为探寻盐渍土土壤孔隙结构与盐分的关系，试验选取六个不同盐分水平（S1：ECe=1.51 dS m-1；S2： ECe=4.33 dS m-1；S3： ECe=15.33 dS m-1；S4： ECe=21.31 dS m-1；S5： ECe=28.89 dS m-1；S6：ECe=54.92 dS m-1）的地块，利用Φ50mm×50mm的PVC管分别采集土样并应用Discovery CT750 HD对每个土柱以0.63mm间隔分层进行扫描。通过观察获取的连续CT土壤切片以及采用python编程调用Arcgis10.1中相应的模块处理并提取出土壤孔隙结构的参数进行分析。结果表明土壤盐分影响孔隙的形成和分布，具体而言，尽管不同盐分水平的土壤孔隙度具有相似的变化趋势，即土层深度大于35 mm的孔隙度值明显小于其表层或中间深度的，但当土壤盐分增加到一定程度时（ECe=54.92 dS m-1），土壤孔隙度出现非常显著的降低；土壤孔隙的成圆率表现为S6最大、S1最小；而整体的土壤孔隙数以及层间土壤孔隙数随着盐分水平的提高先增加后减小：较高盐分（S4、S5）条件下的土壤孔隙数较大，非盐渍土的S2处理孔隙数最多，高盐条件下（S6）的土壤孔隙数最少。

利用鄱阳湖流域赣抚平原灌区2011年晚稻种植期间观测的涡度相关通量数据，定量分析了WPL校正以及3种坐标轴旋转方法对稻田生态系统摩擦风速和湍流通量的影响，结果表明：WPL校正对CO2通量与潜热通量有显著影响。与原始数据计算相比，经WPL校正可使CO2通量减小11%，潜热通量增大5.5%，即通过WPL校正可使稻田能量闭合度提高5%左右。DR对晚稻下垫面的摩擦风速u*影响最小，而PF对u*的影响最大，但DR、TR和PF之间的差别并不大（＜1%）。倾斜校正使得湍流通量的绝对值趋于变小，且对动量通量的影响最大。对于下垫面平坦、均质的稻田，推荐采用DR对其通量数据进行倾斜校正。

为解决西北干旱和半干旱地区粗放的冬油菜种植栽培模式和低温条件造成的出苗率低和苗期不能健康生长的问题。通过3年（2013—2014、2014—2015和2015—2016年）田间试验设置平作不覆膜（CK）、平作全覆膜（T1）、垄沟均不覆膜（T2）、垄覆膜沟不覆膜（T3）、连垄不覆膜（T4）和连垄覆膜（T5）6个处理，研究不同种植和覆膜方式对0~30 cm土层的土壤含水率、5 cm和10 cm土层的土壤温度、冬油菜出苗率和苗期生长、生理状况的影响。结果表明，T1处理5 cm和10 cm土层的土壤温度最高，T5处理0~30 cm土层的土壤含水率最高。T5处理与CK相比，0~30 cm土层的土壤含水率增加19.8~28.0%， 5 cm和10 cm土层的土壤温度分别提高3.1~3.3°C和2.9~3.2°C。3年T5处理冬油菜的出苗率最高，T5处理冬油菜的出苗率与CK相比增加61.9~130.8%，T1处理略低于T5处理，二者差异不显著，T3处理冬油菜的出苗率在温度和降水均较适宜年份与T1和T5处理差异不显著，而在低温少雨年份，其出苗率显著小于T1和T5处理。3年T5处理冬油菜的株高、单株叶片数、地上部干物质量和叶绿素含量均最大，分别比CK增加63.9~113.2%、33.3~47.5%、52.9~77.6%和43.8~66.7%；3年T5处理冬油菜的丙二醛和脯氨酸含量均最小，分别比CK降低54.2~70.8%和34.6~43.7%。因此，连垄覆膜T5处理在不同的气候年型下，均能有效提高冬油菜的出苗率，促进冬油菜壮苗的形成，是较优的冬油菜种植和覆膜方式。

河套灌区是全国受土壤盐渍化危害最为严重的地区之一。利用土柱试验和微区试验，研究了不同盐分条件下向日葵的根系分布，建立了基于根系总吸收面积和根长密度的两种根系分布函数（RAA函数和RLD函数），并利用HYDRUS-1D软件对微区试验土壤含水率进行动态模拟，以评价分别应用RAA函数、RLD函数、Zuo函数和Ning函数这四种不同根系分布函数计算根系吸水速率的准确性。结果表明，应用RAA函数的土壤含水率模拟准确性在不同的盐分条件下均最优。尤其在受轻度盐分胁迫时，RAA函数较其他三种根系分布函数具有明显的优势。此外，本文还通过HYDRUS-1D软件计算得到向日葵逐日根系吸水量，表明在向日葵全生育期内盐分胁迫对根系吸水始终具有抑制作用，但是向日葵根系的耐盐性随生育期的推进而提升，盐分的抑制作用逐渐减弱。

