宇宙线自发现至今历经了一个世纪的时间,但其起源和加速问题却仍然是没有解决的难题。带电粒子在传播过程中会受到磁场的偏转,原初方向的信息会丢失,因此针对电中性粒子的探测是研究这一难题的有效手段。基于国家大力发展基础科学研究的需求,挑战国际重大科学前沿问题,我国宇宙线研究者提出了建设大型高海拔空气簇射观测站(LHAASO)的计划。水Cherenkov探测阵列(WCDA)作为LHAASO的主体探测阵列,利用高海拔优势,开展甚高能Y天文的研究,将实现甚高能Y射线源的搜寻和观测以及高能Y射线暴(GRB)的探测。WCDA由3600个单元探测器组成,探测面积达到90000m2,由四个站点组成。WCDA探测阵列是国内首次大面积采用水Cherenkov探测技术研究宇宙线的实验。自行设计并建造的,由9路PMT组成的WCDA工程阵列,探测器面积为15m×15m,水深4.5m,已经建成于羊八井国际宇宙线观测站中。本论文的第一项工作就是全程参与工程阵列实验物理平台的搭建,探测器的安装以及各项性能的检验。为了保证探测器的探测效率,必须保持探测器中的水介质有足够的透明度,因此需要有一个可靠运行的水净化及循环系统。本论文第二项工作就是全程参与并负责了水循环系统设备的构造搭建、运行维护以及水质监测和保持。论文的第三项工作就是对单元探测器的优化：包括探测器的水深、单元探测器大小、光电倍增管的个数及摆放位置等等。通过对比不同配置下探测器的性能,并深入探究性价比参量,最终得到一种比较优化的配置,验证了目前WCDA的配置为最优的选择,从而实现了性价比最优化和科学目标最大化。目前,工程阵列已经取得一些阶段性成果和技术经验,为正在开展的WCDA四分之一阵列提供技术支撑和经验保障,对将来LHAASO的实施也具有重要的借鉴意义。