基于黄土高原区大田耕作土壤的水分入渗试验，建立了Kostiakov二参数入渗模型参数的BP神经网络预测，实现了以土壤基本理化参数为输入变量，Kostiakov二参数模型参数为输出变量的BP预测方法，并分别对二参数模型中的入渗系数k、入渗指数α以及90min累积入渗量H进行了预测值与实测值的精度比较，结果显示对入渗系数k实现BP预测的平均相对误差为6.0823%，入渗指数α的平均相对误差为1.0459%，90min累积入渗量H的平均相对误差为4.9735%，三者的平均相对误差值均在7%以下，预测精度较高，预测效果较好，表明以土壤基本理化参数为输入变量的BP神经网络预测是可行的。研究结果为获取准确的入渗参数提供技术手段，进而为提高农业灌溉水管理水平和灌水效率提供支撑。

针对宁夏同心县枸杞灌溉水资源紧缺的生产实际，采用大田滴灌试验，研究了不同灌溉定额、不同种植方式（覆膜和不覆膜）对枸杞的生长及产量的影响。研究结果表明：1）灌溉定额为1620m3/hm2时，枸杞枝条长度最大；覆膜与不覆膜枸杞枝条生长速度均在开花初期最快；与覆膜相比，不覆膜的枸杞枝条生长速度峰值推迟10天出现；2）覆膜和不覆膜条件下，灌溉定额为1620m3/hm2时叶绿素含量均最高；灌溉定额一定时，覆膜的叶绿素含量高于不覆膜的；3）覆膜和不覆膜条件下，灌溉定额为1620m3/hm2时，枸杞产量均最高；当灌溉定额小于等于1620m3/hm2时，覆膜的产量比不覆膜的高，当灌溉定额大于1620m3/hm2时，覆膜的产量比不覆膜的低；当灌溉定额小于等于1620m3/hm2时，枸杞产量随着灌水量的增加而增加，当灌溉定额大于1620m3/hm2时，枸杞产量随着灌水量的增加而降低，说明过多的灌水不利于枸杞生长。覆膜滴灌条件下，灌溉定额为1620m3/hm2适合在当地枸杞高效节水生产中推广应用。

保水剂的研究多集中于保水性和持水性，关于保水剂对土壤物理性质影响的研究还不多见，因此，本研究选取市场上常见的MP3005KCE、沃特和HG-60三种保水剂，对砂土、壤土和粘土作用能力进行分析。结果表明：①增加三种土壤的水稳性团聚体的比例，增加幅度为HG-60> 沃特> MP3005KCE，其中MP3005KCE对改善砂土和壤土的通气性能较其他两种保水剂明显。② 膨胀率均明显增加(p<0.05)，HG-60> 沃特> MP3005KCE；从膨胀均匀程度来看砂土中MP3005KCE>沃特>HG-60，壤土中沃特>MP3005KCE>HG-60，而粘土中都不均匀；③ 土壤容重均显著降低（p<0.05）且土壤孔隙度均明显增加(p<0.05)，HG-60> 沃特> MP3005KCE；随着保水剂施加的不断增加，土壤的容重逐渐降低，土壤孔隙度逐渐增加；当保水剂的浓度超过0.5%后对土壤容重和孔隙度改善的效果并不明显增加(p>0.05)。为保水剂在干旱区应用过程中提供重要参考价值。

通过大田试验，以灌溉定额（X1）、氮肥量（X2）、磷肥量（X3）、钾肥量（X4）为试验因素，选用4因素10水平的均匀设计，研究水肥耦合对马铃薯干物质生产量的影响。通过逐步回归建立干物质生产量与试验因素的回归模型，结果表明：各因素对马铃薯干物质生产量的影响顺序为：X3＞X1＞X2＞X4；两因素交互作用对马铃薯干物质生产量影响顺序为：X1X2＞X1X4＞X3X4＞X2X3＞X1X3；当X1为1036.27m3/hm2，X2为241.05kg/hm2，X3为166.18kg/hm2, X4为77.60kg/hm2时马铃薯干物质最优生产量为19754.88kg/hm2。