在滨海盐碱化地区，随着农村社会经济发展水平提高和城镇化速度加快，村庄废弃宅基地越来越多，急需整理复垦为耕地。论文通过田间试验研究，分析了村庄宅基地复垦前后土壤理化性质的变化情况，结果表明，复垦能明显降低耕作层土壤容重和增加宅基地土壤的入渗能力，特别是0-20cm土层的土壤容重明显减小，土壤饱和导水率比复垦前增大了约10倍；复垦模式I和复垦模式II均能显著提高土壤有机质含量和土壤微生物含量，降低土壤含盐量，提高土壤肥力；复垦模式II中，种植玉米的复垦土壤盐分降低最为明显，土壤微生物含量增大程度排序为番茄>玉米>茄子，种植番茄和玉米的复垦土壤中有机质含量提高较多。该研究可为滨海地区的宅基地复垦提供一定的理论依据。

为了探索秸秆不同还田方式在土壤改良、土壤培肥及作物产量方面的作用，通过大田小区试验，研究土壤在分别施用秸秆生物炭和秸秆后，土壤含水率、土壤温度、土壤PH值及电导率，土壤有机质和速效养分在玉米整个生育期的变化规律并比较玉米产量情况。结果表明，施用生物炭提高耕层土壤含水率，相比对照，土壤含水率在三叶期和成熟期差异显著，秸秆还田在三叶期、拔节期和抽雄期提高耕层土壤土壤含水率且高于生物炭处理，与对照相比 三叶期土壤含水率增幅最大，，0-10cm和10-20cm土壤深度增幅分别为：12.24%和14.17%，在灌浆期和成熟期，秸秆还田降低耕层土壤含水率，其中，0-10cm和10-20cm土壤深度土壤含水率最大降幅分别为：-12.27%和-9.35%；生物炭和秸秆还田，在三叶期对土壤温度影响较小，没有明显的规律，在后面的生育期表现为不同的规律，生物炭在拔节期提高土壤温度，其余玉米生育期均表现为降低作用，秸秆还田在以后的生育期均表现为升温作用；生物炭和秸秆还田降低耕层土壤PH值增大耕层土壤电导率，各处理在玉米不同生育期土壤PH值从大到小依次为：B0、B15、BJ，电导率从大到小依次为：B15、BJ、B0；两种秸秆还田方式提高耕层土壤有机质和速效养分含量，各处理耕层土壤解碱氮、速效钾、有机质和有效磷含量在三叶期和拔节期，从大到小均为：BJ、B15、B0，在抽雄期、灌浆期和成熟期，从大到小均为：B15、BJ、B0；相比对照，生物炭和秸秆还田显著提高玉米产量，分别增产：19.27%和8.1%，生物炭处理相比秸秆还田增幅达到10.3%，差异显著。综上所述，生物炭和秸秆还田能够改善土壤，培肥土壤，增加作物产量，为秸秆及生物炭广泛推广并利用提供理论基础，秸秆还田可在玉米生育后期适量追肥灌水，以达到产量最大化。

为探明长期免耕和深松对土壤物理特征的影响，在长期定位试验中分层（0-10cm，10-20cm...90-100cm）采取环刀土壤样品，测定了0-100cm不同土层的土壤容重、土壤持水能力、供水能力、田间持水量、饱和含水量及有效含水量等。结果表明：随土层的加深，土壤容重表现为先降后增再趋于稳定，土壤持水能力表现为先降低再增加的趋势，土壤供水能力表现为先增加再降低再增加而趋于平缓，田间持水量表现为逐渐降低再增加的趋势，土壤有效水则表现为先增加后降低而趋于稳定的趋势。深松处理40cm以上土层的土壤容重相对较低，在20-50cm土层的持水能力最强，而在60-80cm土层，其持水能力却最低。在0-10cm和40-80cm土层，土壤供水能力表现为：免耕 > 深松 > 常规耕作。在20-40cm和80-90cm土层中，仍以深松处理的供水能力较强。在0-10cm土层中，各处理的饱和含水量和田间持水量均表现为：免耕 > 深松 > 常规耕作；在20-50cm土层，深松 > 免耕 > 常规耕作；在50-80cm土层，免耕 > 深松 > 常规耕作；在80cm土层以下，深松 > 免耕 > 常规耕作。免耕处理0-10cm土层的土壤有效水含量明显高于其他处理，而在10-50cm土层，深松处理最高。

通过对樱桃树一个生长期内6种农艺措施的对比研究，探究不同农艺措施下土壤水分和温度的变化规律及对樱桃树生长的影响，对6种农艺措施做出综合评价，以期为京郊地区果园应用合理的农艺措施提供借鉴。研究表明：0-80cm深度上的土壤温度平均值表现为：塑料地膜（D）＞园艺地布（B）＞PAM+保水剂（PS）＞秸秆覆膜（JB）＞液体地膜（Y）＞对照（CK）＞枝条覆盖（Z）；土壤0-80cm的贮水量大小依次为：秸秆覆膜＞PAM+保水剂＞园艺地布＞塑料地膜＞液体地膜＞枝条覆盖＞对照；京郊果园适用性最好的农艺措施依次为：PAM+保水剂＞秸秆覆膜＞园艺地布＞塑料地膜＞液体地膜＞枝条覆盖，但考虑农艺措施的经济成本，认为园艺地布更有利于推广。

