灌溉回归水再利用问题是西北干旱、半干旱地区农业灌溉亟待解决的问题，已有研究表明，由管壁裹土工布+砂砾石复合的农田排水暗管外包料的滤土、排水效果显著。为探究该类外包滤料的防淤堵情况，结合宁夏银北灌区暗管排水循环利用问题，采用砂砾石、沸石、炉渣材料和当地常用管壁外裹土工布构造了排水暗管的复合型外包滤料结构，通过室内土柱渗透试验，分析研究了复合型外包滤料的防淤堵性状与评价方法。试验结果表明，复合型外包滤料的防淤堵效果优于仅铺设土工布的情况，而传统砂砾石与吸附性材料之间的防淤堵效果存在细微差别；复合型外包滤料可以使用沸石、炉渣等吸附材料代替砂砾石，但应满足滤料的级配条件，在C_u >4的同时不宜缺少小粒径滤料；滤料部分的水力梯度值占复合型外包滤料的总体水力梯度值的百分比更大；考虑外包滤料内部各结构权重的改进梯度比方法用于分析判断暗管外包滤料的防淤堵情况是可行的。

以中国东南沿海6个省市地区为研究区，基于GLEAM卫星遥感数据对该区1980-2020年地表蒸散发的时空演变特征进行分析研究。研究利用Mann–Kendall趋势检验和功率谱小波分析，分别从年、季节等尺度分析了蒸散发的变化趋势和周期特征。结果表明，我国东南沿海地区近40年的地表蒸散发呈现显著的增加趋势，增速为1.87 mm/a。其中，夏季对于年蒸散发量的贡献最大，贡献率为36.15%；春季对于蒸散发量增速的贡献最大，贡献率为36.73%。蒸散发在年尺度上无明显的周期性，但在季节尺度上却表现出明显的周期性规律。研究结果可为我国东南沿海地区水文循环演变规律等研究工作提供科学参考。

为探明气雾栽培下黄瓜生长发育的情况，研究了不同因素（营养液浓度和喷雾频率）对雾培黄瓜生长发育的影响。其中，营养液浓度用电导率EC（mS/cm）表示，分别设为低浓度C1：1.6（苗期）和2（开花结果期）、中浓度C2：2（苗期）和2.4（开花结果期）、高浓度C3：2.4（苗期）和2.8（开花结果期），喷雾频率分别设为高频T1：30 s/5 min（喷雾时间∕间隔时间）、中频T2：30 s/15 min、低频T3：30 s/30 min。试验期间对黄瓜植株株高、茎粗、叶面积、叶片SPAD值（叶绿素相对含量）、瓜长、瓜粗等指标进行监测。结果表明：在苗期C1T1处理下黄瓜植株的株高、茎粗、叶面积指标均优于其他处理，低浓度高频灌溉更有利于苗期黄瓜的生长；在开花结果期C3T1处理下黄瓜植株株高茎粗生长最快，且叶片SPAD值、瓜长、瓜粗均优于其他处理，高浓度高频率更有利于黄瓜开花结果期的生长。在全生育期结束时，利用主成分分析法对各处理进行综合评价，得出C3T1处理综合得分最高。因此，处理C3T1最有利于黄瓜植株的生长。

三江平原水稻种植面积占全省水田面积的60%，井灌水稻占77%，地下水资源不足成为三江平原农业发展的瓶颈问题。为降低农业灌溉用水量，探讨不同灌溉模式下水稻生长特性和耗水规律，为三江平原节水灌溉提供科学依据和技术支撑。采用大田试验，以“水稻1703”设置了常规灌溉（CG）、控制灌溉（KG）和浅湿灌溉（QS）3个灌溉模式，在水稻成熟期测定不同灌溉模式产量结构并计算水稻灌溉水分生产率。研究结果表明，CG模式整个生育期水稻生长株高最高，KG模式分蘖数最多。KG模式水稻生育期耗水总量为503 mm，较CG和QS模式分别减少12.99%、8.37%。不同灌溉模式蒸发蒸腾量和田间渗漏量变化趋势明显不同，分蘖期结束之前水稻以田间渗漏为主，分蘖期结束之后水稻以蒸发蒸腾为主。结合水稻产量和灌溉水分生产率来看，KG模式理论产量为10 061 kg/hm²，较CG模式和QS模式分别增加10.98%、5.28%；KG模式灌溉水分生产率为1.94 kg/m³，较CG模式和QS模式分别提高24.36%、20.50%。综合以上研究成果可看出三江平原水稻生长过程中KG模式管理耗水量最少且最终产量最高，在此地区推广KG模式可降低农业用水量，解决地下水资源过度开采等问题。

