目的:滴灌具有节水节肥,增产增效的功能,是目前通用的主要节水灌溉方法之一,而滴灌灌水器是滴灌的核心设备。实施高效灌溉,研发先进的节水设备,对缓解水资源不足、提高农业科技含量与水资源利用效率、提高农业产量有着重大作用。因此,为坚持可持续发展,防范科技封锁,优化传统灌溉方式,仍需研发更多具有自主知识产权、更多针对不同产业或作物的新型滴灌装备。本研究基于仿生理论,依据植物木质部导管内的梯状穿孔板结构,经过专业改造后提出一种梯状穿孔型流道及基于该流道的滴灌灌水器。梯状穿孔形滴灌灌水器具有结构简单、水力性能优良等特点。但该灌水器的结构参数与水力性能间的关系以及其消能机理尚未得到探究,梯状穿孔形滴灌灌水器的水力性能仍可进一步提高。方法:本研究开展了一组物理试验及两组数值模拟。水力性能试验通过正交试验设计方法对提取的4项梯状穿孔形滴灌灌水器的结构参数设计了16组结构方案,并采用滴灌灌水器水力性能测试平台测得不同压力下各试验方案的出流量。同时进行了两组数值模拟,数值模拟一是研究不同压力下不同结构方案的流量、流道流场、流量比及流态指数等。数值模拟二是研究不同压力下穿孔形流道中的流场分布、旋涡区的几何特征、涡旋强度及压力分布,并分析了该灌水器内不同粒径泥沙颗粒的运动情况。本研究通过物理试验及数值模拟相结合的方法,确定梯状穿孔形滴灌灌水器的水力性能、流场、消能机理及不同结构参数对该灌水器水力性能的影响,探究适用于该灌水器的模拟方法及数学模型。结果:（1）梯状穿孔形滴灌灌水器的水力性能优良,16组结构方案出流量范围为2-8 L/h,高压区下的水力性能优于低压区,流态指数为0.4781-0.5146,流量系数为0.2732-0.5326。对流态指数的影响:穿孔宽度>穿孔板倾角>两穿孔较远侧的距离>流道腔长度。多元拟合的回归方程可靠,且拟合度良好。（2）梯状穿孔形滴灌灌水器的数值模拟与实测值的相对误差为1.381%-2.439%,相关系数均高于0.998,数值模拟的梯状穿孔形滴灌灌水器的流态指数为0.4665-0.5266。（3）不同压力下的旋涡区形态稳定,可稳定存在。旋涡区可对流道边壁进行持续地冲刷清洗并减缓颗粒在穿孔形流道内部的聚积;旋涡区内的不同流速的流层之间、旋涡区与主流区及旋涡区与流道边壁之间的摩擦作用都会消耗能量。结论:梯状穿孔形滴灌灌水器的水力性能受到结构参数的影响,其主要消能机理是通过穿孔板所形成的两股水流之间的对冲消耗能量,可以通过优化水流配比来提高该灌水器的水力性能。利用灌水器中的旋涡区可提高灌水器的抗堵塞与水力性能。综合考虑梯状穿孔形灌水器的消能机理与结构参数对水力性能的影响,推荐通过优化上部穿孔近流道边壁侧的入口尺寸及形式以及穿孔宽度、穿孔板角度的方式优化梯状穿孔形灌水器的水力性能。