我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量约为2300m³，仅为世界人均水平的1/4。据预测，到2030年左右，我国人口将达到16亿高峰，届时年粮食产量需求将增长到6.4亿t以上。为了满足粮食需求，届时全国的灌溉面积需要发展到9亿亩以上，灌溉用水量将从2016年的3800亿m³增长到6650亿m³。但是，从我国目前的水资源供给状况来看，如此大的农业水资源供给量难以实现。同时，我国农业用水效率水平比较低，2016年全国平均灌溉水有效利用系数仅为0.54左右。如果将灌溉水有效利用系数提高10%左右，那么就可在维持现有农业总供水量的情况下，满足16亿人食用的粮食所要求的水量，由此可见农业节水的重要性。另外，现阶段农业用水仍是社会用水的大户，农业灌溉用水占总用水量的2/3，在我国的华北、西北等地区，许多城市和农村处于严重或极度缺水状态，水资源短缺已经严重制约了社会经济的发展，节水已经迫在眉睫。因此，要从根本上缓解我国未来的缺水难题，出路在于发展农业节水，提高灌溉水有效利用系数，降低农业用水在社会用水中的比重。

在我国推广和应用的节水灌溉方式中，地面节水灌溉技术仍然占主流地位。要提高地面灌溉水有效利用系数（包括渠道水有效利用系数和田面水有效利用系数），就必须从输水和灌溉两个方面入手：第一个方面是对输水系统进行改进，减少灌溉水在输送过程中的水量损失，提高渠道水有效利用系数；第二个方面是尽可能将更多的水分保持在作物根系层，以促进作物吸收利用，提高田面水有效利用系数。第一个方面的主要措施是工程措施，通过渠道防渗或者使用管道输水就可以将输水损失降到最低；第二个方面对于地面灌溉来说，主要是优化灌水技术参数，以得到更优的灌水效果，实现田面水有效利用系数的提高。

地面灌水技术参数的研究和应用由来已久，我国科技工作者借助几十年的实际灌水经验，总结了许多经验和成果，即根据田面实际灌水情况提出了很多更合理的灌水单宽流量和畦田尺寸，当然最重要的就是进行地面灌水过程的模拟。对于地面灌水过程的模拟而言，土壤水分入渗参数是模拟预测模型的输入参数，一般来说需要实现两方面的预测，即灌溉过程模拟和有关灌水效果指标的预测，其中灌溉过程模拟包括水流推进、消退过程的预测。目前，无论是对土壤水分入渗参数的研究，还是对地面灌溉过程模拟模型的研究，都是分开进行的，很少见将土壤水分入渗参数的预测模型和地面灌溉灌水过程模型结合在一起进行研究的报道，而将地面灌溉灌水效果优化模型与上述两种模型结合的研究更是少之又少。这给地面灌溉节水灌水技术参数的应用和田面水有效利用系数的提高带来了诸多不便和很大的局限性。尤其是大多数地面灌溉模拟方法都是以土壤水分入渗参数作为直接输入变量，而有效获取实时土壤水分入渗参数是较困难的。鉴于此，实现以土壤常规理化参数作为输入变量，进行灌水技术参数优化和灌水过程的模拟十分必要。

《山西省地面畦灌优化灌水技术参数手册》基于研究团队过去20多年在山西省从南到北30多个县、市、区积累的3000多组大田耕作土壤入渗试验和灌水试验数据，以影响灌溉水有效利用系数的最主要因素——土壤水分入渗参数的精准预测为切入点，建立了集土壤水分入渗参数预测、畦灌灌水过程和效果模拟、灌水技术参数优化于一体的地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型。同时，以山西省主要土壤质地类型为主线，计算编制适应不同水源条件、土壤状态、耕作条件的地面畦灌优化灌水技术参数手册，旨在为广大基层灌溉工作者和农民提供一种快速、便捷、质优的灌水技术参数获取手段和方法，为山西省农业灌溉水有效利用系数的全面提高及实现山西省水资源的可持续利用和社会经济的可持续发展提供技术支撑。