环渤海低平原区水资源匮乏，土壤瘠薄盐碱，制约着粮食的高产，亟需构建“中低产区增产、节水”的技术措施。在夏玉米生长季，选择不同类型控失肥并设置不同控失肥施肥比例，研究在雨养条件下控失肥对夏玉米产量及产量构成的影响，以期为环渤海低平原区粮食的节水、增产提供新思路。研究结果表明：（1）在保证N和P2O5施肥量同当地施肥量基本一致、相同雨养条件下，施用控失肥夏玉米产量提高了11-17%；且不同类型控失肥对夏玉米产量没有显著影响；控失肥一次性作底肥为施入，夏玉米增产10%-11%，但可以减少了追肥的劳动力。（2）环渤海低平原区夏玉米为补充灌溉，在干旱和正常年份，夏玉米即使不进行灌溉，仅施用控失肥替代常规肥料，也能获得高产。（3）控失肥可以显著提高肥料农学效率。与当地常规施肥处理相比，夏玉米控失肥处理N和P的肥料农学效率分别提高了308%和432%。

为揭示水稻株高在不同旱涝交替胁迫下的生长规律，建立理想的水稻株高生长模型，为进一步利用灌溉调控方式协调群体光合效率和抗风抗倒伏性能以及产量结构提供参考。在水稻分蘖期（Tillering stage，T）和拔节期（Jointing stage，S）均设置涝-轻旱（Light drought stress, LD）和涝-重旱（Heavy drought stress，HD）两个旱涝交替胁迫处理，因此本试验共有四个旱涝交替胁迫处理，分别为分蘖期涝-轻旱处理（T-LD），分蘖期涝-中旱处理（T-HD），拔节期涝-轻旱处理（J-LD）和拔节期涝-重旱处理（J-HD），其中分蘖期涝处理保持10cm水深，拔节期涝处理保持15cm水深；同时浅水勤灌（CK，整个生育期维持5cm水深）处理为对照。本研究运用Logistic，Gompertz与Von Bertalanffy三种非线性模型对上述五个灌溉处理的水稻株高进行模拟。三种模型均能模拟旱涝交替胁迫下粳稻的生长曲线，但 Logistic 生长模型拟合优度更高，与实测值更接近；通过进一步分析拟合参数发现，三种非线性生长模型对于模拟对照以及分蘖期旱涝交替胁迫(CK，T-LD和T-HD)处理下粳稻的株高生长变化显著优于拔节期旱涝交替胁迫处理（SFLD和SFHD）；经过对Logistic生长模型一次求导得出的生长速率变化趋势可知，T-LD和T-HD处理最终株高显著高于CK, J-LD和J-HD处理，这与生育阶段后期T-LD和T-HD处理较大的生长速率有关，这标明分蘖期旱涝交替胁迫能够引起后期株高的补偿生长。不同时期的旱涝交替胁迫处理对于株高生长有着显著影响；Logistics 模型更适合分蘖期旱涝交替胁迫处理下株高生长规律；综上我们认为通过灌溉调控能够调节粳稻株高生长，Logistics 模型可有效模拟不同旱涝交替胁迫处理下株高生长变化规律，可为依据灌溉方法提高作物抗风抗倒伏性能提供参考。

芍陂灌溉工程创建于春秋中期楚庄王时期，由当时的楚国令尹孙叔敖创建，至今已经发挥了2600余年的功效，是一座引、蓄、灌、排较为完整的陂塘型灌溉工程，主要由引水渠、陂堤、灌溉口门、闸坝、渠道等组成。本文在介绍芍陂的创建、工程体系构成的基础上，阐释芍陂的价值意义所在。

以宁夏惠农灌域某个300ha的典型灌排单元为例，利用修改后的干旱区绿洲散耗型水文模型模拟水分收支，并计算两个灌溉用水效率指标（腾发量占净入流量比例和出流量占净入流量比例）随尺度变化规律，结果表明：（1）研究区以旱作为主，加之降雨较少，地表排水占土壤和地表水支出量的6.6%，重复利用水量占净入流量比例为9.7%；（2）腾发量占净入流量比例随尺度增大而增大，出流量占净入流量比例随着尺度增大而减小，种植结构的空间差异（水稻面积增加）对该尺度效应有负面影响，原因是水稻排水量相对较大使得用水效率降低；（3）由于回归水重复利用量相对偏少，用水效率随尺度提升效果有限，从单个地块提升到四个地块，腾发量占净入流量比例提升6.4%。

根据内蒙古自治区河套灌区解放闸灌域多年遥感蒸散发数据（2000-2014），分析了农田实际蒸散发年际变化、空间分布特征以及其与地下水埋深的相关性。结合水量平衡模型对灌域灌溉用水效率进行了评价，同时对大型灌区续建配套及节水改造以来灌域水循环要素年际变化进行了统计分析。结果表明：解放闸灌域农田蒸散发量年际变化呈增加趋势，多年平均蒸散发量为8.56亿m3（597.30mm）； 2000、2003、2006、2009、2012和2014年农田蒸散在空间上表现为西部和东北部区域高于其它区域，其空间差异性并未随时间发生明显变化，与地下水埋深空间分布特征相似，蒸散发高值区域发生在地下水埋深较浅区域，潜水蒸发对农田蒸散发量影响不可忽视。节水改造实施以来，灌域净灌溉引水量有所减少，灌溉水利用系数得到提高，地下水位由1.76m降到2.16m，由此表明了节水改造对该地区生态环境改变的积极影响。