为了寻求贵州烟区膜下滴灌条件下烤烟优质高产的水氮耦合方案，设计不同滴灌量与施氮量处理，观测不同处理对烤烟品质、产量和灌溉水利用效率的影响，计算不同处理膜下滴灌工程的经济效益(国民经济内部收益率，经济净现值，经济效益费用比)，并引入主成分分析方法与熵权系数评价模型，对水氮耦合方案进行优选。结果表明，T5处理为膜下滴灌条件下综合效益最优的水氮处理，熵权评价值为0.934；T6次之；T7最差，熵权值仅为0.611。因此伸根期，旺长期，成熟期滴灌量12mm/次，16mm/次，12mm/次，施氮量75kg/hm2可作为贵州烟区膜下滴灌工程烤烟优质高产的水氮耦合方案。

为了研究微咸水与秸秆还田的综合利用效应，在室内进行一维垂直入渗试验，分析了秸秆还田下不同矿化度对土壤水盐运移分布的影响。结果表明，相同入渗时间下，累积入渗量以矿化度3g/L为分界点随矿化度的升高先增后减，湿润锋的变化规律相似；土壤含水率随矿化度的增加表现出先增后减的趋势，以3g/L和5g/L时土壤保持较高含水率；电导率随矿化度的增加而增加，当矿化度大于3g/L时，微咸水对土柱的淋洗作用不大。

新疆气候干旱与土壤盐碱化并存，是制约新疆农业发展的主要因素，开沟覆膜滴灌技术综合了膜下滴灌技术与开沟技术的优点，理论上可有效治理盐碱地。在开沟覆膜滴灌技术下，设置不同灌水定额与灌水次数，利用试验土槽模拟盐分调控规律，结果表明：（1）第一次合适灌水定额对盐分的淋洗起主要作用，可使土体盐分达到较稳定的状态，盐分也随水分侧向运移，并在土埂表层聚集；（2）灌水定额的增加促进盐分随水分向远离滴头和向深层方向运移，使得覆膜间、覆膜边盐分淋洗的深度增加，脱盐区增加；（3）在灌水定额为20 m3/亩时，可以在滴灌带横向0-23 cm，下部58 cm处迅速形成一个含盐量小于1.5 % 的达标脱盐区，满足当地作物正常出苗，故建议当地可选择20 m3/亩作为第一次灌水洗盐定额。

为了探究南疆核桃树更加适合哪一种微灌灌水方式，以新疆阿克苏地区红旗坡新疆农业大学林果试验基地内7年生核桃树作为研究对象，通过不同灌水方式处理条件下，研究核桃树树干的茎流速率变化规律、土壤水动态分布规律和核桃产量及品质，来对比出较为适合核桃树的灌水方式。结果表明，滴灌灌水方式下土壤水的动态分布形态更加吻合核桃树树根的分布；在滴灌灌水方式下的核桃树树干茎流速率比涌泉灌大11.91%以上，且水分利用率上滴灌相对涌泉灌高了35.71%，总产量要比涌泉灌灌水方式的总产量多35.82%。在品质上，滴灌的核桃脂肪含量达到了68.20%，要比涌泉灌灌水方式下核桃脂肪含量大了2.10%。综合表明滴灌较为适合用于灌溉南疆核桃树。

以美国红提葡萄为试材，根据其在不同生育期的需水规律，以灌水次数、灌水周期、灌水定额为试验因素，对非耕地日光温室葡萄滴灌灌溉制度进行了研究。温室葡萄全生育期为228天，各生育期的灌水定额设有150、300m3/hm2 和450m3/hm2 3个水平，灌溉周期设置16、20和25天3个水平，试验共设6个处理，每个处理3个重复，共设18个试验小区。经过灌水要素的优化选择，在滴灌条件下全生育期内最优平均灌水次数为14次，灌水周期为16天，次均灌水量310.71m3/hm2，适宜灌溉定额4350 m3/hm2，产量达到34900kg/hm2。

