在黄河下游引黄灌区，地下水埋深较浅，潜水蒸发对作物耗水具有一定的补给作用，在作物灌溉需水量研究中考虑潜水蒸发的贡献有助于减少灌水定额实现节约用水。另外，畦田是灌溉水流的运动底板，其结构状态对灌溉过程和效果影响重大。随着保护性耕作在我国北方地区的大面积推广，耕作对畦田结构状态的改变越来越大。基于畦灌理论研究和生产实践的需要，本论文在畦灌研究中提出畦面结构这一概念，分析畦面结构差异对畦灌过程和效果的影响机制，并结合农业灌溉实践提出可行的节水灌溉措施。　　 根据中国科学院禹城综合试验站长期观测数据、田间灌溉试验、模型模拟和农业灌溉现状调查，围绕地下水浅埋区作物灌溉需水量、不同畦面结构下畦灌过程和效果、畦田规格优化的节水潜力评估三方面开展了深入细致的分析，取得了以下研究成果:　　 (1)明确了禹城地区冬小麦-夏玉米的耗水规律及其耗水量变化趋势，构建了基于BP神经网络的冬小麦日耗水量预测模型。　　 近50年来随着华北平原冬小麦耗水量从20世纪50年代的501.2mm降低到21世纪初的456.3mm;夏玉米耗水量大体变化在300-400mm，平均为350mm左右。冬小麦生育期需要通过多次灌溉满足作物水分需求，夏玉米生育期一般不需要进行补充灌溉。综合作物系数Kc、日序数n、日最高温度Tmax、日净辐射Rn和实测表层60cm土壤含水率W,基于BP神经网络构建的冬小麦耗水预测模型可有效模拟禹城地区冬小麦日耗水量。　　 (2)根据农田水量平衡公式，估算了地下水浅埋区冬小麦生长季的灌水定额。　　 基于FAOPenman-Monteith方程和实测作物系数，得到冬小麦生长季多年平均耗水量为471.5mm;根据冬小麦生长季降水保证率曲线得到冬小麦季丰水年、平水年和枯水年的有效降水量分别为142.1mm，102.2mm和87.1mm;冬小麦季多年平均潜水蒸发量为36.8mm;冬小麦季丰水年、平水年和枯水年的净灌水定额分别为97.5mm，110.8mm和115.9mm。　　 (3)提出畦面结构概念，对比分析了平作畦灌、畦作浅沟灌、细沟灌和微垄沟灌田面水流过程和灌溉效果的差异，探索了畦面结构对畦灌的影响机理。　　 田面土壤入渗速率:畦作浅沟灌＜微垄沟灌＜细沟灌＜平作畦灌;田面水流推进速度:畦作浅沟灌＞微垄沟灌＞细沟灌＞平作畦灌;畦灌效果:畦作浅沟灌＞微垄沟灌＞细沟灌＞平作畦灌;最佳畦长:畦作浅沟灌＞微垄沟灌＞细沟灌＞平作畦灌。畦面结构的不同造成相同单宽流量条件下湿周和平均水深的差异，结合土壤水入渗的达西定律，导致不同的入渗特性;同时田面开沟具有明显的增强输水能力的作用，二者综合作用引起地面灌溉效果的改变。　　 (4)针对黄河下游自流灌区、提水灌区和井灌区，提出了分散经营条件下优化畦田规格和模式，并估算了畦田规格优化的节水潜力。　　 自流灌区、提水灌区和纯井灌区平均入畦流量分别为90m3/h、80m3/h和40m3/h，畦长频数分布的中位值分别为130.0m、125.0m和114.7m，畦宽频数分布的中位值分别为10.3m、8.8m和5.1m。自流灌区、提水灌区和纯井灌区普遍存在灌溉效率低下问题，其Dapp分别为169mm、156mm和164mm，AE分别为59.1％、64.2％和60.6％，DUmin分别为59.2％、64.3％和60.7％。不同灌区的优化畦田规格也各不相同。自流灌区、提水灌区和纯井灌区畦田规格优化后，灌水定额可分别减少44mm、31mm和39mm，灌水效率提高20.9％、15.8％和19.4％，禹城市畦田规格优化的年均节水潜力为5550.9×104m3。