为深入探究沟灌覆膜条件下土壤水分运动规律及其转化机理，利用了稳定氢氧同位素技术分析了土壤水和膜下凝结水的同位素分布特征。表明，膜下凝结水富集18O，富集程度明显高于由表层土壤蒸发而富集的重同位素；膜下表层土壤蒸发后凝结于膜下形成水珠的过程经历了重同位素贫化后再富集，之后凝结水发生二次蒸发，重同位素再次富集；覆膜沟灌下土壤水氧同位素随土壤深度呈梯度分布，垄上富集18O比沟中显著；沟中蒸发前缘发生在0-10cm土层，土壤水直接以水汽分子形式扩散到大气中；垄上蒸发前缘主要发生在10-20cm土层，蒸发水汽分子通过土壤孔隙向上扩散，部分水汽分子被0-10cm的土壤水吸附并与其水分子发生交换进而扩散到土壤表面。

分析和估算内蒙古河套灌区农业灌溉资源型节水潜力具有重要意义。以作物需水量为基础，考虑有效降水补给、农业灌溉水在输水过程和田间中的损失等因素，建立河套灌区农业灌溉资源型节水潜力估算公式。根据目前河套灌区作物种植结构和所实施的节水灌溉技术，分别估算得到2020年和2030年作物灌溉需水量和农业灌溉资源型节水潜力值。研究结果可为提高河套灌区农业水资源利用效率提供参考。

采用测桶移位受淹试验的方法，研究水稻在拔节孕穗期淹水逆境下生理性状、光合特性和产量要素的响应特征。结果表明，淹水深度占株高2/4的各处理略有增产，淹水深度占株高3/4和没顶淹水的处理随淹水历时增加减产程度加剧。没顶淹水9d处理水稻株高增长加快，出水后株高高于对照组约10 cm。在水稻光合特性反应方面，淹水深度占株高2/4处理的叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度在各处理中最大，各淹水处理光合指标表现为：2/4 h>对照组>3/4 h>4/4 h。就产量要素方面而言，拔节孕穗期内淹水导致水稻结实率降低、穗长变短、秕粒数和干物质重增加。根据淹水试验资料，建立了水稻分蘖期淹水胁迫条件产量损失预测模型，其中以Ry = -0.0008 SSW + 1.1221最为适用。水稻对拔节孕穗期短期淹水有一定的适应能力，以淹水历时9天减产10 %为限，水稻在拔节孕穗期的蓄滞雨洪深度上限为40~50 cm。研究成果可为洪涝灾害管理、灾害损失快速评估及排水标准提供参考。

为缓解干旱区水资源短缺，提高作物的水分利用效率,本文以武威地区春小麦为研究对象，通过控制不同生育期计划湿润层深度来实现根区土壤水分的垂向调节，研究根区土壤水分垂向调控对春小麦水分利用的影响。结果表明：通过控制不同生育期计划湿润层深度可以实现对根区土壤水分分布及作物根系分布的调控，也会对土壤水的吸收、利用造成较大影响。以灌溉水利用效率为衡量指标，来评价各处理节水效果，最优调控方案为：灌水下限为65%田间持水量，苗期计划湿润层深度为40 cm，拔节期计划湿润层深度为50 cm，抽穗期至成熟期的计划湿润层深度为60 cm。

容积效率决定了水动比例注入泵的混合精度。以周期流量为基础，进行三种比例注入泵的水力性能试验，提出比例注入泵驱动腔和抽液腔的容积效率计算公式，并分析比较三种比例注入泵的两腔体的容积效率与压差关系。结果表明，活塞运动频率随压差增大而增大并趋于平缓，驱动腔容积效率随压差增大而降低，抽液腔容积效率基本不受压差影响。同压差下，国内比例注入泵两腔体容积效率偏低，且在0.06MPa后驱动腔容积效率降幅增大，低比例区抽液腔容积效率较低。

土壤入渗特性及田面糙率系数随着耕作、灌水、农作物生长等作用呈现周期性变化规律，本研究以泾惠渠灌区夏玉米—冬小麦轮作试验为基础，分析了不同灌季条件下土壤入渗模型参数值以及田面综合糙率系数的时间变异程度，并利用WinSRFR4.1软件对灌水过程及灌水效果的影响进行了模拟分析。结果表明，在一个轮作周期内，土壤入渗参数值以及田面糙率系数均呈现中等变异程度，这种时间变异性对灌水过程及灌水质量均影响显著，在优化灌水技术参数时，应充分考虑这种时间变异性。

灌水延续时间是确定灌水率进而影响渠道断面大小等工程规模的重要依据。利用天津农学院灌溉试验基地2008年和2009年二个年度冬小麦试验资料率定和检验作物水模型，以作物水模型为依据，以灌溉效益最大为目标，建立了灌溉制度优化模型；采用模式法和外推法，分析确定了考虑灌水延续时间（10天、15天及20天）与不考虑灌水延续时间两种情况下的最优灌水时间和相应的作物产量。结果表明：不考虑灌水延续时间时，小麦的产量和效益随着灌水次数的增加而增加，并随着灌水次数的增加，相邻两次最优灌水时间间隔明显减小；考虑灌水延续时间确定的优化灌水时间，较常规不考虑灌水延续时间确定的最优灌水时间有明显地提前或延后现象；在有限供水条件下，考虑灌水延续时间进行灌溉制度优化可增加灌区总产量，因此，确定优化灌溉制度时应该考虑灌水延续时间。

