全球95%的灌溉面积采用地面灌溉技术,内蒙古河套灌区以传统的地面灌溉为主,在灌区种植模式和种植结构不断调整以及水资源供需矛盾日益突出的条件下,研究畦田节水改造关键技术和灌溉决策具有重要意义。本文针对上述问题引入了模拟地面灌溉的SIRMOD模型对畦田节水改造中的土壤入渗参数、田面参数和畦田规格等关键参数进行研究;采用具有评价和优化功能的ISAREG模型研究不同种植模式下粮食作物和考虑灌水技术制约时经济作物的灌溉制度;利用具有决策支持系统功能的SADREG模型对小麦畦田进行灌溉决策研究。本文的主要研究成果有:(1)分别采用SIRMOD、Maheshwari、Esfandiari、非线性回归和线性回归模型估算了小麦、玉米畦田的土壤入渗参数,研究结果表明:不管是对均一土质还是分层土壤,SIRMOD模型和非线性回归模型估算土壤入渗参数的精度较高,需要的观测数据相对较少、计算工作量较小;入渗参数随着灌水次数的增加逐渐减小,其中第1次灌水对入渗参数的影响最大,第2次灌水时的入渗系数比第1次灌水时降低约5.0%~11.0%,入渗指数降低约5.0%~15.0%,第3次灌水时土壤的入渗性能逐渐趋于稳定,并且灌水对粉土密实性的影响比粉壤土大。(2)采用SIRMOD模型、SRFR模型和田间实测法分别对小麦、玉米不同规格畦田的灌水质量评价结果表明:SIRMOD模型模拟畦田灌水质量的效果较好;同规格的畦田在灌水量相同的条件下,改善灌水质量可以提高作物产量和水分利用效率,而不同规格的畦田随着畦宽的增大,在增加较大灌水量的情况下,灌水质量改善不明显,而水分利用效率明显降低,因此对较大规格畦田进行缩块改造十分必要;根据灌水质量的对比结果,建议灌区采用畦田规格Ⅱ(畦长45m、畦宽7.5m,约为0.5亩),考虑到当前的农业耕作水平,应减少使用面积1.0亩(畦长45m、畦宽15.0m)的畦田,限制使用面积1.5亩及以上的畦田。(3)SIRMOD模型对影响灌水质量各因素的模拟结果表明:田面平整精度对水流的推进与消退过程具有显著影响,较低的平整精度值(较佳的田面状况)可获得较好的灌水效果,为此则需实施激光控制精细土地平整;田面糙率对水流的推进与消退过程影响较大,较小的田面糙率其水流推进和消退过程较理想,随着田面糙率的增大,水流推进和消退过程变为凹凸不平的曲线,灌水效率明显下降;灌水量和单宽流量对灌水效果的影响也非常明显,增大灌水量可以提高灌水均匀度,同时降低了灌水效率,增大单宽流量,可以明显改善灌水质量,但并不是单宽流量越大灌水质量越高,不同条件对应不同的适宜单宽流量;不同灌水要素和田面参数条件下有不同的最佳田面坡度,选定适宜的田面坡度可以获得较佳的灌水效果,模拟得出了常规和激光平地时不同畦田规格的最佳田面坡度,根据模拟结果建议畦长控制在45~60m,畦宽小于10m。(4)对ISAREG模型所需的各项参数进行了验证,并对作物的实际灌溉制度进行了评价,在此基础上设计了不同作物的多种灌溉制度方案,根据模拟结果得出了灌水日期不受黄河来水日期约束时和现状供水状况下的小麦畦灌优化灌溉制度,考虑灌水技术制约的番茄畦灌和沟灌以及辣椒沟灌和隔沟灌优化灌溉制度,考虑种植模式的小麦间作葵花和小麦间作玉米的优化灌溉制度。(5)根据SIRMOD和ISAREG模型各参数的优化结果,采用SADREG模型对小麦畦田灌溉的13个方案进行多目标分析评价,通过对不同方案效益、成本和环境效应的各性能指标的对比分析,并以总效用函数值为标准,评价得出了方案10 (畦长45.0m、畦宽7.5m)为较理想的畦田规格,通过组合其对应的优化田面参数和灌溉制度,得到小麦最佳灌溉决策方案。