研究VG模型中5个参数的扰动对压力水头和溶质运移的影响，采用Hydrus-1d构建一维非饱和数值模型，以NaCl为模拟溶质，以壤土的经验参数构建基准模型，并在基准情景的基础上对VG模型各参数上下扰动5%、10%，代入模型重新模拟，得到各情景下压力水头和溶质浓度随深度的变化规律，并在此基础上对各参数进行了敏感性分析。结果表明：5个参数对压力水头和溶质运移的影响规律不尽相同，压力水头对5个参数的敏感度大小关系为：θr<α<n<Ks<θs，而溶质运移对5个参数的敏感度大小关系为：θr<α<Ks <θs< n；θr、n、Ks的影响规律均为正相关，其负扰动对压力水头的影响大，而正扰动对溶质运移的影响大；θs、α的影响为负相关，其正扰动对压力水头的影响，而负扰动对溶质运移的影响大；随着模拟时间的推移，θs 、Ks 、n对压力水头的敏感度指数呈上升趋势，而α和θr则呈先上升后下降的趋势；n、θs 、Ks 、α、θr对溶质运移的敏感度均呈现先增大后减小的趋势。

针对智能温室变量施水的土壤水分预测问题，建立基于神经网络的土壤水分动态预测模型。该模型以Delaunay三角剖分布点方法为基础，并将种植区域离散成若干单元。对各离散单元，模糊其土壤喷灌量，将单位时间土壤含水量的变化映射成土壤水势变化。考虑到土壤的时空特性，使用MATLAB建立以预测单元表层测量点土壤含水量、土壤温度和单位时间土壤含水量变化量作为输入，未来时刻该单元中心土壤深层含水量作为输出的BP神经网络和RBF神经网络预测模型。利用温室实际数据验证模型的准确性，通过比较两种神经网络模型结果，得出RBF神经网络模型具有较好实用性，为温室精细化变量施水的实现奠定基础。

传统模糊综合评价模型无法切合实际的评价灌区的节水灌溉效益，提出基于改进模糊综合评价模型，通过指定的权向量矩阵隶属度相乘可以得出某个评价对象从整体对评价等级的隶属度。将其应用于宜昌东风渠灌区中的枝江地区乡镇节水灌溉效益的评价。根据该隶属度的大小确定被评价对象的优劣等级，从而得出评价结果。

缺少可转让农用水权分配，不仅制约农业用水的交易与高效配置，而且影响可转让农用水权分配制度创新、绿洲经济转型与三农问题解决；为此，首先从理论上界定了塔河流域可转让农用水权分配的内涵，确定了其的分配方法与模型；然后计算了塔河流域可转让农用水权分配。结果表明：可转让农用水权分配不仅能诱发塔河流域可转让农用水权分配制度变迁，而且将促进流域生态环境改善、绿洲经济转型与三农问题解决。塔河流域2015、2020和2030年可转让农用分配呈增长趋势，且以源流分配为主导；但是，分配去向以绿洲生态水权的可转让农用水权分配为主，新增工业水权的可转让农用水权分配较低，新增生活水权的可转让农用水权分配很低。这成为未来塔河流域可转让农用水权分配方案确定的依据。

在对宁蒙引黄灌区节水潜力概念辨析的基础上，应用基于数量生态学的高斯模型和实地查勘确定灌区合理地下水位，分析灌溉水量与地下水位变化之间的关系；采用全生育期作物产量与耗水量函数关系式计算灌区合理灌溉定额。通过灌区植被合理的地下水位和典型作物经济灌溉定额定性说明宁蒙引黄灌区不可无限制节水。并以青铜峡灌区为例，计算灌区及其周边生态需水量，定量分析了基于生态约束条件下的节水潜力。结果表明，极限节水模式下青铜峡灌区节水潜力并不大，远远小于传统意义上的节水潜力，大规模节水必然改变灌区水循环过程和地下水补给规律，进而可能对灌区及其周边植被、湖泊湿地带来影响。

