①小流域水资源综合利用：小流域+拦蓄工程+引水渠+水窖
②水土保持水资源综合利用：自然集流面+水土保持坡地径流拦蓄工程
③单一人工集流面+水窖
由天然集流面组成的小流域产生的径流资源由于含沙量大，必须对其进行沉沙处理后再引入窖中。要达到较好的沉沙效果，就要有足够大的沉沙体积。沉沙池内的水流流态最好在层流状态下，滞留时间也应当使粗沙可以沉降。
沉淀池一般建于储水工程进口处2~3m远的地方，容积为0.8~2.0立方米，长宽比为2∶1，其池底和池壁用混凝土或机制砖衬砌，集水渠与引水管不正对，以提高泥沙的沉淀效果。
1.1.3.3.2集水场布设及建设技术
集水场是根据不同的环境条件确定的，如果是以解决人畜饮水和发展庭院经济林为主要目的，可以采用天然集水面如屋顶、场院、路面等，如果在野外建立经济林基地则要通过人工修建集水面，集水场一般要尽量选择在灌溉林地的上方，以便可以直接进行自流灌溉，省去动力安装的麻烦，为提高水窖蓄水保证率，对示范区、辐射区内蓄水困难的水窖配置人工集水场，人工集水场主要有混凝土、固化剂、分散剂、集雨布、屋檐集水等5种类型，集水场建设一般在水窖附近。
1.1.3.3.3水窖设计及施工技术
水窖的建设按照“因地制宜，注重效益”的原则，以保证水窖的蓄水和安全为前提，将水窖的建设同小流域治理、庭院经济和高效农业种植相结合，以解决人畜饮水、改善生产生活条件，帮助农民脱贫致富。在项目区主要根据当地实际建造，形式有土拱窖、窑窖、拱盖窖、砖拱窖4种，其中以混凝土拱盖窖、砖拱窖为重点建设对象，一般布设在村旁、路旁有足够地表径流的地方。
水窖修建的关键技术是防止窖体内壁水泥砂浆防渗体的脱落与渗漏。胶泥窖一般使用当地的材料胶泥作为防渗材料，由于胶泥水分散失后易裂缝脱落，不能从窖底至窖口实行整体胶泥防渗处理，通常作成瓶状，上部小口径处不做防渗处理，下部蓄水部分直径3m左右，蓄水容积20立方米左右，用胶泥防渗。现在大多使用水泥窖，用砂浆压入马眼达到防渗目的，依据山区的土质条件，窖容可以达到40~60立方米。
1.2雨水资源高效利用综合技术研究
黄土高原地处我国内陆腹地，由于气候干旱，蒸发强烈，水土流失严重，生态环境恶化，社会经济发展滞后。其中干旱缺水不仅制约了农业和农村经济的持续发展，而且还严重地影响着人类的生存环境。目前该区可以利用的水资源主要为地表水、地下水和雨水资源。由于地表水缺乏、地下水资源不仅贫乏且埋藏深，因此降水资源是该区农业生产水资源的最主要来源。而围绕降水利用率和水分利用效率，因地制宜建立雨水资源化及高效利用的技术体系，则是缓解黄土高原半干旱退化山区干旱问题的重要途径。
1.2.1雨水资源高效利用技术
干旱、半干旱山区雨水的利用主要是通过地表微形改变，入渗能力的改变等方式，改变雨水在地表上的分配变化，以及地表径流汇集方式，延长地表径流汇集时间，或改变地表径流运动路径等达到径流局部汇集，实现雨水利用的目的。其途径是：“一蓄”，通过蓄水窖、小坝库最大限度将地表径流蓄积起来，用于时空调节与补充灌水。“二防”，通过修梯田和覆膜技术，防止径流和蒸发损失。“三改”，薄改肥，培肥地力，提高蓄水能力；老改新，推广良种良法，提高土壤水分利用率，特别是深层水分的利用率；旱改水，通过雨水集蓄和微灌技术，在不同植物需水关键期进行节水补灌，提高水分生产效率。
雨水利用的方式主要有三种，一是微地形改变雨水就地利用，通过地表微地形的改变，如夷平、垄起等来增加地表土壤入渗能力，或者聚集雨水就地利用的方式。水土保持措施中的梯田、鱼鳞坑、水平沟、水平阶等就是这种方式的具体应用。二是微地形改变雨水叠加利用，在微地形改变雨水就地利用的基础上，将邻近地表雨水汇集加以利用的一种叠加利用方式。如隔坡梯田、田间微集水大垄沟覆膜种植技术属于这一范畴。三是改变地表入渗能力异地利用，通过修建或利用已有的集流场地，将集流场的雨水蓄集在修建的蓄水实施中供异地利用的一种方式。河川试验示范区由于干旱和雨水资源利用不足，旱作产量低而不稳，长期徘徊在1125kg/公顷~1500kg/公顷之间。因此，如何有效拦蓄和高效利用有限的雨水资源，已经成为进一步提高旱作产量、稳定解决群众温饱、发展农村经济、提高农民收入亟待解决的科学技术问题。这在宁夏南部半干旱退化山区及黄土高原西部丘陵区均具有普遍意义。