为探究水分胁迫和斜发沸石对花生叶片光合特性及水分利用的影响规律，利用滑动遮雨棚开展了花生的盆栽试验。结果表明，重度水分胁迫下，土壤中施用斜发沸石能够暂时缓解花生午间土壤水分胁迫，降低花生萎蔫的风险，减少花生叶片午间净光合速率（Pn）、气孔导度（gs）和蒸腾速率（Tr）降低幅度；中度水分胁迫和斜发沸石施用能够降低花生叶片蒸腾速率，通过叶片自身抗旱保护调节机制提高花生叶片净光合速率，使得叶片水分利用效率最大化，弥补水分胁迫对花生造成减产损失；轻度水分胁迫下，斜发沸石的施用能够改善花生生长环境，提高花生叶片净光合速率和蒸腾速率，最终提高叶片水分利用效率。中度水分胁迫和斜发沸石应用花生叶片水分利用效率最高，且斜发沸石补偿作用最明显。

以甘肃省武威市民勤县为例，构建了以单方水效益期望值最大为目标的分式两阶段随机规划模型对地区5种主要作物进行种植结构优化，该模型可以在满足粮食安全基础上得到不同水文年不同可用水量下的作物种植结构。比较优化结果与现状水平年种植结构下的指标，现状种植面积比优化结果种植面积多出52.53%，耗水量多出38.58%，但现状水平年的种植收益比优化结果少了0.39亿元，单方水效益低1.59元/m3。优化结果充分满足了作物的灌溉需求，极大提高了农业生产的用水效率，为民勤县以及类似灌区作物种植结构优化提供了理论依据与决策支持。

通过两年测坑试验，对比分析不同生育阶段、不同程度水分亏缺对冬小麦生长发育、耗水特性及产量形成的影响。结果表明：任一生育阶段的重度水分亏缺均不利于冬小麦LAI的正常生长，其籽粒产量和耗水量同样较低。分蘖数减少是冬小麦LAI在拔节末期达到极大值后迅速降低的主要原因。冬小麦各受旱处理的最大减产率和耗水量变幅分别约为53.02%和44.44%（S1）、50.14%和26.52%(S2)。综合考虑籽粒产量和WUE，本试验推荐冬小麦苗期、拔节期、抽穗期、灌浆期的适宜灌溉控制下限标准（占田持%）分别为45%、55%、70%、65%，且在生产中尽量避免出现长期连续干旱现象。

确定需要采集灌溉信息的合理数据量是根据已知灌溉信息准确预测未知灌溉过程，实现对地面灌溉全过程智能控制和管理的首要问题。基于贝叶斯统计方法，以借助灌溉模型所得的水流推进过程模拟值与实测值之间的平均相对误差为随机变量，基于50个典型田块的实测信息估算其先验分布，再结合样本及统计模型（似然函数），导出后验分布，计算出随机变量的95%置信区间，从而从理论上论证对地面灌溉过程进行智能控制需采用的能够准确估算入渗参数并预测灌溉全过程的合理数据量。

伴随着饲草地建设规模的迅猛发展，认识和研究紫花苜蓿越冬期抗寒机理，已经成为草原牧区研究热点之一。研究以大田种植苜蓿为试验平台，以不同的春灌水量作为试验处理，测定苜蓿返青期根系的抗寒性生理指标及最终产量等生命信息，分析其变化，并对春灌提高苜蓿返青期抗寒性的作用进行深入研究。根据试验结果，初步确定春灌灌水量采用中水量灌溉为较优模式。

为解决双环入渗仪只能测定原状土的渗透速度，而无法测定原状土入渗湿润锋的运移规律和入渗过程中不同高度的土壤水分含量等问题，提出了一种基于频域反射法土壤水分传感器测量原状土入渗湿润锋运移规律和不同高度土壤水分含量的方法，采用arduino mega 2560单片机开发板采集土壤水分传感器检测得到的数值，设计了圆盘式底座的原状土入渗性能检测装置，土壤水分传感器安装在检测装置上，arduino mega 2560单片机开发板能够根据检测得到的数据判定原状土入渗湿润锋的运移的位置，并根据控制策略驱动检测装置，使土壤水分传感器进入下一位置进行检测，也能够对原状土入渗过程中不同位置的土壤水分含量进行连续检测。为研究原状土的入渗过程中湿润锋的运移规律和水分迁移提供参考。

借鉴弯道环流现象设计新型迷宫型流道，提取流道中的关键参数，设计水力性能及抗堵性能的正交实验，采用CFD方法进行模拟计算得到结果。利用正交实验得到的2个目标函数，采用多目标粒子群算法求解新型流道的水力性能和抗堵性能的非劣解集。结果表明，在正交实验的基础上采用多目标粒子群算法，不仅验证了正交实验的正确性，还细化了参数，得到具有良好水力性能和抗堵性能的最优灌水器结构。

保水剂作为一种重要的非工程节水材料，已在旱地农业生产中得到了广泛应用，但适用于保水剂应用条件下的土壤水分运移模型还不多见。本文对保水剂应用条件下的土壤水力参数进行了重新定义，将非饱和扩散率D(θ)及非饱和导水率K(θ)分别表示为时变函数形式D(θ,t)和K(θ,t)，在前人研究的基础上，对保水剂施入土壤中的时间和试验进行时间进行了统一，提出了适用于保水剂应用条件下的土壤水分运移模型构建方法及其源汇项求解方法，同时设置了数值试验对源汇项求解方法进行了检验。结果表明：时间步长、土壤层状性及边界条件对源汇项求解方法稳定性的影响较小，而时间间隔、水力参数、测试误差和仪器精度对稳定性的影响较大。

