“四水”是指大气水、地表水、土壤水、地下水，平原区“四水”转化规律的研究，对于农业节水、地下水评估、土壤水库调度等具有十分重要的意义。本研究力图在掌握国内外相关研究的基础上，以五道沟实验站长系列实测资料为依托，研究淮北平原地区“四水”转化过程中的土壤下渗、潜水补给和有/无作物生长条件下的潜水蒸发规律，建立了平原区集总式“四水”转化模型，附有详细的模型参数确定、验证和应用资料。全文分六部分： 第1章绪论。从地表水与地下水的联合运用、非充分灌溉到节水灌溉和充分利用土壤水库这三个方面，介绍了本文的研究背景和研究意义；分八个方面总结了“四水”相互转化机理的相关研究；剖析学习了具有“四水”转化描述能力的分布式模型和集总式模型；总结比较了蒸发的相关知识。 第2章降雨入渗实验研究。介绍了相关的土壤、降雨和潜水状况，通过实验给出了土壤的相关参数；通过蒸渗仪资料分析出了天然情况下降水入渗对土壤水的补给量；通过野外同心环和部分蒸渗仪人工灌水实验得出了两种土壤薄层积水情况下的透水特性；利用人工灌水实验资料通过多元非线性回归方法得到了常用下渗公式及参数；概化出了淮北平原区降雨补给潜水根据降雨量、前期土壤含水量和潜水位情况的三个阶段计算方法。 第3章潜水蒸发实验研究。分析了潜水蒸发与水面蒸发等气象要素的关系；总结了无作物潜水蒸发的主要计算方法，通过逐日和逐句的参数拟合，得到了幂函数等6个常用公式对亚粘土和亚砂土的相关参数，针对逐日、逐旬以上两种时段长度和土壤情况，给出了相应的最优公式。比较了有作物潜水蒸发与裸地潜水蒸发的差异；总结了地下水对作物的影响研究进展，得到了有/无作物情况下月平均潜水蒸发系数以及公式相关参数，统计了冬小麦、大豆在不同土壤类型、不同潜水埋深时的潜水蒸发规律；回顾了有作物潜水蒸发计算的研究进展；从逐日和逐月两个方面，用线型回归分析的方法得到了常用公式在有作物潜水蒸发计算的表现，没有得到满意的公式和参数；沿着裸土潜水蒸发加作物多耗水量计算有作物时潜水蒸发的思路，建立了三套方法计算有作物潜水蒸发，取得较满意的拟合结果。 第4章“四水”转化模型的建立与参数确定。以两域法考虑大孔流、以土壤水垂向运动的数学描述为核心，按照逐步细化的原则构建模型；通过模型下渗～蒸发实验模拟确定了大孔隙系数，采用经验公式修正模型的潜水蒸发计算结果；通过下渗～径流的实验模拟，确定了冠层最大截流量和填洼量参数；通过长系列年均地下水位的模拟，确定了地下水排出的相关参数。 第5章“四水”转化模型的验证与应用。用杨楼小流域的实测资料，检验了模型结构和上述率定的参数，潜水位的拟合情况很理想，径流和土壤含水量的拟合情况较好。在模型中设置不同的边界条件或运行控制条件，实现地膜覆盖、浇灌或控制水量下的漫灌和覆盖秸秆等灌水方式的近似模拟和灌溉效率的比较。通过独立场次的多场降水，模拟了亚粘土和亚砂土在不同强度的天然降水条件下的潜水补给量，得出了相应条件下的入渗补给系数；通过杨楼小流域1991～2006“四水”转化连续模拟结果的逐年统计，得出了多年平均的“四水”转化关系。 第6章结论与展望。总结了全文的研究成果和存在问题；提出了基于本文成果在井灌回归系数、土壤水利用、有/无作物潜水规律和水资源评价等方面的应用研究设想。