针对现代化玻璃温室地表和地下滴灌方式，选择灌水周期和灌水定额为试验因素，开展了辣椒耗水特性试验研究。结果表明，温室条件下，地下滴灌较地表滴灌能节水5%~18%；为了减少辣椒耗水，地表滴灌方式宜缩短灌水周期，地下滴灌方式则宜适当延长灌水周期。温室滴灌条件下，辣椒耗水量组成中，棵间蒸发占主导，棵间蒸发量是日均蒸腾量的1.7~3.0倍，且辣椒日均耗水量可以用日均棵间蒸发量很好地线性表达，同时，辣椒棵间蒸发量也可以用温室内同期水面蒸发量进行线性预估。

通过垄作沟灌的田间灌水试验，用极差分析研究入沟流量、沟宽、沟深、沟底纵坡4个技术参数对灌水质量的影响和研究入沟流量对地面水流特性的影响。研究表明：入沟流量对灌水质量影响最大，其次为沟底纵坡、沟深和沟宽；水流推进时间随着入沟流量的增大逐渐减少，推进速度逐渐加快，水流推进距离与水流推进时间呈幂函数关系，相关程度都大于0.99；水流消退时间随入沟流量的增大逐渐增大，消退速度逐渐减小，尽管水流消退时间与距离也呈幂函数关系，但二者的相关性没有推进过程的好。研究成果对我国入沟流量的相关研究具有一定的参考价值。

基于黄土高原区农田耕作层土壤凋萎含水率的测试资料，建立了主成分分析与BP神经网络相结合土壤凋萎系数预测模型。通过主成分分析法减少了输入层神经元个数, 优化了网络结构, 提高了工作效率。预测值和实测值的相对误差平均值控制在5%以内，在可接受的范围，表明利用土壤基本理化参数预报农田耕作土壤的凋萎含水率是可行的。研究结果在提高传统神经网络的预测精度和收敛速度的同时，可为黄土高原区耕作农田作物用水管理以及促进土壤生产潜力的发挥提供强有力的理论支撑。

土壤的导热系数、比热容和热扩散系数是表征其传热和蓄热的最重要热物性参数，是土壤热性质研究的重要内容。基于准稳态导热理论的平板仪法，对常用砂土的上述3种热物性参数进行了实验研究。结果表明：在土样未到达饱和状态时，导热系数、比热容、热扩散系数均随含水率的增加而增加，从含水率为0%增加到5%时的增幅最大。导热系数和热扩散系数随土壤质地类别和含水率的变化而变化，比热容的大小主要随含水率的变化而变化。平板仪测出的导热系数较热探针测出的值略微偏大，但两种方法测出的误差小于5%的数据占总数的97%，两种方法对土壤的应用等效。

采用Φ20标准蒸发皿的水面蒸发量为控制灌溉参数，研究不同灌水方式（覆膜滴灌、覆膜沟灌和覆膜小畦田灌）对温室环境和番茄生长和灌溉水利用系数的影响。试验结果表明：在秋冬茬口的日光温室内，与膜下沟灌和传统覆膜畦田灌溉比较，覆膜滴灌一定程度降低了温室湿度，保持了土壤水分一直处于较高的水势范围，使番茄产量和灌溉水利用效率达到最高。另外，采用覆膜滴灌时，灌水周期为3天，蒸发皿系数取1.0时，产量和灌溉水利用效率最高，推荐作为该茬口的灌溉制度技术指标。

利用辽源市1980-2011年地下水动态监测数据，采用地质、水文地质学理论和方法，分析研究区地下水动态变化规律，及地下水动态类型。同时运用BP神经网络模型对辽源市地下水水位进行模拟预测。结果表明：1）研究区的地下水动态类型主要有降水入渗—蒸发型、径流型、降水入渗—开采型；2）利用BP神经网络技术建立辽源市地下水位预测模型，预测结果较为理想；3）研究区地下水位多年来呈下降趋势，2006至2012年地下水位下降2m左右。本文通过对辽源市地下水动态特征的研究，为今人们后对辽源市地下水的研究和生产、生活的开采利用提供了科学依据和指导意义。

