地下灌溉可提高深根系果树的灌溉水利用效率,根据现有果树地下灌溉技术及灌水器的优缺点,本文提出了一种适用于干旱区林果的新型果树根灌器,为了使灌溉后的湿润体特征与果树根系的环状分布特征更接近,且在不同压强范围内的出流流量更稳定,本文采用试验研究、数值模拟与理论分析结合的方法,对果树根灌器进行了设计,并对其入渗特征、水力性能、消能机理、流量预测、流道参数优化等问题进行了详细研究,得到了根灌器的设计准则及最优参数,研究结论对根灌器应用于工程实际提供了理论依据和数据支撑。主要研究成果如下:（1）砂壤土条件下预埋灌水环的设计流量为15L/h,使用HYDRUS-3D软件模拟砂壤土条件下的地下环状多点源入渗过程是可行的。交汇前的湿润锋可用相对入渗点的上半椭圆和下半椭圆曲线方程表示,交汇后各方向湿润锋与影响因素存在较好的幂函数关系,入渗稳定后的湿润体形状为垂直湿润锋平面围绕灌水环中心轴形成的旋转体。对水平、垂直湿润锋影响最显著的灌水环参数分别为灌水环半径、灌水环埋深,孔口数量对其影响可忽略。湿润锋在各方向运移速率的大小排序为:垂直向下＞水平＞垂直向上,各方向湿润锋运移距离随初始含水率的增加而增加。建立了灌水环的设计准则,建议灌水环的埋深略大于果树主吸水根系深度的1/3,可取果树主吸水根系水平方向分布范围的1/2作为灌水环半径,根据需求在灌水环上设置4-8个出流孔口。实际应用中,根据果树根系分布范围及灌水环的确定方法,选取适宜的灌水环半径及埋深,再根据灌水量、入渗流量与入渗湿润体的数学模型关系,合理制定果树根灌的灌溉制度。（2）流量变异系数随分流角、流道宽和流道单元数的增加呈先减后增的趋势,直段长、汇流段长和弯道半径对流量变异系数的影响均可忽略,几何参数对能量损失系数影响的大小排序为:流道宽＞流道单元数＞分流角＞汇流段长＞弯道半径＞弯道直段长。能量损失系数随分流角、流道宽和流道单元数的增加,分别呈递减、先增后减及递增的趋势,直段长、汇流段长和弯道半径对能量损失系数的影响均可忽略,几何参数对能量损失系数影响的大小排序为:流道单元数＞流道宽＞分流角＞弯道直段长＞弯道半径＞汇流段长。主要流道参数（分流角、流道宽和流道单元数）对流量变异系数的影响存在显著的交互作用,主要流道参数与流量变异系数在低压区、高压区均存在显著的二次函数关系,主要流道参数对能量损失系数的影响存在显著的交互作用,两者存在显著的二次函数关系。（3）SST k-ω较适合模拟计算螺旋对冲流道的流动情况。供压开始后流量突增使水流对流道产生瞬时冲击力,迅速下降后逐渐稳定,随着进口压强的增大,脉动现象越明显,随压力的增加时均流量增幅越小。稳流器流道的直道段始端、汇流段始端、弯道段末端易形成低速涡流区。流道越宽,能量损失越大,直道段的低速水流区越易发生淤积。分流角越小,单元流道内越易产生回流,分流角越大,弯道段分流流量越大。各级单元末端的汇流段均出现了较大压降,能量损失系数随分流角的增大而减小,能量损失随进口压强的增大而增大,稳流器沿程水头损失仅占局部水头损失的0.06%-0.47%,沿程水头损失可忽略不计,能量损失的主要形式是局部水头损失,该流道主要利用水流在内部形成的分流、急转、汇流、涡流及撞击壁面使其紊乱,产生局部水头损失进行消能,该流道通过增加高压区弯道段主流的流道单元数,以降低流量随压强变化的敏感程度,从而实现稳流的功能。（4）采用支持向量机建立的流量预测模型中,线性模型的精度最低,非线性模型的预测精度较高,其中幂函数的预测精度高于二次多项式和三次多项式,表明流道几何参数、压强与流量更符合幂函数关系。根据流量变异系数最小的原则提出了稳流器的设计准则,由此对稳流器流道参数进行优化设计,得到了低压区（50k Pa-150k Pa）、高压区（150k Pa-250k Pa）在不同设计流量（9L/h、12L/h、15L/h、18L/h、21L/h）条件下的最优流道参数组合,实际应用可根据供水压力及土壤对应的设计流量选取适宜的流道参数。验证得到优化方案流量变异系数的预测精度为95.37%-99.25%,支持向量机预测流量值与验证结果流量值的决定系数为0.927-0.994。较大设计流量对应优化方案在高压区的流量变异系数均小于低压区,若不考虑能耗,较大设计流量在高压供水条件下的灌水效果更优。实际应用中,首先根据土壤质地确定设计流量,再根据供水压力选取适宜的流道参数。