根据内蒙古河套灌区解放闸灌域2006-2013年8年水文、气象以及地下水资料，应用水量平衡对灌域实施节水后作物生育期内区域耗水、地下水贡献及水均衡变化进行了定量研究。研究结果表明2006至2013年作物生育期内灌域约有80%左右的地区地下水埋深呈增大趋势。在一定范围内，灌区水量输入（灌溉与降水之和）减少会明显使得灌域蒸散发减少。在实施节水灌溉的背景下，地下水对蒸散发的贡献率则呈一定幅度的上升趋势，8年平均地下水贡献率达到34%。灌区节水引起的地下水位下降及地下水对耗水贡献的改变将改变农业产出及灌区生态环境。

采用AcrEngine 作为开发平台，建立了灌区水资源优化配置决策支持系统。该系统包含数据库、模型库、方法库以及人机交互界面。其中模型库中包含水库优化调度模型和渠系工作制度优化模型。其中水库优化调度模型以年总引水量最大为总目标，以各水库月引水量之和最大为阶段目标，考虑库容约束、引水量约束、引水沟过流限制、水库库容瞬时约束以及非负约束5个约束条件。渠系工作制度优化模型是建立在3个目标函数基础上的多目标优化模型，即上级渠道流量波动最小、渠道渗漏损失最小、配水量与需水量的差值最小，同时考虑配水连续性、配水量、流量以及灌溉可供水量4个约束条件。以蜻蛉河灌区为例，优化结果表明水库优化调度模型可以解决多水库向单一水库引水问题，模型可得到不同频率下水库优化调度方案，优化结果合理。渠系工作制度优化模型能很好的解决云南高原灌区灌溉系统的渠系配水问题，缩短了渠系运行时间，提高了渠系运行的稳定性，减少了渠系渗漏损失，使得灌溉供需更加平衡。基于AcrEngine平台建立的水土资源优化配置支持系统，解决了水源优化调度以及山丘区渠系调水配水不合理的问题，提高了云南高原灌区灌溉用水管理水平，并为抗旱减灾提供了决策支持。

以内蒙古河套灌区解放闸灌域为典型研究区，构建基于能量平衡原理的单层遥感蒸散发模型，利用2014年Terra和Aqua卫星的MODIS标准陆地产品模拟蒸散发时空分布，分别探讨将遥感蒸散发模型由卫星过境时刻的瞬时值扩展到日蒸散发的尺度提升方法，以及由未受云层遮挡的日蒸散发扩展到全年的尺度提升方法。由瞬时到日的尺度提升采用日内代表性参数法，避免了对气象数据进行降尺度带来的误差及由瞬时蒸散发到日蒸散发尺度提升过程中的误差，由日到全年的尺度提升采用逐象元插值的方法，使遥感数据的利用得到最大化。

采用井渠结合是河套灌区缓解农业用水供需矛盾，控制土壤盐碱化的重要措施。通过合理开发利用地下水进行农业灌溉，可高效利用地下水，适当降低地下水位，减少无效蒸发，降低土壤盐碱化，达到节水抑盐的目的。河套灌区水文地质条件十分复杂，确定合理的井渠结合区分布和面积成为研究重点和难点。本文综合分析了河套灌区大量的水文地质和水化学资料，并结合河套灌区地下水矿化度分区图，确定了三种矿化度开采上限条件下，井渠结合可开采利用区的分布及面积。结果表明，当灌溉用水矿化度上限分别为3g/L、2.5g/L、2g/L时，得到相应的可开采区域控制面积分别为954万亩、710万亩和555万亩，并给出了相应条件下井渠结合区的分布范围。

土壤盐碱化是制约灌区可持续发展的重要因素之一。基于遥感和GIS技术，利用Landsat TM/ETM数据，分析了内蒙古河套灌区1987-2014年土地盐碱化时空演变，并结合区域气象、水文、灌排等资料，对盐碱化驱动因素进行分析。结果表明，近30年来河套灌区盐碱地经历了萎缩-缓慢扩张-萎缩3个阶段，但总体呈现缩减趋势。从空间分布来看，1987-2006年，在灌区西南部-中部大部-东北部形成盐碱地分布集中带，且集中带经历了从萎缩到逐步扩张的过程；2006年以后，大片盐碱地呈现碎片化趋势。灌区盐碱化主要驱动因素为排灌比、平均地下水埋深和蒸发量。

从感潮河段取水时，其保证率受潮汐影响显著。根据钱塘江河口潮水位、含氯度和含沙量的变化特点，提出了综合保证率计算方法。以实测资料为基础，建立了钱塘江四格与固定水文站七堡的水位、含氯度的相关关系，插补延长了四格1997-2008年长系列水位、含氯度资料，分析得到从四格取水水位大于3.12m的保证率为93%，含氯度不大于250mg/L的保证率为84%；通过建立四格大中小潮含沙量与历时的关系，分析得到四格含沙量不大于0.2 kg/m3保证率为79%；最后得到金沙湖从四格取水的综合保证率为72%。