1.2.1.1就地利用技术
在强化降水就地入渗的基础上，提高旱作农田中土壤水分利用效率的途径包括：防止土面水分的无效蒸发，充分利用土壤贮水和提高作物自身水分利用效率。基于以上的考虑，开展了地膜覆盖、增加肥料提高地力、冬麦改制和田间微集水种植等提高雨水资源就地利用率技术措施的田间试验。
根据以前的试验研究结果，进行了主要作物(冬小麦、玉米、马铃薯和胡麻)的大田覆膜栽培示范。
宁夏南部半干旱退化山区土壤贫瘠，缺氮少磷，严重地制约了土壤水分生产力的发挥，增加化肥投入、改进施肥方法，是以肥调水，提高土壤有限水资源利用率、旱作产量和利用效率的重要措施。
利用作物自身水分利用能力差异的生理学原理，扩大水分利用效率较高的作物种植，也是宁南半干旱山区提高土壤水分和天然降水利用率的有效途径。通过对冬麦和春麦进行生物学特性、生态适应性分析，优良品种引选及栽培技术的试验研究，证明了冬麦在本地区具有良好的生态适应性，与春麦相比具有较高的产量性能，实施“冬麦改制”可明显地提高旱作农田的生产力。
田间微集水种植是集雨、蓄水、保墒为一体的旱作农田雨水高效利用技术，其垄沟相间排列，垄上覆膜集雨，沟内种植作物，是一种田间条件下的雨水叠加利用方式。旱作农田微集水种植技术，是针对我国北方旱区的自然和生产条件，围绕提高降雨利用率这个核心，利用田间人工产流，形成集雨叠加，以改善作物水分环境，达到集水种植，提高旱作产量的目的。
1.2.1.2集雨技术及异地利用技术
异地利用技术包括：集雨技术、导引技术、蓄水技术、提灌技术和节水灌溉利用技术等。在利用水库、塘坝和水窖充分集蓄降水径流资源的基础上，进行径流资源的时空调节，并根据作物生长和发育关键期水分需求规律，开展降雨径流资源的节水补灌，通过缓解大气、土壤水分供水不足与作物需水之间的矛盾，进一步发挥作物生产潜力，作为提高旱作产量的有效途径。
集雨技术包括：土壤固化剂固化土壤、混凝土、瓦屋面、路面、场院硬地面或加防水剂表面喷涂、聚乙烯膜、复合土工布、荒坡和自然径流汇集工程等。
导引技术包括：PVC管和PE管等雨水导引利用技术。
蓄水技术包括：水库、塘坝、涝池、蓄水池、水窖、土圆井等。
提水技术包括：小型柴油机泵、小型电力潜水泵和手压泵等设备和技术。
节水灌溉利用技术包括：微喷灌、滴灌、点灌、作水点种、畦灌、隔沟灌、根际土壤注射灌等。
1.2.1.3微地形改变雨水叠加利用技术
旱地带状低垄覆膜膜侧种植技术：膜侧种植能够聚集雨水，变无效、微效降水为有效降水，抑制蒸发，提高水分利用效率，稳产增产效果显着，是抗旱栽培的一项重要技术措施。通常用铺膜播种机进行播种，膜面30cm，膜沟30cm，膜侧种植两行。
旱地沟垄种植技术：在等高耕作基础上改进的一种耕作措施，即在坡面上沿等高线开犁，形成较大的沟和垄，在沟内和垄上种植作物。此为更有效地控制水土流失的一类耕作方法。可用于10度~20度的坡地。
抗旱覆草保墒种植技术：采用覆草种植不但能防止土壤水分蒸发、提高土壤水分的保存率和利用率，而且能提高地温，促进作物生长发育。大田作物多用麦秸、糠和玉米秸进行覆盖，用量以把地面盖匀、盖严但又不压苗为准，通常覆盖量每亩250~1000Kg不等。一般来说，农田休闲期间秸秆覆盖应多些，作物生育期间少些；高秆作物覆盖应该多些，矮秆密植作物覆盖量应少些。
膜下沟灌技术：适用于地势较平坦的地块。膜下沟灌是在地膜覆盖栽培技术的基础上采用的一种灌水方法，此方法将传统的窄行地面灌水沟进行地膜覆盖，改明灌为暗灌，不但具有保墒作用，而且可以很好地减缓地热扩散，保持地温，减少蒸发量与空气湿度，节水增产效果明显。
