精准的灌区量测水方法与技术是减少灌区无效弃水，保障灌区用水安全的重要手段。针对灌区明渠量测水方法与技术，系统阐述了水工建筑物量水、特设量水设备量水、流速—面积法量水和水位—流量法量水4种方法的研究进展，归纳分析了4种量测水方法的适用条件及量测精度，阐述了不同场景下明渠量测水方法应用情况。结果表明：配备水位传感器等设备的量水建筑物为数据获取与传输提供了便利；优化建筑物结构特征可提升建筑物适用范围和测量精度，推动了特设量水设备技术发展。流速—面积法因量测精度高常用于校准其他量测水方法，但其操作复杂、耗时长导致测流效率较低，随着超声波等技术日趋成熟，可用以复杂流态流量的测量工作；流速分布规律作为流速—面积法量水的基础，利用流速分布规律可建立点流速与断面平均流速的关系，进而通过点流速获取断面流量。水位—流量法受断面参数影响显著，仅对特定工况可用，因此难以推广。利用机器学习方法处理大量水位与流量关系的历史数据对水位预测流量提供了数据处理手段。最后，探讨了非接触式量测水技术以及模型算法对流量预测的发展前景，结合目前研究基础和实际需求对未来的研究方向进行了讨论，以期为进一步提高量测水精度、降低量测水布设设备成本等方面提供有价值的参考依据。

风沙区作物存在不同的生理生长特点，现有的灌溉制度缺乏通用性，为确定风沙土地区大豆膜下滴灌水肥一体化适宜灌水量，进行大田试验，以灌水量为试验因素，基于作物冠层蒸发皿蒸发量设置0.4（W1）、0.6（W2）、0.8（W3）、1.0（W4）和1.2 E _pan（W5）5个灌溉水平，研究风沙土滴灌水量对大豆生长、干物质积累和产量的影响。结果表明：大豆的株高、茎粗、叶绿素、叶面积指数、干物质积累量和产量均随着灌水量的增高，先增大后减小，灌水量在1.0 E _pan时最有利于大豆的生长，同时获得最高产量和水分利用效率，大豆产量达到了3.61 t/hm²，水分利用效率达到0.59 kg/m³，较传统雨养大豆分别增长97.3%和96.7%。综上，风沙土地区大豆膜下滴灌水肥一体化推荐灌水量为1.0 E _pan。

超声多普勒流量计的应用环境复杂多变，因此提高测量精度和误差，精确提取回波信号非常重要。提出了融合变分模态分解(Variational Mode Decomposition，简称VMD)和奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis，简称SSA)的降噪模型，以更好地改善回波信号信噪比。该方法首先利用柯西变异算子产生随机迭代过程，克服了海鸥算法(Seagull Optimization Algorithm，简称SOA)容易陷入局部最优的特性；其次，采用包络谱熵值作为适应度函数，自适应优化VMD参数组合，同时引入云相似度值作为有效模态分量(Intrinsic Mode Functions，简称IMF)筛选的标准；最后，针对中低频的二次谐波振荡现象，引入SSA加以解决。通过构造超声波模拟信号和走车实验数据实例，与小波阈值、经验模态分解(Empirical Mod Decomposition，简称EMD)等方法对比，分析CVSOA-VMD-SSA降噪效果。结果表明：对于仿真信号而言，CVSOA-VMD-SSA能克服模态混叠及SOA易陷入局部最优解问题，更有效地抑制噪声干扰，相较于EMD-SSA、SOA-VMD-SSA，信噪比最高达30.78 dB，均方根误差最低达0.01；对于走车实验而言，采用多组信号统计分析，确定云相似度阈值为0.6，对比不同走车流速探测精度，CVSOA-VMD-SSA误差最小，范围在0.01~0.03 m/s，该结果为实际工程应用提供理论支撑。