为了研究不同条件下土壤溶质的迁移规律，考虑到在产生地表径流之前存在地表积水的过程，开展了室内模拟降雨试验，通过对比分析不同试验条件下土壤中吸附性溶质总磷(TP)与溶解性溶质(Cl-)在地表径流和地下排水溶液中的浓度和流失速率过程，研究了土壤中TP和Cl-的迁移流失规律。试验结果表明：吸附性溶质TP主要通过地表径流途径流失，而Cl-表现为以地下排水流失为主，且Cl-比TP在地表径流中的流失速率快。土壤中TP和Cl-溶质从地下排水途径中流失比重大，故通过控制流失途径来减少流失时，需优先采取降低地下排水的措施。在降雨条件下，土壤初始含水率越低、地下排水条件越差、地表积水越深等都将导致土壤溶质在地表径流和地下排水中流失的质量之和的分数越小，可提高土壤溶质的有效利用程度，该成果可为提高土壤溶质的有效利用率和减轻农业面源污染等方面提供理论支持。

非点源污染在清江流域长阳段的水环境污染中起到主导作用。本文将SWAT模型应用于清江流域长阳段的污染模拟研究中，利用清江长阳段2011-2013年的实测数据对建立的SWAT模型进行率定和验证，径流、氨氮、总氮的模拟精度均较高（R2>0.6、Ens>0.5）,表明SWAT模型能够反映清江长阳段的水体污染情况。模拟结果表明，污染负荷时间上分布与径流量呈现较强的相关性（相关系数达到0.9以上），空间上呈现上游向下游递减的趋势。此外，通过率定后的SWAT模型评价了设置过滤带、削减化肥施用量和取缔网箱养殖等污染控制措施对长阳段隔河岩库区污染物净增量的影响，结果表明：单独的污染控制措施中，设置过滤带效果最好，削减化肥用量效果不明显；在不同的组合污染控制措施下，选用10m过滤带的组合措施（Q8）截污效果最好，但2m过滤带的组合措施(Q6)最为经济。

针对土壤镉淋溶过程受不同化学浸取剂影响的问题，以湖南株洲受镉污染稻田土壤为对象，利用CaCl2、FeCl3、Na3PO4、K3PO4四种化学浸取剂对土柱进行淋溶实验，分析土柱中溶液渗流、土壤镉去除、土壤镉残留与重分布过程。研究发现CaCl2和FeCl3具备一定的淋溶修复能力，其中FeCl3引起明显的土壤镉重分布现象，证明其潜在的镉浸取能力；而Na3PO4和K3PO4应用产生了土壤堵塞，且无明显镉淋溶效果，其不适宜用作土壤镉污染修复的浸取剂。

为进一步研究Cr(Ⅵ)在碱性土壤中的吸附解吸规律，选用武汉东西湖区蔬菜基地的土壤进行土柱的吸附解吸动态试验。通过试验发现，通入溶液的流速越快，穿透时间以及达到吸附饱和的时间就越早，而初始溶液浓度的增加也会适当缩短整个吸附饱和的过程。吸附率随流速的下降而增加，在相同初始浓度的条件下，较低的流速具备更高的吸附效率。而初始浓度及流速对解吸过程的影响并不明显，Cr(Ⅵ)在碱性土壤解吸过程中伴有明显的拖尾现象。吸附穿透曲线均可以利用Thomas模型和Yoon-Nelson模型来进行计算分析，利用Thomas模型求得饱和吸附量q0以及吸附速率常数kth；利用Yoon-Nelson模型得到流出液浓度达到初始浓度50%的时间τ，从而对Cr(Ⅵ)在该碱性土壤中的吸附过程进行预测分析，为减少土壤重金属污染提供理论参考。

基于SWAT模型建立适用于莲塘口流域的面源污染分布式模型，以子流域嵌套方式从上游至下游构建7个尺度，模拟分析了现状条件及不同情景下总氮、总磷排放负荷随尺度的变化规律。结果表明：随着尺度的增大，单位面积总氮、总磷排放负荷总体呈现逐渐增大的变化规律。原因是稻田是整个研究区域流失氮、磷的主要来源，尺度增大后稻田面积占比增加。当稻田面积比相同时，氮磷排放负荷随尺度的增大而减小，原因是随尺度的增大排水被重复利用、以及氮磷被净化使浓度减少。不同水文年型及不同施肥制度下的模拟结果有着相同的尺度变化特征，而且同一尺度上枯水年氮磷排放负荷最少，随施肥量减少氮磷排放负荷减少。

黄土丘陵区严重的水土流失是制约该区农业可持续发展的主要问题。近年来，退耕还林草政策使得该区枣树面积大幅增长，但不合理的枣园管理制度（清耕制）更加剧了水土流失等自然灾害。本文采用模拟试验手段，研究了枣树枝全园覆盖，白三叶全园、行间生草及行间生草+冠下枣树枝覆盖处理下坡面径流、泥沙过程，对径流量、泥沙量与盖度的关系及径流与泥沙关系进行了定性定量分析，探讨了适宜的径流-泥沙调控措施。结果表明，枣树枝及生草覆盖显著推迟了坡面径流产生的时间，且对坡面径流量及泥沙量有显著调控效应，以白三叶全园生草效果最佳。径流量与泥沙量随坡面覆盖度的增加呈指数型减小趋势。径流量与泥沙量散点分析表明二者呈非常好的线性关系，清耕处理下泥沙量较其他处理随径流量增大增加的更快。综合考虑，白三叶全园生草径流泥沙调控能力强，为该研究尺度下最优的坡面覆盖措施。