水资源供需平衡预测分析是喀斯特石漠化治理工作的一项重要内容。以朝营小流域为研究区，以2016年为预测年，对流域内水资源需求及供给能力进行评估预测。通过供需平衡分析，了解供需状况，并针对预测结果提出建议，旨在把握研究区水资源变化动态，对其进行更好开发利用，同时优化配套各项资源，为合理布局相关水利水保工程提供依据和参考

通过建立基于多指标水安全评价模型，设计最佳水安全评价指标体系，得到了更加有效的水安全指数。针对水安全评价中存在信息冗余和评价效果差的问题，利用相关分析与主成分分析相结合的方法，剔除不重要的评价指标，运用熵权法得到2002~2011年建三江水安全最终评价指标中各评价对象的综合得分，即水安全指数。实例分析表明，该方法提高了评价模型的显著性和有效性，且计算过程可以被有效控制，为多指标水安全评价提供了新思路。

针对污水灌溉对作物产生重金属污染的问题，本文在对现有研究成果整理的基础上，分析结果认为：（1）土壤中黏土成份比的增大、土壤粒径的减小、土壤有机质成份的增加和土壤PH值的降低对土壤重金属有效态含量的升高有促进作用；（2）在一定范围内，作物重金属含量与灌溉污水中重金属离子、阴阳离子浓度呈正相关关系，与污水PH呈负相关关系；（3）粮食作物对重金属的富集能力顺序为：水稻>小麦>玉米>大豆，蔬菜作物：叶菜类>花菜类>根茎类>果菜类；作物不同营养部位对重金属的累积大多服从：根>茎>叶>籽的规律。

针对已有地埋式喷头易堵塞问题，创新性地研发了水力直击自旋型地埋式自升降喷头。该喷头可直接埋入土中，不影响耕作；同时，喷头直接使用水力推动偏向侧板推动旋转，无任何附件设备，而且偏向侧板位于喷头流道的外面，可很好避免各类潜在的内部堵塞。已有示范工程的应用结果表明，该设备能够满足喷灌工程建设和使用要求，运行稳定，使用方便，经济合理，经久耐用。

为了解网式过滤器内部流场特性，分别采用Fluent软件提供的Standard k-ε、RNG k-ε及?Realizable k-ε模型同多孔介质阶跃模型耦合计算，通过物理试验与计算结果对比，确定了Realizable k-ε模型与多孔介质阶跃模型能更好地模拟网式过滤器中的流场。在此基础上，分析了该过滤器的内部流场，指出排污口固体边界和出水口边界条件对该过滤器的速度流场和压强场分布规律影响很大；滤网内、外侧的水流流速沿X轴分布不均匀，从而影响了网式过滤器的过滤效率及使用寿命，其结构型式有待进一步研究。

常用的时序灌溉控制器，可以通过灌水调节比例的设定，将其变成智能的灌溉控制器系统。灌水调节比例可根据现场作物的实际需水量计算后得到的。根据联合国粮农组织推荐的参考作物蒸腾量ET0，作物生长阶段的作物需水综合系数Kc，通过计算公式(2)得到作物的实时的需水量ETp。通过这个实时的需水量对应要求的灌水时间Tr’与设定在控制器上的原来设定是作物需水量的灌水时间Tr对比计算出调整的比例p，来实现智能化灌溉，完成灌溉控制系统的改造。这就是一种智能化灌溉控制系统的实现方式。

我国大田的喷灌系统通常选用移动式或者半固定式喷灌系统，这类系统节水效果好且整体投资较省，但对移动劳动力需求大，强度高。当下我国农村劳动力外出务工普遍，留守劳力难以完成这项工作，且雇工成本较高，阻碍了该类系统的大面积推广应用。针对这一问题，创新性地研发了快速连接承插型卷管式可移动喷灌设备，以滚动代替平动、以整体输水管道代替续接输水管道，安装使用效率高，大量节约劳动力，节水效果好。