气孔导度的准确估算对理解作物的水分利用生理机制、预测实际蒸散发量具有重要意义。基于北京大兴试验基地2016-2017年夏玉米气孔导度观测数据，分析了环境因子不同形式或不同组合对Jarvis模型模拟精度的影响效应，对比了5种气孔导度模型（包括Jarvis多因子模型、Jarvis双因子模型、Ball-Woodrow-Berry（BWB）模型、Ball-Berry-Leuning（BBL）模型和统一气孔优化（USO）模型）的模拟效果，提出了模型在不同尺度下的适用性建议。结果表明：环境因子响应函数的形式与组合方式均较大程度影响Jarvis模型的模拟精度；5种气孔导度模型整体模拟精度为USO模型>BBL模型>BWB模型>g_{sd -3}模型>g_{s -2}模型。Jarvis双因子模型输入数据较少且数据获取方便，在区域尺度适用性更好；BWB和BBL模型精度更高而输入数据获取较难，适用于农田尺度的估算；USO模型输入数据少且易于参数率定，在农田尺度和区域尺度均有较好的适用性。在实际应用中应综合比选环境因子的组合形式及模型结构，将更有利于提升农田或区域尺度蒸发量估算的精度。

为有效缓解我国农业用水紧缺，实现农田科学用水，发挥节水灌溉技术优势，提高玉米种植现代化水平，对膜下滴灌技术进行了梳理总结。结合膜下滴灌技术下玉米产量、品质及其土壤性质的响应规律，对膜下滴灌技术进行评价。将膜下滴灌技术与传统灌溉、浅埋滴灌、不覆膜滴灌和其他灌溉方式进行比较，系统论述膜下滴灌的特点优势、增产节水效果和不足之处，并总结不同条件下合适的灌溉方式。在深入探究膜下滴灌施肥制度、灌水制度和水肥耦合的基础上，通过对玉米生长和水肥利用效率的影响，讨论灌水和施肥的协同效应，旨在精炼出适用于不同条件下玉米膜下滴灌的水肥阈值，实现节水、省肥、高产、优质、高效的目的。由于膜下滴灌可将水溶性化肥、非常规水源等灌溉用水作用于土壤环境，土壤的理化性质和土壤酶、土壤生物会受到影响，分析土壤生态系统做出的响应将对提高土壤肥力、减少养分流失具有重要意义。围绕地膜污染、地下水补给降低和覆膜与滴灌的缺点等膜下滴灌技术存在的问题提出解决方式，以优化膜下滴灌技术的材料配置和使用方法。在此基础上，为更好发挥膜下滴灌技术的优势，从区域地下水埋深、不同灌溉方式相结合、构建作物生长模型、作物品质和生态问题、膜下滴灌适用条件方面对膜下滴灌技术进行展望。

为了探究夏季高温热风天气下，弥雾对枣园冠层环境调控以及对枣果生长的影响。以骏枣为研究对象，于枣树花期开始，果实膨大期前结束弥雾灌，共设置3个弥雾灌时长处理，每天3次，每次20 min(T1)、40 min(T2)、60 min(T3)以及只进行间接地下滴灌的对照组CK。结果表明：①T1、T2、T3冠层弥雾期间平均空气温度较CK显著下降3.01%、4.12%、11.05%，平均空气相对湿度T2、T3较CK增幅显著，达到12.49%、27.51%。②弥雾可以有效抑制棵间土壤蒸发，T1、T2、T3处理日平均土壤蒸发量相较于CK分别减少1.38%~17.78%、1.11%~19.47%、6.63%~48.11%。③弥雾灌可有利于叶绿素的合成，T1、T2、T3处理叶绿素含量（SPAD值）相较于CK分别提升16.9%、26.2%和30.9%。④T1和T2处理果实膨大速率相较于CK，纵、横膨大速率分别提升6.6%、9%和15.23%、15.9%。但T3处理纵、横膨大速率较CK分别下降了11.27%和2.8%。T2处理单果质量最高。T1处理产量最高，较T2、CK提升6.5%、47.57%。因此弥雾有利于降温增湿、减少土壤蒸发以及提高叶绿素合成，T2处理更有利于枣果的发育，而T1处理更有利于产量提升。

