随着工农业的发展,重金属进入环境的途径越来越多,重金属污染问题越来越严重,而土壤作为环境中的重要介质,其重金属污染也成为一个不容忽视的问题。Cd作为一种典型重金属污染物,其进入环境中后不容易被降解,分解周期较长,有很高的毒性,而且容易被作物吸收,从而在作物体内富集,严重影响作物的产量和品质,最后通过食物链进入人体进而在人体内积累,危害人体的健康。自然界中的土壤多为层状结构,包括夹粘层和夹砂层等,不同的土体构型会对重金属在土壤中的运移产生不同的影响。本文以重金属Cd为研究对象,通过大量的数值模拟及室内土柱出流实验,研究其在夹粘层和夹砂层土体构型中的运移特征,揭示其运移机理,以便为重金属在土壤和地下水中的污染风险评价及修复提供科学依据。本文的研究主要包括三方面的内容:一是利用Hydrus-1D软件,模拟预测定水头入渗时,水分在十二种不同质地土壤中的运移过程,探究时间步长和空间步长的选取对土壤水分运动方程（Richard方程）数值解稳定性的影响;二是根据设置的不同上边界条件,并选择不同的溶质运移模型,对重金属Cd²⁺在夹粘层（壤土-粘土-壤土）和夹砂层（壤土-砂土-壤土）土壤中的迁移过程进行数值模拟,深入了解其运移特征,并分析可能对地下水造成的污染风险;三是通过室内土柱出流实验,探讨非反应性溶质Cl^-和反应性溶质Cd²⁺在夹砂层土壤中的运移状况,并用Hydrus-1D软件对水分入渗和溶质运移的时空变化进行模拟,得到相关参数。通过本文的研究,得出以下结论:（1）空间和时间离散对土壤水分入渗数值模拟影响主要表现在,就砂性土壤而言,初始时间步长取值范围在0.072-72 min,空间步长应在0.2-10.0 cm之间;对壤性土来说,空间步长的取值范围也是在0.2-10.0 cm之间;而从粘性土壤来看,无论初始时间步长和空间步长如何取值,模拟结果都不收敛或出现数值振荡。也就是说,在用数值法解表征土壤水分运动的Richards方程时,不同质地土壤水分入渗过程数值解的稳定性也不同,砂性土数值解的稳定性最好,壤性土次之,粘性土最差。（2）重金属Cd在厚度为200 cm的夹粘层和夹砂层土壤中运移时,其运移方程分别选取非平衡单点吸附（One-site sorption model,OSM）、双点吸附（Two-site sorption model,TSM）及两区模型（Two-region model,TRM）;以500、400和300mm的降水入渗量作为上边界条件,下边界条件为自由排水,结果表明入渗水量（上边界）的多少对Cd在土壤中的运移深度和剖面含量无太大影响。（3）分别使用单点、双点、两区模型对重金属Cd在层状土壤中的运移进行模拟时,所揭示的运移特征不同。对于夹粘层土壤,当选取双点模型时,Cd在土壤中的运移距离最短,为40cm左右,主要发生在壤土层;其次是单点模型,Cd的运移距离为70 cm左右;最后为两区模型,Cd的运移距离为100cm左右。对于夹砂层土壤,当选取双点模型时,Cd在土壤中的运移距离最短,为100cm左右,主要发生在壤土层和壤质砂土层;其次是两区模型,模拟期内会有少量Cd运移到土体底部;最后是单点模型,在第三天时Cd就能运移到土体底部。（4）使用不同的模型对Cd在土壤中的运移进行模拟时,夹粘层和夹砂层土壤界面处表现出来的的阻滞作用也不同。对夹粘层土壤来说,当选取单点模型时,Cd在壤土-粉砂质粘土界面分层现象比较明显,粉砂质粘土对Cd的运移具有明显的阻滞作用;对夹砂层土壤来说,当选取双点模型时,壤质砂土-壤土界面对重金属Cd的运移也有一定的阻滞作用。（5）室内土柱实验表明壤-砂界面具有一定的阻水性,主要是因为界面处存在毛管障碍,降低土壤水分下渗速率,进而会提高上层土壤水分含量;由于溶质随水分运动,所以壤-砂界面处对溶质也有一定的阻滞作用。实验过程中,底部壤土层比中间砂土层先监测到水分,推测中间砂土层出现了指流现象。