提高农业用水信息化发展水平是提高水资源利用效率和效益，实现水资源优化配置的重要途径。以内蒙古巴彦淖尔市磴口县灌溉示范区为例，在分析该地区农业用水信息化发展现状的基础上，探讨了灌区农业用水信息化发展存在的问题，从基础设施建设、基础数据的获取能力、信息传输及网络结构的构建、自动化控制设备布置、信息化运行与管理等方面提出相应的对策与建议，为河套灌区农业用水信息化的发展提供决策依据。

为了解高效节水技术在推行过程中诸多因素对其的影响程度，选取影响农业节水技术推广的三个关键因素，9项具体指标建立多元线性回归模型，分析各影响因素指标对农业高效节水面积变动的弹性。分析结果显示农业用水资源量、高效节水财政投入、农民人均纯收入和农业用水价格是高效节水技术推行的主要影响因素。

从水资源管理面临的形势出发，进一步梳理合同节水管理模式的概念、内涵，总结目前国外有关合同节水管理应用的三种主要模式：节水量保证模式、节水效益分享模式和节水服务托管模式。分别以三种模式应用的典型案例美国、东欧亚美尼亚、阿曼等国家合同节水项目进行分析，总结其发展经验，并结合国内外合同能源管理模式发展现状，提出我国发展合同节水管理的建议。

以水资源视角下的新疆经济-生态-社会系统耦合协调为研究对象，通过构建水资源-经济-生态-社会系统耦合评价指标体系，对2001-2014年水资源-经济-生态-社会系统进行耦合协调性定量评价和分析。结果表明，2001-2014年新疆水资源-经济-生态-社会系统中的经济系统和社会系统效益指数极速增长，水资源系统和生态系统效益指数平稳波动；全系统耦合度整体处于颉顽阶段，耦合协调性整体属于勉强协调型，其中耦合度指数值略高于耦合协调度值，并且呈现耦合系统越多，耦合度、耦合协调度越低态势。

随着节水灌溉理论研究的深入，节水灌溉技术也得到广泛发展和利用，尤其我国水资源短缺、空间分布不合理，开发和示范推广节水灌溉具有重要的现实意义。根据国内外相关理论和技术的研究，在总结诸多研究成果的基础上，介绍了国内当前使用的节水灌溉技术，包括膜下滴灌、痕量灌溉和微润灌溉，分析这些灌溉技术的优缺点，并对未来节水灌溉技术的发展趋势进行展望。

介绍了果树调亏灌溉的基本概念，分析了调亏灌溉技术与果树生长生理生态指标、果实产量和品质及其水分利用效率的相互关系，综述了目前国内外调亏灌溉技术在果树栽培上的应用，提出了果树调亏灌溉研究需进一步解决的问题。最后对调亏灌溉技术的应用前景进行了展望。

针对东莞降雨集中、水质性缺水严重的特点，建设雨水集蓄和水循环利用工程，采取雨水集蓄、管道输水、水肥一体化、喷滴灌、水循环利用等系列节水灌溉措施，节约水量供生态用水，同时减少面源污染排放，改善生态环境。通过补贴节水工程经费，促进农业节水，形成农业节水补偿生态公益用水，政府补偿农业节水的生态型节水补偿模式。实践证明，该模式可节水60%-90%，增产12.6%-18%，缓解了降雨集中、污水灌溉和农业面源污染物排放问题，实现了清洁灌溉、减少了环境污染。

依据1981-2012年灌区气象监测数据，基于penman修正公式建立作物需水量数学模型，预测大型引黄灌区作物需水量，研究作物需水量与各气象因子之间的关系。研究结果表明；灌区主要作物的生育期需水量年内变化特点比较明确，其中小麦年内需水量最大值在5月份，棉花和玉米的年内需水量最大值在7、8月份；灌区主要作物需水量变化周期均在20年和15年出现波动，具有较好的一致性；各气象因子对作物需水量的影响顺序为：平均风速>平均相对湿度>日照时数>平均气温，其中平均风速的影响权重高达76.48%，是作物需水量的最主要影响因素。