为探明不同覆盖材料对山地黄壤区柑橘园土壤性质和柑橘果实品质的影响，以“爱媛38号”柑橘为研究对象，研究地面覆盖白色地膜（T1）、黑色地膜（T2）、园艺地布（T3）和玉米秸秆（T4）4种覆盖对柑橘园表层土壤养分、酶活性及柑橘产量和果实品质的影响。结果表明：与不覆盖（CK）相比，除T4处理显著提高了果园土壤pH值外，T1、T2和T3处理均显著降低了土壤pH值；4种覆盖处理均有效增加了土壤有机质和速效养分含量，其中T4处理土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量较CK显著增加了15.76%、62.12%、22.71%和44.28%；4种覆盖处理均在一定程度上提高了土壤酶活性，其中T4处理土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性较CK显著提高了23.08%、61.11%、172.54%、72.73%；此外，4种覆盖处理还显著提高了柑橘产量、改善了柑橘果实品质，柑橘产量、单果重、可食率、果汁率、可溶性固形物和固酸比分别较CK显著提高了6.89%~14.22%、8.84%~15.51%、2.51%~4.47%、3.12%~7.59%、4.60%~10.73%、11.39%~25.65%；维生素C含量以T4处理最高，较CK显著提高23.33%，而T4处理可滴定酸含量较CK显著降低了11.11%；相关性分析结果表明，有机质、碱解氮和速效钾含量是柑橘产量果实品质的主要影响因子。综上，覆盖能有效改善山地黄壤区柑橘园土壤肥力，提高土壤养分供应水平，刺激土壤酶活性，提升柑橘品质，以玉米秸秆覆盖效果最好。

为探索宁夏红寺堡灌区地下渗灌灌溉方式影响水资源高效利用、黄花菜经济效益，采用不同灌溉方式（常规灌溉CK、单管单行D1、双管单行D2、地表渗灌S1、地下渗灌S2）对多年生黄花菜生长指标、产量、水分利用效率及土壤水分变化规律进行研究。结果表明：不同灌溉方式下黄花菜土壤垂直方向水分变化主要在0~60 cm内幅度较大，各处理随着深度的增加土壤含水率逐渐降低，水平方向各处理在20~40 cm处土壤含水率最大；各处理随着黄花菜生育时期的变化，叶片叶绿素相对含量逐渐增加，CK与其他处理叶片叶绿素相对含量和氮含量存在显著差异（P<0.05）；S2处理在各生育时期株高最高，与其他处理存在显著差异（P<0.05），D2处理花薹最粗为4.59 mm，与CK、D2、S1处理无显著差异（P>0.05）；CK处理属常规灌溉方式，耗水量最大402.01 mm，S2处理花蕾最长、单个花蕾重最重、产量最大分别为11.86 cm、4.38 g和15 446 kg/hm²，与其他处理均存在显著差异（P<0.05）；S1处理水分利用效率最大为4.66 kg/m³，与S2和D2处理之间无显著差异（P>0.05）。综上可见，在宁夏干旱地区，选择地下渗灌管埋深为10 cm、灌溉定额为2 475 m³/hm²，黄花菜单个花蕾重为4.38 g，黄花菜产量较高为15 446 kg/hm²，水分利用效率较高为4.45 kg/m³，有助于提高黄花菜产量和水分利用效率，可实现黄花菜高效生产。

基于组织支持理论，利用陕西、山西两省702份农户微观调研数据，探究组织参与对农户节水灌溉技术支付意愿的影响及作用机制。研究发现：组织参与对农户节水灌溉技术支付意愿有显著的提升作用，主要通过提高农户制度支持感、工具支持感、情感支持感这三条路径来实现这种促进作用。异质性分析发现：①组织参与对家庭人均收入和受教育程度较高的农户具有更强的激励效应；②不同组织类型在促进农户支付意愿提高效果上并不存在显著差异。最后，契约关系对农户技术支付意愿和组织提供更强力度的支持具有双向促进作用。因此，建议相关部门增加益农组织数量并鼓励契约型合作关系，从而激发农户对节水灌溉技术的潜在需求，助力节水灌溉技术的普及与推广。

