摘要：为分析水肥一体化微喷带运行过程中沿程肥液浓度分布规律及影响因素，研究了肥料种类、施肥罐压差对微喷带沿程压力和肥液浓度分布的影响。结果表明，在微喷带铺设长度为40米时，沿程压力逐渐降低，但降幅逐渐减缓；管首压力越大管道首尾压差越大，微喷带施肥均匀性越低。综合微喷带有效喷洒范围，大田微喷带存在适宜首部工作压力（本研究中的微喷带为50-60kPa）。N肥（易溶肥料）沿程浓度受施肥罐作用压差影响明显，P肥（难溶肥料）沿程浓度变化趋势平缓，浓度随时间变化急剧。在实际生产实践中，应根据不同的肥料确定合适的工作压力及施肥罐作用压差，选择合适的喷洒时间以保证微喷带施肥均匀性及施肥量。

为研究淮北平原浅埋区夏玉米生长期地下水埋深对土壤水变化的影响，利用五道沟水文实验站1992-2014年大田玉米生长期0-1.0m各垂直土层大田土壤水实测资料，结合同期地下水埋深（变幅1-3m）及气象资料进行分析研究，采用回归分析法，分别建立了0.3-0.4 m、0.4-0.5m、0.5-0.6m、0.6-0.8m、0.8-1.0m和0-1.0m土层平均含水率与地下水位埋深的回归模型。结果表明：0.3-0.4m、0.4-0.5m、0.5-0.6m、0.6-0.8m、0.8-1.0m和0-1.0m土层平均含水率与地下水埋深呈线性负相关关系，拟合优度分别为0.632、0.739、0.788、0.861、0.834和0.780。该研究为及时了解土壤水动态变化、合理调控地下水位、提高田间水利用率具有重要意义。该研究成果为及时了解土壤水动态、合理调控地下水位和提高田间水的利用率具有重要意义。

以玉米为供试作物，通过膜下滴灌田间试验，研究不同种植密度（7.5万株/hm2、8.25万株/hm2、9万株/hm2）对玉米生长特性、产量、土体剖面水分分布、水分利用率(WUE)及效益的影响。结果表明：密度为8.25万株/hm2的玉米的叶片长度、叶片宽度、叶面积指数、株高、产量、水分利用效率及效益均显著大于其他处理。与密度为7.5万株/hm2、9万株/hm2的处理相比，产量增加了了14.77%~32.45%，田间耗水量减少了8.2mm~7.42mm，水分利用率增加了1.13kg/m3~2.14kg/m3，效益增加了1619.61元/hm2~3083.37元/hm2。覆膜和密度都会影响玉米的生长、产量及水分利用率进而影响生产效益。土壤含水率随时间波动变化。7.5万株/hm2处理的土壤含水率最高，8.25万株/hm2处理的土壤含水率最小。各生长期0~80cm 土层土壤含水率变化趋势基本相同。在垂向0~50cm土层范围内土壤含水率随土层深度的加深而增大，50cm土层以下反之。

为探求秸秆还田对节水灌溉稻田土壤有机碳及其组分含量的影响，在太湖流域开展田间试验。试验采取常规灌溉（F）、控制灌溉（C）2种水分处理形式，与常规肥（F）、秸秆还田（S）2种施肥管理方式相结合，分析了不同水碳管理模式下的稻田土壤有机碳和土壤活性有机碳的季节变化规律及其含量之间的相关性。结果表明：控制灌溉加速了土壤有机碳分解，而与秸秆还田的结合促进了稻田土壤有机碳的累积。不同肥料管理条件下，控制灌溉稻田稻季土壤有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）、土壤微生物量碳（SMBC）均值分别较常规灌溉稻田降低10%、1.8%、7.9%。控制灌溉与秸秆还田联合管理（CS）和常规水肥管理稻田（FF）相比，TOC、SMBC分别提高了10.4%和15.3%。不同水碳管理模式下的稻田土壤DOC与TOC、SMBC与TOC之间均呈极显著正相关关系。节水灌溉稻田中施加秸秆有利于提高稻田土壤有机碳含量，改善土壤活性碳组分。