穿透雨是农田土壤水分的重要来源，对于农业用水管理十分重要。然而，以往不同地区的研究结果差异较大，也缺乏对玉米各生育阶段穿透雨过程的深入研究。为量化辽西地区穿透雨特征，了解不同生育期玉米透雨率过程的差异性，通过开展天然降雨试验，系统测定降雨特征、玉米形态特征及玉米全生育期穿透雨，分析辽宁西部地区不同生育期玉米穿透雨及其影响因素。结果表明：穿透雨量随降雨量的增加而增加，降雨量相同的条件下，穿透雨量在不同生育阶段呈现拔节期>成熟期>抽雄期的规律。穿透雨率随玉米叶面积指数的增加而减小。拔节期穿透雨率随降雨强度的增加而增大，但在抽穗期和成熟期这种趋势并不显著。研究区的玉米穿透雨率均值为51.44%。拔节期、抽雄期和成熟期穿透雨率均值分别为64.30%、38.93%和44.80%，同一影响因素在玉米不同生育期对穿透雨的影响效果存在差异。

为探明控制排水对油菜/黄豆农田土壤肥力及减排的影响，于2018-2020年在湖北省漳河灌区开展3种不同控制排水处理的油菜/黄豆小区种植试验，采集各处理0~20 cm、20~40 cm及40~60 cm深度土样进行氮磷分析，监测典型时段排水水量及水质并计算氮磷排放负荷。结果表明，相较传统的自由排水FD处理，控制排水FL、CL均会造成0~20 cm土壤全氮流失，促使全氮向深层土壤迁移；控制排水FL、CL处理对20~60 cm土壤的保磷能力优于自由排水FD，土壤全磷向深层土壤迁移不明显；定出口高程FL处理削减氮磷浓度及排放负荷效果要显著优于变出口高程CL，相较自由排水FD，总氮、硝态氮、总磷浓度降低29.39%、15.99%、12.07%，负荷减排达73.93%、68.98%、67.54%。暗管出口控制深度0.6 m的控制排水处理（FL）是漳河灌区油菜/黄豆种植更优的排水模式。

腾发量模型是估算作物需水量的有效工具，为确定灌溉制度、设计灌溉系统提供重要参数，助力农业产业实现节水、高产、优质目标。现存的腾发量模型较多，适用条件差别较大，在温室环境内应用不够成熟，有必要对模型进行梳理，研究温室环境下模型的改进方法，以便提高模型估算精度。介绍了主要的腾发量估算模型及其适用条件，从适用于日光温室环境的角度出发，梳理了改进Penman-Monteith（PM）模型的方法。在此基础上，指出了提高腾发量模型精度的研究趋势，丰富了日光温室作物腾发量估算领域的研究成果。分析认为PM模型机理最明确，应用最广泛。改进PM模型的关键在于改进表面阻力（ r_s）、空气动力学阻力（ r_a）参数。此外，对作物系数（ K_c、 K_{cb}、 K_e）的改进也能有效提高模型估算精度。

微喷带喷孔直径小，难以精准测量与加工，其单孔水力性能是微喷带标准化设计的瓶颈问题。为了精确预测微喷带喷孔水力特性，以内径32 mm无缝钢管为载体，采用精密激光技术加工了0.3、0.4、0.5、0.6和0.7 mm 5种标准孔径喷孔，分别进行了10个压力水平下的流量测试，通过3次样条插值和多项式拟合构建了孔径-压力-流量模型，并与某进口微喷带0.3、0.35和0.54 mm 3种孔径的流量实测值进行了比较分析。研究结果表明，由实测数据建立的无缝钢管标准孔的压力流量公式拟合精度很高，决定系数均超过0.99；随着孔径的增大，小孔流量随压力变化较为敏感，且在较低压力下变化程度越加剧。由3次样条插值得到的孔径-压力-流量模型的预测精度总体上优于多项式拟合，前者预测的微喷带喷孔流量与实测值的相对误差绝对值是0.46%~4.69%，而后者达到0.91%~5.35%，而且预测小孔径0.3、0.35 mm的精度要优于大孔径0.54 mm。得到的无缝钢管标准孔径下压力流量特性以及孔径-压力-流量插值预测模型为微喷带产品的优化设计提供技术支撑。