为研究层状土壤对水盐运移以及植被生长的影响，进一步了解植物水分的有效利用情况，以植物生长条件下的室内层状（上层为壤土，下层为河砂）一维土柱水盐运移试验为基础，利用课题组开发的层状土壤水盐运移模型( Layered soil water solute transport and crop growth model，LAWSTAC)进行了相应的模拟和分析。研究结果表明：①LAWSTAC模型可以较好的模拟入渗过程中均质壤土的水盐运移，模型相关参数可以直接用于层状土土柱的模型中。②LAWSTAC模型可以较好地模拟入渗条件下上细下粗型层状土的水盐运移情况，但是对于蒸发过程来说，由于下层河砂参数选取的误差、亦或由于目前水盐运移理论在有优先流存在的层状土中适用性不好，导致蒸发过程模拟效果不佳。③粗质土覆盖细质土能有效减小蒸发量及蒸腾量，上层粗质土对水分运动和盐分运移均有抑制作用。上粗下细型层状结构土壤的蒸发失水主要来自上层粗质土，而上细下粗型层状结构土壤的蒸发失水主要来自下层粗质土，且其累积蒸发量远大于上粗下细型层状土。因此，LAWSTAC模型可为研究自然界中土壤质地差异较大的农田的盐碱化防治以及灌溉水的高效利用提供数据支持。

21世纪以来，截流系统在我国城市河湖水质污染控制中得到了广泛应用；受城市土地资源紧缺的影响，异形结构的溢流装置亦大量存在。一方面，溢流装置的出流效率及其对雨水排放的影响并没有得到足够的重视；另一方面，城市水文监测设施的匮乏，也给这些影响的量化带来了技术障碍。以南昌市青山湖溢流装置为例，同时构建了异型结构薄壁堰的物理模型与数值模型，分析了溢流堰的流态与过流效率，并针对存在的问题提出可行的改造方案。主要结果：①原装置出流效率差，溢流堰在自由出流方式下的总体过流能力弱，流量系数为0.301，较相同工况下的标准薄壁堰的流量系数0.418低28%；过渡段内，“漩涡”、脱壁、顶部“空气腔”等现象都比较严重，流态问题突出。②改造方案中，“闸代堰”的甲、乙方案过流能力得到提升，设计工况下的流量较原方案分别提升了24%、19%，且出流效率大幅提高，单宽流量提升了719%、683%；“闸堰结合”方案在改善过流能力的同时还保留了堰流控制管理的便利性。同时采用物理模型和CFD数值模拟的方法，既能解决城市溢流堰的数值模型率定与验证困难，又可在数值仿真实验中完成溢流堰的问题诊断与改造方案的比选，为城市排水系统的建设与改造提供了一个新的思路。

为解决传统水肥灌溉难以精准施肥以及水资源浪费的问题，针对当前水肥系统自适应能力差，存在非线性、时变性和滞后性以及自动化程度低等难点，设计了一套适用于设施农业的智能水肥远程控制系统。该系统通过基于鲸鱼优化算法（Whale Optimization Algorithm, WOA）优化模糊PID调控本地端电动球阀开度进而精确控制水肥溶液电导率（EC），实现远程控制电导率至设定范围。利用MATLAB/Simulink对PID、模糊PID、以及基于WOA优化的模糊PID控制系统进行仿真，发现较传统的PID控制模型，系统的超调量仅为PID控制的2.7%，调节时间缩短了86.5%，稳态误差降低了99.8%。实现了智能终端对传感器数据实时监测和智能算法对水肥溶液EC值远程精确控制，具有较高的实际运用价值。

