坡耕地是我国重要的农业土壤资源之一。我国季风性气候盛行,降水资源时间、空间分布不均衡使得坡耕地上的水土资源并不匹配,并与坡耕地水土流失、干旱缺水等问题共同制约着我国农业生产的发展速度。坡耕地上的垄沟耕作是实现坡耕地降水资源高效利用的主要措施之一,垄沟耕作亦可缓解坡耕地上的水土流失、面源污染等环境问题,是实现坡耕地上水土资源平衡的重要举措。降雨产流过程作为水土流失与面源污染中关键的一环,明晰垄沟布局下的降雨产流规律及机理对防治坡耕地上水土流失与面源污染具有实际意义。本文以滦河上游地区为研究区域,采用坡面水文原型试验的方法,在研究区域内选取代表性位置布设试验场,从垄沟布局参数(垄沟走向、垄间距)出发,布设不同垄沟布局参数组合的10个田块,监测田块上的降雨过程、产流过程、土壤含水量、作物生理参数。识别垄沟布局规格对于田块土壤含水量及降雨产流的影响规律,并基于降雨产流过程结合土壤含水量、作物产量、作物生理特性等因素综合分析优化垄沟布局规格。主要得到以下成果:(1)解析了垄沟布局对于坡耕地土壤含水量的影响。滦河上游坡耕地土壤含水量随深度增加先增大后减小,在40-60cm土层深度下达到最大值。且随深度增加,土壤含水量的波动越小。横垄耕作条件下可以有效增加40-60cm深度土层土壤水含量,增加滦河流域主要种植作物耕作层土壤含水量,不同垄沟走向下垄间距对土壤含水量的影响规律有所差异。(2)分析了不同情景下垄沟布局对于坡面产流的影响。横垄耕作可以明显削弱暴雨等级以下的降雨产流现象,且产流量随垄间距增加而增加,但在不同垄沟走向下,垄间距对产流量的影响规律有所区别。(3)提出了面向水资源高效利用优化的垄沟布局规格。根据试验数据分析结果,基于降雨产流过程结合土壤含水量、作物产量、作物生理特性等因素综合分析优化垄沟布局规格,给出适合于滦河流域坡耕地上最适合的垄沟布局规格为横垄耕作40cm垄沟间距。通过本研究可以进一步丰富坡耕地降雨产流过程的理论体系,为滦河上游坡耕地耕作模式的优化调整提供理论支持,具有重要的理论意义与实践应用价值。