复合系统普遍是由具有统一发展目标的不同属性、不同功能的系统通过结构化整合而形成的相对较复杂的系统，其内部结构具有动态性及相互矛盾性。本文以黑龙江省地区为例，将水资源系统与地区经济系统和社会系统相结合，综合分析复合系统协调度的发展变化特点与规律。评价的过程中，分别将三个子系统作为独立系统，运用层次分析法明确评价指标体系，同时构建适用于多元复合系统协调度评价的模型，经计算得到黑龙江省多年内水资源-经济-社会复合系统协调度的演变规律和省内各市（地区）之间的差异状况，并依据子系统之间的协调度差异，并通过差异化对比总结了5个不同的协调发展类型。

随着现代化农业技术水平的不断提升，结合人工智能、现代信息技术等的应用，农业节水灌溉技术逐渐往智能化节水灌溉方式发展。为实现茶树生长期需水预测和茶园精确灌溉自动控制，设计了一套基于无线传感器网络的茶园喷灌智能化控制系统。根据建立的监测系统和执行装置两部分，对茶树不同生长期水分需要的土壤湿度、温度、盐分和气象等因素进行实时监测，并将监测数据通过无线网络发送至执行装置，实现茶园精量灌溉控制。结果表明，该系统设计合理可行，能够实现精准灌溉，提高科学管理水平，且运行可靠，稳定性高。

设计采用功耗低、响应快的数字土壤湿度传感器SM2801B进行湿度信号的采集，由STC12C5A为核心的节点进行土壤湿度数据筛选处理，通过TTL转485模块将数据上传至以STM3为核心的主控制器，记录主控开关状态并将数据上传至上位机。上位机结合虚拟仪器技术的设计思想，利用LabVIEW开发环境，开发了包括串口匹配、数据处理、校验、显示、报警、存储及历史数据查询等模块在内的农田土壤湿度采集系统，实现虚拟仪器开发环境下土壤湿度的实时检测的农田智能灌溉系统。

针对现有的单流道旋转微喷头喷洒水量不均匀，旋转喷洒过程中抖动大的不足，研制开发出主流道和副流道为一体的微喷头旋转体，主流道和副流道相向设置。主副流道旋转体中的主流道控制远处的水量，副流道控制近处的水量，大大提高了喷洒的均匀度，同时保证了旋转体的重心处在旋转体转动的中心线上，克服了喷洒转动过程中抖动大的现象。喷洒试验表明，主副流道旋转体在3种喷嘴直径下，流态指数在0.47-0.58之间，为全紊流状态的非压力补偿式。与传统的单流道旋转微喷头相比，主副流道微喷头喷洒效果良好，性能可靠，扩展性强。对提高自主知识产权品牌的市场化占有率具有非常重要的意义。

针对地膜覆盖后原有沟灌技术参数不能适应现实要求，分析了不同技术参数设计条件下垄膜沟灌水流推进、入渗与消退、灌水均匀度等方面的指标。研究结果表明：适宜的垄膜沟灌技术参数设计可提高灌水均匀度、减小入沟流量、延长灌水沟长度。在实际应用中若垄沟坡度在1/500左右，适宜的灌水定额为375~525m3/hm2、入沟流量为0.8~1.0L/s，垄沟长度为60m；垄沟坡度在1/1000时，适宜的灌水定额为375~525m3/hm2、入沟流量为0.8~1.0L/s，垄沟长度为60m；若灌水定额大于525m3/hm2，则入沟流量适当减小；若入沟流量小于0.6 L/s，在1/500~1/1000坡度条件下，垄沟长度为不宜大于40m。研究成果可为垄膜沟灌技术的推广应用提供技术支撑。

在水肥一体化技术的技术上增加监测、控制设备及技术，实现对水和肥的精准控制。本文探讨了在对实施水肥一体化技术中进行监测与控制时的几个常见问题。