通过获取府河下游数字高程图来确定试验观测点，从而通过描述性统计分析对2015年5月—2016年4月监测的4项参数指标按月和季节进行变异分析，得出除了硝酸盐为中等变异性外，氨氮、亚硝酸盐和磷酸盐均为强变异性；并且建立了府河和浅层水观测井4项参数与月份的关系曲线，得出在非农业生产活动集中的时期府河两岸浅层地下水水质主要受府河水质的影响，且井水水质时期变化较府河水质有明显的滞后性；最后把氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐作为评价因子使用单因子评价法对府河两岸地下水逐月进行水环境评价，得出除了1、2月份为Ⅳ级外其他月份均属于Ⅴ类水质。

以三江平原1959-2013年降水量数据为基础，采用逐一增递法和Mann-Kendall 突变检验等方法，研究了三江平原近几十年来年降水量的长期演变趋势和突变特征。结果表明：三江平原年降水量下降趋势特征不明显，气候倾向率为-5.0mm/10a，年际逐一增减对降水量趋势影响突出，验证了特殊年份降水量对总体变化趋势具有较大的影响；三江平原年降水量可分为1986年以前的下降期，1986-1998的上升期和1998年以后的下降期等三个阶段，突变点分别为1960、1981、1994和2008年。

基于对滇池流域及下游螳螂川区间的现状水资源开发利用、生态用水调查，结合区域社会经济发展、生态景观等的水资源需求，考虑牛栏江-滇池补水工程、滇中引水工程等不同层次的河湖水系连通工程，优化配置宝象河、柴河等当地水库、当地引提水工程及城市再生水跨区域利用工程，建立MIKE BASIN水资源优化模拟模型，设置不同的水系连通工程供水方案组合，采用公平性最优和供水缺水率最小作为水资源优化配置的目标函数，对模拟结果进行评价。结果表明，2030年本区河湖水系连通工程加入后缺水率由51.63%降到48.6%，滇中引水工程加入后，缺水率进一步减小至0.8%，随着河湖水系连通工程的逐步完善，区域供水保障程度越来越高，区域间的供水公平性越来越好，河湖水系连通工程对减小区域缺水率、实现区域间及行业间的供水公平、保障河湖生态起到了重要作用。

基于和田地区的实际情况，利用系统动力学的方法建立了和田地区水资源承载力动态模型，定量动态模拟和田地区的水资源承载力，运用模型有效性检验的灵敏度分析结果，针对相对灵敏的参数设计不同模拟方案。通过对和田地区2005-2030年水资源承载力模拟结果可看出：现状发展情况下，和田地区水资源承载力略有增长但变化较小；节约用水，治污减排的同时，调整产业结构全方面协调才能提高水资源承载力，促进和田地区经济、社会和环境的三方共赢的可持续发展。

以鄂尔多斯市产业结构优化数据为基础，对该地区农作物、动物产品、工业生产、生活消费和生态环境虚拟水分别进行了计算分析。结果表明，鄂尔多斯市2020年农作物消耗的虚拟水量最大，占消费虚拟水总量的65.35％，其次是工业产品，占消费虚拟水总量的20.96％；而农作物产品消费虚拟水消费总量最高的是玉米，占农作物消费虚拟水总量的41.31％，其次是薯类，占农作物消费虚拟水总量的21.88％，但单位产品消费虚拟水最多的是麻类，最少的是甜菜；运用虚拟水理论分析各行业的水资源消费情况，可以此优化区域产业布局，提高水资源利用效率，缓解该区域的水资源紧缺压力，实现水资源的优化配置。

对拱坝除险加固中上游面加厚新老坝体的应力变形状况进行了三维有限元数值分析，分析结果表明加厚后拱坝整体工作性态良好，在某些工况下结合面局部可能存在脱开区，通过合理的工程措施可以确保新老坝结合良好。依据分析结果，提出了老坝体上游面凿毛后铺设砂浆、结合面设置锚筋及接触灌浆等工程措施，已经实践检验，可供类似工程拱坝加厚设计与施工参考。

侧堰作为一种量水设施，安装在渠道侧边，直接与小型渠道或田间入水口连通，无需改变原有渠道断面结构，具有体型简单、安装拆卸方便、精度较高等优点，有很好的应用价值，但目前对其堰型以及水力特性影响因素的研究还不深入，本文在前人研究的基础上，对矩形渠道4种不同堰角（θ=0°，3°，6°，9°）的梯形侧堰在7种不同流量下进行了49组试验，获得了侧堰附近水面线，并基于无量纲原理研究了流量系数与其影响因素之间的关系，推导了操作简单且精度较高的流量公式 ，侧堰正向放置时其最大相对误差为9.95%，平均相对误差为1.57%，逆向放置时其最大相对误差为9.93%，平均相对误差为0.28%，均满足灌区精度要求；研究了水头损失与流量及堰角之间的关系，堰角越大，水头损失越小，其变化范围为40%~70%之间。