水是人类赖以生存的基本条件,是社会经济发展的命脉,21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源,因此采用节水、节能以及提高雨水资源利用率的灌溉方法已成为全世界灌溉技术发展的总趋势。另外据统计显示,我国现有农田耕地的1/5为坡耕地,而坡耕地的生产能力整体不高,所以在对坡耕地的开发改造利用过程中,提高坡耕地的综合生产能力对保证我国耕地面积和粮食安全有至关重要作用。在此背景下,开展雨水资源自养坡耕地及其灌排系统的研究具有重要意义。本研究分析了国内外的雨水资源利用以及坡耕地改造的技术现状,提出并建立了雨水资源自养坡耕地灌排控制系统。该系统通过“降水—田面集水—蓄水池蓄水—灌溉供水”过程实现雨水资源的高效循环利用,从根本上解决了改造坡耕地与其它远离灌溉水源的分散农田的灌溉问题,也为坡耕地生产能力提供了很好的途径。提出了坡耕地改造雨水资源自养坡耕地灌排系统中灌溉保证率与最小蓄水池容积优化方法及模型,建立了蓄水池结构优化设计方法及模型,提出了蓄水池结构优化设计结果,为雨水资源自养坡耕地灌排系统设计提供了依据。探明了田块填土厚度及其结构对土壤水运动及蒸发蒸腾量的影响规律。阐述了雨水资源自养坡耕地灌排控制系统的开发过程,从系统需求分析开始,按系统提出的功能要求进行系统整体方案构架。在整体方案中,设计各子系统构建方案,通过硬件采集系统统一进行数据采集与无线通信。利用服务器构建系统数据库与数据处理平台,针对不同信息与应用进行不同类型的操作构件,并统一通过Internet进行网络发布,使整个系统实现了网络化实时监控与自动控制。通过在试点工程的应用发现雨水资源自养坡耕地灌排系统具有良好的粮食生产能力和节水能力,具备自给自足的灌水能力,在合理配建下可以取得可观的经济效益,有较高的推广价值。