为探明粉垄耕作下施加脱硫石膏和生物炭对河套灌区盐渍土壤水热盐的效应以及对作物产量的影响，选用合理改良措施，2018年在内蒙古河套灌区开展了田间定位试验，试验设置共设4个处理:常规耕作(CK）、粉垄耕作(F0)、脱硫石膏+粉垄耕作(F1)、生物炭+粉垄耕作(F2)，分析不同处理对土壤的持水能力、土壤温度、电导率以及对向日葵产量的影响。结果表明：F0、F1、F2处理均能降低土壤的容重，应用VG模型拟合分析，参数θs、θr、a和容重呈负相关且F1、F2处理的持水能力均高于CK；F0、F1和F2处理均能降低土壤电导率，与CK比较平均降低了23.85%、28.80%、32.11%，同时均能显著提高向日葵产量( P≤ 0. 05)，F0、F1、F2处理籽粒产量较CK分别提高了130%、266%、311%。综合分析，土壤粉垄耕作条件下施加生物炭和脱硫石膏可提高土壤保墒抑盐能力，促进作物增产，而且比单一粉垄效果显著，其中施加生物炭（施用量为22.5t/hm2）效果最佳。

为探究支、毛管射流三通组合的水力特性，本文用支管射流三通、普通支管三通与毛管射流三通、普通毛管三通组成了四组灌水小区，对不同总进口压力水头（9.5m、12m、14m、15.5m水头）和不同滴灌带长度（60m、70m、80m）下的射流三通组合进行水力性能研究。试验结果表明：总进口压力相同时，连接射流三通的滴灌灌水器的平均流量要小于普通三通；进口压力和滴灌带长度相同时，Ⅰ号灌水小区灌水均匀度最高，Ⅳ号灌水小区灌水均匀度最低，且Ⅰ号灌水小区灌水均匀系数比Ⅳ号提高了2.56%～3.32%，流量偏差率降低了5.06%～8.20%；滴灌带长度相同时，四种灌水小区灌水均匀系数随进口压力的增大整体呈上升趋势；进口压力相同时，灌水均匀系数随滴灌带长度的增加而减小。该研究结果为新型灌水小区的开发与应用提供理论基础。

针对底坡较陡的U形渠道的量水设施匮乏的问题，提出利用U形渠道跌水作为量水建筑物，本文在U形渠道跌水上游临界水深hc与流量关系的理论分析的基础上，通过4种底坡、6种流量下跌水口水力性能原型试验，测量了跌水口上游各断面水深，分析了不同底坡、不同流量条件下水面线变化趋势，结果表明：底坡不变时，跌水口上游各断面的水深随流量的增大而增大；跌水口水深he与临界水深hc具有良好的相关关系，建立了两种he与hc的关系式，计算流量与实测值非常接近，误差小于10%。

为提高苜蓿饲草产量和水分利用效率，本文研究了地下滴灌条件下调亏灌溉对紫花苜蓿株高、叶绿素、茎叶比和产量的影响。试验设置3个灌溉下限处理，田间持水量的70%为对照处理，设置田间持水量的50%和60% 2个调亏灌溉处理。研究结果表明：随灌溉调亏程度加重苜蓿前2茬株高和草产量呈递减趋势，对第3茬影响不显著；调亏灌溉对苜蓿叶绿素SPAD值和茎叶比无显著影响；轻度调亏灌溉（田间持水量的60%）下苜蓿干草产量无显著降低。综合分析表明，地下滴灌轻度调亏灌溉（田间持水量的60%）下可实现紫花苜蓿丰产节水生产。

为实现温室作物参考作物蒸散量（ET0）的准确计算和预测，利用BP神经网络对获取的数据进行非线性回归，利用思维进化算法自动寻优，进而获取BP神经网络算法中较优的权值和阈值，最终建立了基于思维进化算法优化BP神经网络的参考作物蒸散量预测模型（MEA-BP）。结果表明，优化后的BP神经网络的最大相当误差有原来的13%下降到了7.2%，平均相对误差由原来的6.8%下降到了3.4%。研究了在气象数据缺失情况下模型的预测效果，当模型输入参数为4个时，平均绝对误差约为在0.2mm（预测值约3-6mm），模型的有效系数和相关系数基本在0.9以上；当模型输入参数为3个时，平均绝对误差约为0.25mm，模型的有效系数和相关系数基本在0.8以上。因此，在输入参数保证3个及以上，同时包含有显著影响因子有效光照时长时，该模型的整体计算精度以及整体的实用性较好,能够为作物灌水量的预测提供参考。