针对新疆建设兵团灌区目前存在的先进田间高效节水新技术对应着低水平、粗放型的运行管理，输配水已不能满足作物在滴灌技术模式下的灌溉需求，作物关键期需水得不到保障，滴灌技术难以发挥应有的效益等问题，以渠道的水动力学模拟为基础，结合特色作物棉花、红枣、玉米等典型农作物所需的滴灌灌溉制度，建立基于输配水系统水动力过程精准模拟的灌区渠道优化调控模型，并采用有限体积法和遗传算法求解。该模型在兵团典型灌区进行了示范应用，结果表明，基于输配水系统水动力过程精准模拟的灌区渠道优化调控模型，能够精准模拟渠道输配水过程，制定的输配水方案高效合理，能够缩短配水时间，减少弃水，保障作物关键期需水。在此基础上，提出了灌区输配水优化调控模式，实际灌溉中可根据灌溉需水情况采取相应的调控模式，为灌区每一次灌溉调控提供依据。

为改善黄土高原地区苹果树生产的缺水状况，准确量化苹果树日尺度蒸散发以指导果园用水管理，选取咸阳市淳化县马家镇苹果园为研究对象，利用加入了土壤水分层模块的SW（Shuttleworth-Wallace）模型对果园进行日尺度的蒸散发模拟，同时计算果园水分利用效率。结果表明：加入土壤水分层模块后的SW模型模拟值与实测值相关系数R ²=0.78，RMSE=0.63；果树蒸腾T和蒸散发ET在4-10月份呈现先增大后减小的趋势，7月份果树蒸腾量T最大为46.64 mm；水分利用效率WUE在4月份达到最高值，5-9月的WUE较低；每单位水蒸腾和蒸发产生的干物质质量GPP从3月到10月份呈现先增大后减少的趋势，在9月达到最大值32.11 g/m²。总体而言，加入土壤水分层模块的SW模型可以实现果园日尺度蒸散发的模拟，综合考虑各项指标变化，应在果树关键生育期6-8月份保证水分的供应。

在现代农业灌溉中，为了得到明渠断面的流量，首先需要确定明渠断面的流速分布，然而以往的流速分布公式大都不够准确，无法满足精准灌溉的需求，针对这一难题，在基于Tsallis熵推导流速分布的基础上，对熵参数重新推导，提出新的熵参数，进一步简化了流速分布公式，提出两点法确定断面流速分布的研究方法，并结合实测资料和数值模拟软件进行验证。结果表明：通过测量水面下断面中心线上一点流速值 u_c与相同水深下另一点的流速值 u_z，可计算出流速分布公式中两个未知参数 G_p、 m_p，确定该水深位置横向流速分布公式，再通过已知参数计算出断面最大流速 u_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}，并确定断面中心线流速分布公式。与以往的流速分布公式相比，两点法更加简便，能够较好的应用在工程实际中，具有较高的理论意义和实用价值。

合理分析用水结构能够预测未来的用水状况，从而为长期用水安全提供保障。基于沿黄9省以及各省套二级水资源分区的农业各行业用水量数据，增加“绿水”资源的测度，采用均衡度指标、变异系数、Spearman秩相关系数、灰色关联度，分析黄河流域农业用水结构均衡度及其影响因子。结果表明：沿黄9省种植业、林业、畜牧业（草地）、畜牧业（牲畜）5类用水部门用水量均衡度空间差异性较大，山东省农业用水结构均衡性最好，山西省最差，农业各行业用水结构均衡度随时间的变化趋于稳定；考虑“绿水”资源的沿黄9省套水资源分区的均衡度具有时空变异性，耕地灌溉面积、大牲畜的数量、小牲畜的数量、“绿水”资源、林果地灌溉面积是流域强关联因子。研究指出对于均衡度较差的区域通过调整该区域对应强关联因子可以提高该区不同用水部门之间的协调度。

灌区智慧化发展是社会主义现代化建设新阶段的必然要求，是助力农业现代化全面实现的关键环节。基于相关行业智慧化发展进程资料、436个大型灌区信息化发展现状调研数据和124个典型灌区测控设施布局数据，归纳总结了城市、交通、农业、水利等智慧化发展特点，结合新的社会经济形势下灌区功能特点明确了我国灌区智慧化发展内涵及建设架构，剖析了现阶段我国灌区智慧化建设主要集中在灌区管理平台及信息感知方面，存在数据、算法支撑不够，多专业融合协作不足，信息化工程专业化运维缺乏和统筹发展能力不足等问题，提出了未来我国灌区智慧化发展措施与建议。