近年来,随着设施农业的快速发展,农业高需水量与水资源短缺之间的矛盾越发突出,雨水集蓄利用工程是解决农业供需水量矛盾的有效途径。因此,深入研究雨水集蓄利用工程在设施农业灌溉中的应用,对农业节水、高效利用降雨资源和现代化农业发展具有重要意义。本文以天津市武清区设施农业小区作为研究对象,围绕地表产流集雨、大棚番茄灌溉制度优化和蓄水池容积优化三个方面进行研究,主要研究工作及成果如下:（1）根据研究区实际水文气象数据,基于Green-Ampt模型和HYDRUS模型构建地表水-地下水耦合模型。结果表明,土壤平均含水率的NSE均在0.5以上,模拟值和实测值的R~2在0.9以上,说明模型合理有效精度较高。集雨试验区的平均集雨率为30%,沿程损失率为70%,降雨量越大,集雨量和集雨率越高,降雨强度高且集中的降雨特征更利于雨水收集,研究区蓄水池雨水收集潜力巨大。（2）利用改进的P-M公式计算参考作物蒸散发,结合秋冬茬大棚番茄资料建立Aqua Crop模型估算作物需水量并进行灌溉用水量方案优化。模拟得到大棚番茄总需水量为212.6mm,需水规律为先增大后减少,开花坐果期需水量最大。模拟的6种灌溉方案结果表明:灌溉量越大,产量越高,作物水分利用效率和灌溉利用效率降低。最终确定最优灌溉方案为灌溉总量160mm（75%ET）且单次灌溉10mm。（3）制作降雨径流相关图,估算研究区丰平枯水年透水面逐月产流量和可收集雨量。根据集雨和灌溉情况制定3种方案,各方案可靠性指标和效益费用比均随着蓄水池容积的增大而增大,在蓄水池容积达到最佳容积时,地下水替代率和供水保证率不再变化,效益费用比开始减小。现有工程效益费用比小于1,需要改进。最终确定3种方案最佳蓄水池容积分别为390m~3、1230m~3和1140m~3。“开源节流”是设施农业提高可收集雨量利用率、节约地下水资源和满足灌溉需求的有效途径。提高雨水集蓄利用工程集雨率,可以在保证地下水替代率和供水保证率不变的情况下提高经济效益、节约蓄水池容积,挖掘集雨潜力是研究区设施农业高效利用降水资源的发展方向。