以杨凌地区冬小麦为研究对象，使用六旋翼无人机搭载RedEdge多光谱相机进行冬小麦叶绿素监测试验。共选取65个样本，每个样本范围为1×1m的中心样地，测量不同植株冠层的7片叶片的叶绿素平均值作为该样本的实测叶绿素值，并进行GPS记录。与无人机飞行测量同步进行。用Pix4D mapper软件对采集到的无人机多光谱图像进行拼接处理，共提取8种植被指数，结果表明：与小麦叶绿素相关性最高的7种植被指数分别为：SAVI、EVI2、DVI、RVI 、NDVI、EVI和ARVI，相关系数均在0.67以上。用7种植被指数实测的叶绿素值和无人机多光谱数据，采用一元线性回归和多元线性回归两种方法进行反演模型构建，并进行精度分析，结果表明：一元线性回归构建的SAVI- SPAD模型预测精度最佳，决定系数（ ）为0.866，均方根误差（RMSE）为0.245，可作为无人机遥感监测冬小麦叶绿素的技术手段。

为了研发新型文丘里施肥器，提高其吸肥性能，使之适应不同工况的进出口压差,讨论了相同喉管进出口直径之比λ的条件下，得到最佳收缩段与扩散段的结构组合方案。本文采用solidworks2016、CFD软件，对14种不同模型进行建模并计算分析。研究不同组合形式结构的吸肥量q、肥液比δ、肥液浓度γ、吸肥效率η，4个指标以及流场压力、速度、湍动能、流线分布，综合评价吸肥性能的优越性。结果表明：（1）压差与吸肥量呈现幂函数的关系，压差越大吸肥量越大，但是增大的趋势越来越缓慢，压差与吸肥效率呈现指数函数的关系，压差越大，吸肥效率越小，减少的趋势越来越平缓；（2）喇叭口收缩段与流线型扩散段结构方案对比同系列产品，吸肥量最大提高80%，肥液浓度随压差变化最稳定，对不同工况适应性最强；（3）在相同的工况下，喇叭口收缩段与流线型扩散段结构方案，在喉管附近产生的真空度最大、压力最小、速度最大，产生旋涡区所对应的中心截面上平均湍动能最小，最有利于吸肥；综合吸肥性能与流场分析，最优的组合形式为喇叭口收缩段与流线型扩散段。

为探求塑料大棚茄子不同生育期适宜的土壤含水量，采用负压渗灌灌溉设备在茄子不同生育期（苗期、花果期、采摘期）设定不同供水吸力(5kPa、10kPa、15kPa、20kPa、25kPa)来控制不同土壤含水量，研究分析了不同供水吸力对茄子生长状况、产量、水分利用效率的影响。研究结果表明土壤含水量随着供水吸力的增大而减小，供水吸力为5~25kPa时，土壤相对含水量的变化范围为49%~97%。株高与不同供水吸力呈一次线性关系，茎粗与不同供水吸力呈现三次线性关系，苗期不同供水吸力对茄子株高、茎粗的决定系数最大，R2分别为0.8958和0.9947。茄子产量、水分利用效率随着供水吸力的增加先增加后减少，各处理中苗期15kPa，花果期15kPa，采摘期10kPa时茄子产量和水分利用效率最高。研究结果可为大棚蔬菜精准灌溉提供理论依据。

地下水脆弱性评价是保护地下水资源的一种重要手段，本文拟在含水层脆弱等级法（AVI）基础上建立了一种基于电阻率勘探数据的地下水脆弱性评价方法。该方法通过一维与二维电阻率勘探获得视电阻率数据，利用反演计算获得包气带厚度及真实电阻率值,再根据建立的定量模型计算出能够反映地下水脆弱性的综合电阻率值（IEC）。研究表明，电阻率成像技术能够准确的确定含水层上方的包气带厚度，计算出的IEC值能够反映出包气带的总体特征，进而实现地下水脆弱性的定量评价。因此，利用电阻率勘探数据可以实现地下水脆弱性评价，为地下水资源的保护提供理论依据。

随着人口的持续增长和工农业的迅速发展，举水干流的纳污能力日益成为制约流域内城镇发展的重要因素。本文根据举水干流水文水质资料，分区计算了举水干流纳污能力。利用丹麦DHI MIKE21软件，建立了二维水动力（HD）和对流扩散（AD）模型，模拟得到了举水干流中下游段水质变化趋势图，并进一步分析了举水干流主要污染物纳污能力。总体来看，部分河段纳污能力有限，为达到污染物入河总量控制目标，举水流域仍需从城乡生活污水处理、农业面源治理、加强交界断面水质监测等方面加大污染防治力度，以实现水资源的可持续性发展。