实践结果表明，一般灌水过程的节水潜力都在用水管理上，用水管理是整个灌区灌溉管理工作的中心环节。田间灌溉用水管理就是在现有的水利工程的基础上，采用合理的灌溉技术参数，提高田间灌溉水有效利用系数的过程。以陕西省渭南市洛惠渠管理局的实测统计数据来看，实施小畦灌溉比大水漫灌可降低灌水定额17%～35%。在单宽流量为3～5m³/（s﹒m）时，灌水定额随畦长变化而发生变化，当畦长由100m减少为30m时，灌水定额可减少150～204 m³/hm²；当畦长由30m增加到100m时，单宽流量从2 m³/（s﹒m）增加到5 m³/（s﹒m），灌水定额可减少150～225 m³/ hm²。据其他文献报道，在半干旱地区，用塑料软管代替灌水沟进行长畦分段灌溉，比一般的长畦灌溉可节约灌溉用水量40%～60%。采用窄畦大流量地面灌水可节约灌溉用水量15%，灌水均匀度提高10%左右。因此，通过研究地面畦灌优化灌水技术参数实现田间灌溉方式的改进，这种灌溉用水管理模式对农业节水而言具有重大的科学意义。

水资源短缺是21世纪全球面临的重大问题之一，在我国，它已成为制约国民经济发展的一大因素。相对工业用水而言，农业用水面临的形势更严峻。随着城乡居民生活水平的改善和提高，以及工业经济的发展，城乡居民生活用水和工业用水在总用水量中所占的比例与日俱增，从而使农业用水的短缺形势日益严重。为缓解农业用水的供需矛盾，实施农业高效节水势在必行。

农业高效节水就是要充分有效地利用自然降水和灌溉水，其根本目的是通过水利、农业、管理、生物等措施，最大限度地减少水源通过输水、配水、灌水直至作物耗水过程中的损失，最大限度地提高单位耗水量的产量和产值。随着人们对农业高效节水认识的提高，国内外学者达成如下共识：农业、水利、生物及管理相结合的综合节水技术是实现农业高效节水的根本途径。对于水利学科来讲，工程技术节水和管理技术节水是其主攻方向。通过工程技术节水固然重要，如采用喷灌、滴灌、管灌这些先进灌水技术可大大提高灌溉水的利用率和单位耗水量的利用率，但通过管理技术节水也不容忽视，其效果也不容低估。试验研究表明，采用合理的灌水技术参数进行灌水，可以将田间灌溉水有效利用系数提高10%～20%，据此，我国每年农业灌溉可节水155亿m³以上。

有关专家指出，今后世界灌溉的发展趋势如下：一是灌溉方法仍然以地面灌溉为主，喷灌、微灌面积会有较大发展；二是为提高渠道水有效利用系数，渠道衬砌和管道输水等节水输水技术将日益发展起来；三是灌溉自动化程度得到提高，灌溉管理技术日益先进，电子计算机、激光、红外线遥测、遥控等新技术将得到广泛应用。从世界灌溉发展趋势来看，地面灌溉仍然是各种灌水方法中的主要方法。

截至目前，我国90%以上的灌溉面积仍采用传统的地面灌水方法，而且可以预测，在今后很长一段时间内，地面灌水方法在农业灌溉中占绝对的主导地位。此外，与世界先进国家相比，我国灌溉管理水平还比较低。因此，我国的农业、水利专家达成如下共识：一是农业节水的重点在于地面灌溉，节水潜力大、见效速度快；二是地面灌溉节水成本较低；三是地面灌溉节水的重点在田间，田间节水的重点在于对灌溉水的管理。

近年来，我国水利部门和广大农民在输配水系统中采取了各种各样的防渗措施，对提高灌溉水的利用率起到了积极的作用，但防渗措施属于一种耗资较大的节水措施，在我国目前的经济实力条件下，这些措施的进一步推广和应用受到了一定程度的限制。因此，工程技术节水和管理技术节水便成为我国目前乃至今后很长一段时间内农业灌溉节水的主要途径。田间灌溉水利用率低的两个主要因素是：①广大农民大水漫灌的灌水习惯难以根除；②由于畦田地形条件、土壤条件和耕作措施等因素的时空变异性和复杂性、研究手段和方法的局限性，科技部门尚不能为广大农民提供能操作的、适应多变灌水条件的合理的灌水技术参数（畦长、畦宽、入畦流量、封口成数等）。

《山西省地面畦灌优化灌水技术参数手册》基于地面畦灌灌水试验，将计算机模拟技术和最新的畦灌效果多参数择优模型相结合，研制了地面畦灌优化灌水技术参数一体化预测模型，为水利管理部门和广大农民提供便于应用操作的，适合地形条件、土壤条件、耕作条件变化的地面畦灌灌水技术参数的获取工具，全面推动了我国农业节水灌溉向纵深方向发展。