微孔陶瓷根灌（SICE）是一种新型地下节水灌溉技术，其可利用陶瓷灌水器内部微米级孔隙实现水肥液地持续微量供给，并以地下连续灌溉的方式为作物根区营造安全、稳定且适宜的土壤水分环境。区别于以间歇灌溉为主的水氮供施方式，目前利用SICE进行氮肥液持续微量供给时的土壤水氮运移及其流失特性尚不明晰，这限制了SICE在实际中的推广应用。因此，采用HYDRUS-2D建立了SICE持续微量供给下的土壤水氮联合运移模型，并于中国青海开展了微孔陶瓷根灌枸杞田间试验，用以模型校准和准确性验证，最后以地下滴灌（CK）为对照，利用模型研究了3种氮肥液浓度（211.54 mg/L、169.23 mg/L、126.92 mg/L）下SICE土壤水氮运移与流失特性。研究结果表明，构建的土壤水氮联合运移模型在预测土壤水氮方面表现良好；与CK相比，SICE减缓了氮肥液进入土壤的速率，延长了水分与养分的有效供应时间（从6.67 h延长至480.00 h），降低了根层土壤中水分、铵态氮（NH₄ ⁺-N）和硝态氮（NO₃ ^--N）的时间波动性，保证土壤水氮相对充足的同时还维持了土壤水氮环境的相对稳定，为枸杞水氮高效利用提供了有效保障；其次，在氮肥液持续微量供给期内，SICE将土壤水分、NH₄ ⁺-N和NO₃ ^--N维持在枸杞根系密度最大处，充分保证了根、水、肥的高度匹配；此外，SICE在降低水分深层渗漏和氮素淋失方面表现明显优于CK，可将更多的水分和氮素保存在枸杞根系层中，增加氮素可用性的同时降低了硝酸盐污染地下水的风险。

合同节水是重要的节水措施，效益分享型合同节水是合同节水项目的重要类型，但对效益分享期、节水投资与节水量等合同参数的取值范围尚缺少理论分析，制约合同节水项目的有效实施。利用工程经济学的方法，在构建用水户和节水服务公司的收益净现值函数的基础上，以用水户和节水服务公司均能获得预期收益为目标，提出了适宜的效益分享期、节水投资与节水量范围的分析方法。基于两个高校合同节水案例对该方法进行了验证，并分析了用水户和公司收益对折现率、成本利润率和效益分享期的敏感性。结果表明该方法能有效评价合同节水项目的合理性，期望成本收益率是影响合同节水收益最重要的参数。进而提出了合同节水项目招标和项目后评估框架。该研究可为效益分享型合同节水项目招标和评估提供参考。

为了研究不同灌溉模式下稻田水分利用及氮磷流失规律，以合理集成节水灌溉与减污技术，实现高产、节水、减污三者相统一，在平湖市农业排灌技术示范基地开展小区实验。试验设定常规灌溉、薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉4种灌溉模式，测定田间灌排水量及排水与渗漏水中TN、TP、NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N和COD等指标。结果表明：薄露灌溉、改进蓄雨薄露灌溉和沟畦适雨灌溉的灌水量分别比常规灌溉减少38.6%、73.4%、91.4%，沟畦适雨灌溉节水效果最好。相对于常规灌溉TN、NO₃ ^--N、NH₄ ⁺-N、TP和COD的负荷量，薄露灌溉降低25.1%、6.2%、64.3%、-29.7%、7.5%，改进蓄雨薄露灌溉降低72.5%、72.4%、77.2%、69.9%、69.4%，沟畦适雨灌溉降低79.9%、74.6%、89.9%、81.8%、81.1%。综合来看，沟畦适雨灌溉的节水减污效果最好。

水资源承载能力分析是研究区域社会经济可持续发展的重要内容之一，近年来广受人们关注。以酒泉市为研究对象，选取10项指标构筑酒泉市水资源承载能力指标体系，通过层次分析法和变异系数法量化评价酒泉市2010-2021年水资源承载能力。结果表明：层次分析法评价2010-2021年酒泉市水资源承载能力为Ⅱ级，水资源轻度超载；变异系数法评价表明2010-2017年，酒泉市水资源承载能力在Ⅱ级~Ⅲ级之间波动，2018年后，酒泉市的水资源承载力等级转变为Ⅲ级，水资源濒临超载。综合分析认为变异系数法的分析结果更符合酒泉市实际情况。