等高沟耕作种植技术：适用于坡度不超过20度的墚、峁坡面、塌地、弯地。种植时在坡耕地上沿等高线用犁开沟播种，开沟深度在地面以下17cm，沟距60cm为宜，将种子播在沟底或垄的下半坡。用此方法不但可以使粮食增产，而且可以减少径流及冲刷量。
1.2.1.4主要作物节水灌溉调控技术
抑蒸保水技术：主要采取覆膜的方法来达到抑蒸保墒的目的，覆膜采用传统的地膜和液态地膜。地膜覆盖保墒增产效果明显，但白色污染较严重。液态地膜是播种后用液态地膜喷洒，在土壤表面形成一层薄膜，起到抑制土壤水分蒸发的作用。
旱地作物非充分灌溉技术：在作物苗期、拔节期及干旱期，灌水关键是在项目区实行窖灌农业非充分灌溉制度的一个特色，主要体现于灌水时机与灌水量，按照作物需水期，结合降水量、蒸发量、土壤含水量、窖存水量以及短期天气预报系统，分析适宜的补水时间、次数和灌水量，制定灌溉制度，提高单位水量的增收效益。一般灌溉定额为8立方米/亩~15立方米/亩，每次2立方米/亩~5立方米/亩。
1.2.1.5灌溉农田水肥一体化技术
水分和养分是作物生长必需的两大要素，适宜的水分条件和合理的养分供应是作物高产优质的基本保证。水分胁迫，养分缺乏及其二者供应的不同步性，是制约我国旱作农业生产发展的关键因素。以肥调水，以水促肥的水-肥-作物耦合的水肥一体化技术成为解决旱地农业问题的共识。因此，作物的水肥需求与水肥供应及其耦合和协调关系则是水肥一体化技术的理论基础。
水肥一体化技术体系可分为两个层次，一是大田农业的水肥一体化管理技术，一个是设施农业的水肥一体化管理技术。大田农业的水肥一体化管理技术又可分为灌溉农田的水肥一体化管理技术和节水补灌农田的水肥一体化管理技术，前者主要适合于灌区农业，后者主要适合于利用集雨工程进行半干旱地区旱作补灌农业。因此，开发旱作节水补灌农田的水肥一体化管理技术，是宁南半干旱山区结合集雨工程，实现旱作农田水肥耦合，提高水肥利用率和旱作产量的一条新途径。
2.抗旱植物品种引选及高效节水栽培技术研究
引进抗旱、丰产、优质的林、果、草、经济作物和粮食作物品种，研究植物水分代谢特性，确立简便、有效的抗旱指标，对生长习性、经济性状和抗旱性进行综合评价，筛选抗旱优良品种，结合抗旱节水灌溉技术，研究其丰产、优质、节水栽培管理技术，总结提出宁夏南部山区梨、杏绿色丰产标准化生产栽培技术规范。
2.1研究地区抗旱植物资源调查分析
2.1.1牧草资源
据统计，该区约有饲用植物560余种，占该区植物总数的78.5%，主要以禾本科、豆科、葱和莎草科植物为主。由该区的天然草地可分为2类草地类型干草原和灌丛草系牧草组成，不同的土壤条件使牧草生长繁殖各具特色。如典型草原中的本氏针茅，在干旱半干旱地区分布广，适应性强，在各种草地群落中都能见到，常以种子繁殖，但根蘖繁能力也很强。而该区通过封育后优良的禾本科牧草本氏针茅大量出现在群落中，并在种间的竞争下，具有优势。一般本氏针茅群落可达到12株/平方米~18株/平方米，形成以本氏针茅为建设群种的群落类型。
典型草原类：该类草地是由真旱生多年草本植物或有时为旱生蒿类半灌木、小半灌木为群落组成的草地类型。常常有丛生禾草在群落中占据优势，分布在调查区东部的广大黄土丘陵阴阳坡地。其中以本氏针茅为优势种的低丛生禾草组是分布最广的地带性草地类型，其面积最大；旱生蒿类半灌木组成的艾蒿和铁杆蒿为优势种的典型草原类；旱生蒿类小半灌木组成以冷蒿为优势种的典型草原，使本氏针茅草地受强烈土壤侵蚀和过度放牧演替而形成的次生类型，旱生杂类草以星毛委陵菜、百里香、阿尔太狗娃花为优势种，交错分布以上三个组内。长芒草、大针茅、猪毛蒿、刺旋花、隐子草、骆驼蓬、多根葱、冰草等。
灌丛草原类：该类型主要是由灌丛和草本及小半灌木层片相结合共同组成，灌丛为旱生、旱中生、中旱生草本为主，也可看到一些中旱生、旱中生植物。分布在分区的阳坡、半阴坡、半阳坡及沟坡的局部特异环境中，面积较小。主要植物有，狭叶锦鸡儿、小叶锦鸡儿、柠条、锦鸡儿、山杏、山桃等。