为研究宁夏地区水资源承载力发展状况，以宁夏整体和北部引黄灌区、中部干旱带、南部山区为研究对象，采用主成分分析、模糊层次分析、GM（1，1）和不同情景模式法，分析了2004~2016年水资源承载力的动态变化、驱动因子和未来（2020、2025、2030年）不同情景下的发展。结果表明：北部引黄灌区和宁夏整体变化趋势相近，在2004~2016年呈现稳定增加趋势；中部干旱带虽然也呈上升趋势，但变化幅度不大；南部山区波动较大，虽然也表现为一定增加，但效果很小。水资源承载力的良性发展是以牺牲部分生态环境为代价，不同因素的驱动影响大小排序为森林覆盖率>生态用水率>农业依赖度>年降水量>人均GDP>恩格尔系数。未来4种情景假设下的宁夏地区水资源承载力状态发展良好，排序为情景3>现状>情景2>情景1。

本文以汉江干流10个地级市为研究对象，计算2008～2015年水足迹参数，实现水足迹的时空分析；从PSR视角，构建水资源可持续利用综合评价体系，采用熵权灰靶模型评价2015年汉江干流水资源可持续利用强度。结果表明：（1）2008～2015年汉江干流水足迹呈缓慢增长态势，增长率24.28×108 m3/年；农业水足迹占比最大，平均为87.78%。（2）水足迹经济效益仅武汉市最高，为62.72元/m3，其余各市集中在9～22.72元/m3；水资源压力指数仅汉中、安康和十堰三市较小。（3）2015年汉江干流各市综合水资源可持续利用水平多集中在中、差等级，仅上游的汉中和安康市为优等级；就准则层而言，均表现为上游的可持续性优于中下游，其中，响应层的可持续性最佳，压力层的可持续性最差。

摘要：地下水水质评价是环保中的重要问题。本研究基于有向哈斯图技术(D-HDT)对地下水水质依据国家标准进行建模、解释与评估。该方法解决了传统水质评价方法中的赋权问题，各评价指标权重值不直接参与计算过程，仅需各指标权重的大小排序便可进行评价。针对D-HDT仅能反映样品之间的优劣层级排序，无法确定水质级别的弊端，提出了依据《地下水质量标准（GB/T 14848-2017）》构造五组标准等级样品与待评样品共同参与评价的解决方案。经实践表明，基于客观标准的D-HDT评价结果客观且直观，值得进一步研究应用。

本文基于MOD全球蒸散产品MOD16数据，以黑河流域为研究对象，通过趋势分析法，研究了2001~2017年黑河流域地表的实际蒸散发（AET）和潜在蒸散发（PET）的年际和年内时空变化规律。结果表明：（1）黑河流域多年平均AET、PET具有明显的空间分布特征，多年平均AET值的空间取值范围为79.88~509.22mm，多年平均PET值的空间取值范围为338.55~1876.75mm。（2）针对不同土地利用类型而言，年平均AET分布表现为林地>草地>耕地>城镇用地>未利用土地，年平均PET分布表现为未利用土地>城镇用地>耕地>草地>林地。（3）在年尺度上，黑河流域多年地表AET、PET年际波动变化不大，AET波动范围为222.08~352.11mm，多年平均AET值为292.01mm，PET波动范围为1084.61~1206.69mm，多年平均PET值为1146.56mm；在月尺度上，黑河流域 AET、PET年内分布处于先增大后减少的单峰型变化趋势，峰值均处于7月，6月和7月都是AET与PET差值较大的月份；在季尺度上，夏季是AET与PET差值最大的季节，春季其次，证明流域夏季最为干旱缺水，具有春旱的气候特点。

大气降水是区域水资源的决定因素，精确评价大气降水量对区域水资源的合理开发利用具有重要意义。本次研究选择河北省张家口市崇礼区为研究区，考虑区内地形地貌变化，重点分析了不同降水量监测点的大气降水的高程效应，并由此就算出区域大气降水入渗补给量。研究结果表明：崇礼区大气降水量的高程效应计算结果表明，随着地面高程值的增大，大气降水量呈现显著增大的趋势，高程梯度为21.3 mm/100 m；基于崇礼区的大气降水量高程效应，可计算得到崇礼区的大气降水入渗补给量为6302.20 ×104m3。综合降水入渗补给系数为0.056。由此可见，大气降水高程效应的精确判断对区域水资源量计算有显著影响。

