引黄灌区灌溉水泥沙含量较高,对微灌高含沙水处理是一个重大的工程理论和关键技术问题。使用全流过滤设备处理高含沙水存在回洗频繁和滤网寿命短及高耗能等实际问题。目前学者在高含沙水微灌排渗过滤方法和装置方面开展了一系列研究并取得了一定成果。本文以微灌用非耕地土壤排渗过滤材料为研究对象,针对排渗过滤装置的排-渗-滤-堵相互作用问题,通过室内模拟试验、野外典型工程试验,结合数值模拟,系统的对土壤排渗过滤机理与模型进行了研究,取得的主要研究成果如下:（1）考虑到微灌用高含沙水排渗过滤的土壤滤料堵塞过程,是粘粒和粉粒含量依次增加而沙粒含量依次减少的过程,即土壤质地发生由轻到粘的变化。通过室内土柱积水入渗模拟试验,结合HYDRUS-1D数值试验,研究了适用于排渗过滤的土壤粘粒含量对沙壤土、沙土和壤质沙土三种质地土壤滤料入渗特性和稳渗率的影响。研究表明:三种土壤滤料入渗特性和稳渗率受粘粒含量的影响明显。沙壤土滤料稳渗率与粘粒含量呈指数衰减模型关系;Philip入渗模型是描述沙壤土滤料入渗特性的适宜模型;利用粘粒含量预测沙壤土滤料累积入渗量的模型相对误差≤ 8.3%。沙土和壤质沙土滤料稳渗率均与粘粒含量显著负线性相关（p<0.01）;改进的Kostiakov入渗模型是描述沙土和壤质沙土滤料入渗特性的适宜模型;利用粘粒含量预测沙土和壤质沙土滤料累积入渗量的模型相对误差分别≤10.7%和≤ 11.4%。（2）通过室内模拟试验,研究了适用于排渗过滤的土壤粘粒含量对沙土、沙壤土滤料水分特征曲线-孔隙分布-孔隙堵塞率的影响。研究表明:沙土和沙壤土滤料土壤水分特征曲线参数-孔隙分布受粘粒含量的影响明显。θs和α均与粘粒含量显著正线性相关（p<0.01）,θr与粘粒含量显著负线性相关（p<0.01）,n与粘粒含量呈指数衰减模型关系;粘粒含量增加,土壤滤料传导孔隙（当量孔径0.03～1 mm）体积减少,储存孔隙（当量孔径200 nm～0.03 mm）体积增加,其它当量孔径的孔隙体积不变,传导孔隙和储存孔隙体积的变化是导致沙土和沙壤土滤料孔隙堵塞的主要原因;利用粘粒含量预测沙土和沙壤土水分特征曲线的模型对土壤滤料传导孔隙体积预测相对误差≤ 7.82%,储存孔隙体积预测相对误差≤ 9.89%。（3）针对微灌用层状土壤排渗过滤材料水分运动数值模拟中,求解ψ-式Richards方程异质界面附近格点差分格式的修正问题,基于浸没界面方法建立了一种允许界面位置相对于空间离散格点的位置没有要求,且能够保证数值计算结果在空间上具有整体二阶精度的算法。（4）针对宁夏引黄灌区高含沙水微灌排渗过滤实际问题,在已有研究成果基础上,提出了一种利用非耕地沙壤土和沙土+水平过滤暗管（埋深1m）+外包土工布的高含沙水微灌排渗过滤装置。采用渗流槽,通过含沙水积水入渗试验,设计积水深度5 cm,含沙量2 kg/m3,对比研究了装置的过滤性能,分析了滤料的堵塞特性及堵塞机理。研究表明:采用沙壤土和沙土作为滤料时,滤水含沙量和滤水速率随滤水时长的变化规律均符合指数衰减模型关系,滤后水最大颗粒粒径均<0.1 mm,适用于直接微灌,或辅以网式过滤效果更佳;沙壤土对含沙水的过滤精度优于沙土;沙壤土和沙土排渗过滤装置的理论堵塞时间分别为107天和123天;对沙壤土而言,滤水管面积上理论总平均滤水量为3.20m3/（m2·d）（包括辅以网式过滤器可用的那部分初期滤水）,可直接为滴灌所用的滤水管面积上理论平均滤水量为1.64m3/（m2·d）;土壤面积上理论总平均滤水量为1.35m3/（m2·d）,可直接为滴灌所用的土壤面积上理论平均滤水量为0.68m3/（m2·d）。对沙土而言,滤水管面积上理论总平均滤水量为3.51m3/（m2·d）（包括辅以网式过滤器可用的那部分初期滤水）,可直接为滴灌所用的滤水管面积上理论平均滤水量为1.88m3/（m2·d）;土壤面积上理论总平均滤水量为1.44m3/（m2·d）,可直接为滴灌所用的土壤面积上理论平均滤水量为 0.80m3/（m2 · d）。高含沙水长时间排渗过滤改变了沙壤土和沙土滤料的质地和结构。试验过程中,沙壤土和沙土滤料粘粒和粉粒含量均增加,沙粒含量减少。试验终止后,沙壤土和沙土滤料质地分别演变为粉质粘土和沙质粘壤土,传导孔隙体积均显著减少,储存孔隙体积均显著增加（p<0.01）。沙壤土和沙土滤料孔隙堵塞物均主要是含沙水中的粘粒和粉粒。沙壤土和沙土滤料堵塞深度范围分别为0～100cm和0～80 cm,孔隙堵塞率分别为66%和63%。利用粘粒含量预测沙土入渗特性的模型,对高含沙水入渗时沙土滤料累积入渗量的预测相对误差≤11.7%。（5）在基于渗流槽的高含沙水微灌排渗过滤装置模拟试验的研究基础之上,以高含沙水微灌排渗过滤装置在野外3年的试验成果为基础,对比分析了装置的关键过滤性能参数和堵塞特性及机理。研究表明:当黄河水含沙量为5.66 kg/m3时,综合考虑滤水含沙量、滤水耗时、滤水颗粒粒径分布和滤水速率,以及滤料堵塞深度等因素,在实际应用时,以非耕地沙土+水平无砂混凝土过滤暗管（外径400mm、内径300mm,埋深1.5 m）+全防渗+地表铺设规格350g/m2无纺布的处理对高含沙水进行排渗过滤为最优处理。黄利用粘粒含量预测土壤孔隙堵塞率的模型,对堵塞临界深度土层传导孔隙和储存孔隙体积预测相对误差分别为11.34%和19%。（6）土壤排渗过滤装置滤水量可满足一个灌溉季的滴灌使用需求,对河高含沙水胶粒的过滤效果较好。当黄河水含沙量为5.66 kg/m3时,采用非耕地沙土滤料对胶粒的去除率为87.50%。