为探究不同灌溉方式对半干旱区人工林土壤呼吸的影响，以侧柏人工林为研究对象，采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定3种灌溉方式下林地的土壤呼吸速率，分析土壤呼吸变化特征及其对温度和水分的响应机制。结果表明：3种灌溉方式下侧柏人工林的土壤呼吸速率日变化均呈现先升高后降低的单峰变化，不同月份的月均值表现为漫灌[2.07 μmol/(m²?s)]>穴灌[1.65 μmol/(m²?s)]>喷灌[1.36 μmol/(m²?s)]。地表温度、5 cm土壤温度和10 cm土壤含水率与喷灌林地土壤呼吸速率均呈现极显著相关关系(p<0.01)。温度敏感性系数Q ₁₀在1.54～2.34之间，喷灌林地土壤呼吸速率对温度的敏感性高于另外2种灌溉方式。研究结果可为半干旱区人工林调控土壤碳排放，选择适宜的灌溉方式提供参考依据。

为探明垄体构形和灌水量对烤烟伸根期生长发育和水肥利用的影响，2022年进行田间试验，设置5种垄体构形：塘形垄、槽形垄、碟形垄、梯形垄、拱形垄和3个灌水量梯度：低灌水量[I_0.5，0.5 L/（株·次）]、中灌水量[I_1.0，1.0 L/（株·次）]、高灌水量[I_1.5，1.5 L/（株·次）]，分析烤烟伸根期生长发育、烟株水分利用效率及氮、磷、钾累积量状况。结果表明，烟垄构形和灌水量对烤烟伸根期主要农艺性状、各部位生物量、水分利用效率及氮、磷、钾累积量均有极显著影响（P＜0.01），且两因素之间存在极显著的交互效应（P＜0.01）。烟垄构形对烤烟伸根期农艺及水肥利用的影响因灌水量而异。低灌水量条件下，以常规塘形垄农艺及水肥利用表现相对最优；中、高灌水量条件下，以碟形垄农艺及水肥利用表现相对最优。各垄形条件下，烟株主要农艺性状、各部位生物量、及氮、磷、钾累积量与灌水量之间均表现为极显著正相关关系（P＜0.01）。所有处理中，以碟形垄-I_1.5处理烟株伸根期农艺性状最优、叶片及全株生物量最大、水分利用效率和氮、磷、钾累积量最高。灌溉水有限的条件下，塘形垄可有效提高伸根期水分利用效率，是西南烟区应对移栽期干旱的重要栽培方式；灌溉水充足的条件下，碟形垄可有效促进烤烟伸根期生长发育和水肥的高效利用，可作为有水源保障条件下的栽培垄作方式选择。

换能器安装形式的不同会导致同一声道上流速分布不均匀，从而影响超声波流量计的测流精度。为解决这一问题，基于流速—面积法，通过实测与模拟相结合的方法，在矩形渠道上设置换能器V型和Z型2种安装形式，分析换能器安装角度为30°~60°（梯度为5°）超声波流量计的测流精度。试验结果表明，换能器安装形式为V型，安装角度为40°~45°时，流量相对误差值为-0.06，安装形式为Z型，安装角度为40°~45°时，流量相对误差值为-0.09，换能器V型安装形式的测流精度较高。对矩形渠道建立三维模型，通过 CFD模拟不同工况下渠道水流流态与速度分布情况，模拟结果表明，换能器安装角度为60°时，产生直径为5.6 cm漩涡，安装角度为30°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.5 m，安装角度为45°时，进水口到流速均匀分布的距离为0.3 m，产生直径为3 cm漩涡。换能器安装角度为45°时测流段的流速对称且分布均匀，对涡流和流速分布影响较小。

矩形侧堰作为一种量水设施，具有结构简单、造价低廉、安装拆卸方便和精度较高等优点，适用于量大面广的小型渠道及田间进水口的量水。对矩形渠道上6种不同高度的矩形侧堰在6种不同流量下进行试验，获得了矩形渠道矩形侧堰上下游附近水面线，研究了壅水高度、水头损失等水力特性，推导了形式简单、精度较高的流量公式。结果表明，主渠道侧堰附近水面靠近侧堰一侧波动程度较大，主渠道中心线次之，远离侧堰一侧的较稳定；壅水高度和水头损失随堰高度的增加而增加；推导的流量公式最大相对误差绝对值为4.98%，平均相对误差绝对值为4.27%，满足相关标准及灌区量水精度要求。