农业节水问题一直是农业现代化发展的热门话题,渠道水利用效率对农业节水灌溉起到至关重要的作用,而渠道输水损失问题决定了渠道水利用效率。目前基于土壤水分入渗理论建立的常用渠道渗漏损失计算方法存在实施复杂困难、工作量较大、公式系数取值任意性较大等问题,且影响渠道二维入渗的因素众多。如何针对灌溉渠道的二维入渗特性和多重影响因素,建立简便可靠的土壤水分入渗模型参数的多因子数学模型,进而改进渠道渗漏损失模型参数的计算方法,以便高效快捷的计算渠道水利用效率是需要深入探讨的研究课题。本研究采用室内、野外静水法试验并结合HYDRUS-2D模拟试验的方式开展,探究渠道二维入渗特性及定性定量分析影响因素,并构建渠道二维入渗多因素的湿润体运移距离模型,同时确定土壤水分入渗模型;再借助土壤水分入渗模型作为研究的切入点,通过渠道土壤水分入渗试验和理论分析,探求不同影响因素对土壤水分入渗模型参数的影响,并建立渠道二维入渗模型参数与影响因素的数量关系,从而确定渠道土壤水分入渗模型参数的多因子数学模型;然后结合明渠均匀流方程和Kostiakov渠道渗漏损失模型,构建渠道输水损失系数与流量的数学关系,通过逆向求解提出渠道渗漏损失模型中土壤透水系数和指数的简便算法;采用积分法得到新的渠道渗漏损失计算方法,并开发软件对渠道水利用效率进行程序化计算。本文的主要研究结果如下:(1)通过静水法渠道土壤水分入渗试验,探明了不同影响因素对渠道二维入渗特性的影响,建立了渠道二维入渗多因素的湿润体运移距离模型,并提出了以渠道断面宽深比α=0.914界定水平向、垂直向的湿润体运移距离的变化情况。不同影响因素条件下,渠道土壤水分入渗过程均随时间推移均呈非稳定流的变化规律,且可用幂函数形式描述其累积入渗量的变化;相同因素不同处理条件下,土壤水分入渗能力均表现不同程度差异的变化规律,其中边坡系数的变化对其影响程度相对较小。此外,针对不同压力水头分析渠床土壤含水率的动态变化表明,当压力水头小于60cm时,渠道水分入渗主要通过垂直向进入渠底土壤,侧向入渗水量较小;距渠道中心0.5m处土壤含水量随时间变化范围最为剧烈。(2)基于二维状态下饱和-非饱和土壤水分运动理论,确定土壤水分运动参数采用估算初始值-校正应用值的方法,明确模拟渠道土壤水分入渗的边界条件及初始条件,选用HYDRUS-2D模型进行数值模拟并验证分析。模拟结果与实测值的变化规律整体基本吻合,且评价统计指标良好,所选定的土壤水分运动方程合理,研究渠道渗漏评价入渗速率和累积入渗量是可行的。(3)依据统计学方法及理论分析,确定了渠道土壤水分入渗的主导因素及模型。采用通径分析法剔除边坡系数m这一因素,土壤粘粒含量c、容重γ、初始含水量θ渠道水深h及底宽w对土壤水分入渗的累积入渗量总作用分别为-1.0456、-0.9952、-0.2138、0.7701和0.7565,其影响程度依次为:c>γ>h>w>θ。采用统计学指标对土壤水分入渗模型予以评价,结果表明,Kostiakov-Lewis模型能够更好的模拟试验条件下土壤水分入渗过程。(4)以确定的土壤水分入渗的主导因素及Kostiakov-Lewis模型为研究基础,建立了 Kostiakov-Lewis模型入渗参数的多因子数学模型。依据HYDRUS-2D模拟实际斗渠渠道的成果,研究确定模型入渗参数K、a和ic与土壤粘粒含量c、容重γ及初始含水量θ、渠道水深h和底宽w均呈线性相关关系,且入渗参数均可用试验因素c、γ、θ、h和w表示,以此建立入渗参数的多因子数学计算模型并加以验证,从而确定Kostiakov-Lewis模型入渗参数的多因子数学模型可靠。(5)基于Kostiakov-Lewis模型入渗参数的多因子数学模型,并结合明渠水流方程及渠道输水损失方程,提出了渠道水利用效率的计算方法。分析并确定渠道流量与单位长度渠道输水损失系数呈现幂次关系,通过逆向方法求解Kostiakov渠道渗漏损失模型的土壤透水参数A和m,再采用积分法得到新的渠道水渗漏损失计算公式,并运用Visual Basic高级语言编程对渠道水利用效率进行程序化计算。针对该计算方法,以河套灌区典型斗、农渠为实例进行校验,两者之间的误差均在5%以下,以此确定应用计算软件推算渠道水利用效率计算方法的可行性。本文研究成果表明,所建立的渠道二维入渗的多因素湿润锋运移模型及提出的渠道宽深比界定范围,对掌握渠道土壤水分入渗特性具有一定参考价值;以土壤水分入渗模型和渠道渗漏损失模型为研究基础,其模型参数均可用上述简便方法计算获得;积分法需确定模型参数及渠道毛流量,即可推求渠道渗漏损失量,结合编制的软件可计算渠道水利用效率,该思路和方法适用于评价多数灌区的渠道水利用效率。