摘要: 中国南方喀斯特山区虽然降雨丰富，但因具有二元水文结构，地表水大量渗漏，加上降雨主要集中在5-8月，时空分配不均；受地形地貌格局控制，该区坡坡耕地比例较高，灌溉水源主要依靠坡面集流。如何有效收集坡面径流和有效节水灌溉，是提升坡耕地综合产出能力面临的首要难题。由于地质背景的特殊性，喀斯特坡地降雨地表径流系数较小，地表产流很少、降雨会全部入渗，集蓄利用难度大。综述了喀斯特坡面地表径流特征，影响因素、收集及其利用等几个方面的进展，发现喀斯特坡面集雨设施出现蓄不满水和空置情况，根本原因之一是坡面径流系数取值远超过实际值，坡面来水量被过大估算；探讨了其他影响坡面径流集蓄利用工程布设及利用效率的原因，并对未来研究进行了展望。

节水水平评价，对实现水资源可持续利用具有重要意义。依据2016年全国（除港澳台外）31个省（区、市）用水数据，从综合、生活、生产、生态4方面选取9项代表性强且易获取的指标，利用层次分析法和熵权法共同确定评价指标综合权重，将节水水平分为5个等级，用聚类分析法确定31个省（区、市）的节水水平，结果表明：全国17个省（区、市）处于起步和初级水平，11个省（区、市）处于中等水平，3个省（区、市）处于优良水平；在空间上呈现出以京津冀为中心，向外逐渐降低的格局，节水水平总体为北方优于南方，东部优于西部。

灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响的研究一般为定点小区试验，研究结果受时空差异、降水量等条件的限制，难以反映出不同地区与降雨水平下灌溉对冬小麦产量及水分利用效率影响的一般规律。本研究以冬小麦为研究对象，对已发表的相关田间试验数据进行检索与整合，基于 Meta分析方法定量研究灌溉对我国西北地区冬小麦产量与水分利用效率的影响。研究结果表明：在我国西北地区，灌溉条件下冬小麦产量较不灌溉平均提高27.9%（95%置信区间23.1%~32.8%），水分利用效率提高6.1%（置信区间0.1%~12.7%）。灌溉的累积平均增产率随灌溉定额逐渐增大，随灌溉定额的增加，累积增产率高达32.1%，累积相对水分利用效率变化率却减小至4.1%。不同降雨年型的亚组分析表明，灌溉条件下的冬小麦产量均得到显著提高，丰水年和枯水年的灌溉可提高冬小麦水分利用效率，但平水年内的灌溉使冬小麦水分利用效率降低。该研究结果可为我国西北地区冬小麦不同降雨年型下灌溉方案的科学制定提供参考依据。

为更好的进行灌区输配水管理，提高灌区量水精度，对摆杆式明渠量水设备在D50型U形渠道中测流特性进行数值模拟研究。基于计算流体力学，通过FLUENT软件，采用VOF方法、Realizable k-ε湍流模型以及动网格技术对三种不同材质测流摆杆测流特性进行数值模拟，并利用后处理软件对模拟结果进行分析，发现模拟渠道水位随着流量的增大而增大，水流最大流速位于水面下方，符合明渠水力学基本原理；采用动网格技术对测流摆杆摆动特性进行模拟是可行的；利用测流公式算得流量与实际流量之间平均相对误差小于3%，可以满足明渠测流精度要求。

针对山地柑橘传统灌溉方式存在的费时耗力、不科学和水资源利用率低等问题，本文设计了基于物联网和人工智能技术的山地柑橘智能灌溉专家系统。各节点传感器实时监测土壤水分等相关信息，经无线传感器网络和GPRS上传到服务器。专家系统根据采集到的环境数据，结合专家知识，和网络接口获取到的天气预报降雨信息，综合权衡后作出控制调节。专家系统还通过人工智能自然语言处理技术训练语义模型，实现自动问答，指导用户栽培柑橘的功能。实验结果表明，该系统能实时监测到果园环境、根据作物不同时段需水量和自然降雨情况将土壤湿度控制在适合范围，具有稳定性好、能量自给、智能化高等特点。

本文结合测控一体化闸门实际运行情况和传感器出现的问题，分析研究传感器工作原理，探索传感器清洗维护方法.从设备保护外壳改造入手到实现自动冲洗功能为目标，提出了自动清洗装置，最终解决了传感器不显示、不准确的问题。该装置运行良好，能够达到自动清洗的目的，大大降低了维护人员的工作强度，增强了一体化测控闸门的安全稳定性，提高了灌区水资源利用效率。同时，也为其他安装一体化测控闸门的灌区提供技术指导和运用示范。