东部草原区是我国东北部重要的煤-电生产基地,煤炭资源的长期高强度开采加剧了该区域能源供应和生态安全的矛盾,实施土地复垦成为缓解这一矛盾的必要措施。研究区目前在土地复垦过程中面临表土缺乏和复垦土壤持水能力差两大主要问题。本文以胜利露天矿上覆岩土层基质为研究对象,以未扰动表层土为改良目标,利用室内试验,研究上覆岩土层中可利用的粉壤土和砂土在不同混合比例下水分特征曲线、水分常数以及饱和导水率等水力性质的变化规律;同时进行土柱实验和Hydrus-1D模拟,以提高矿区复垦土壤持水量为目的,研究重构层状土体的水分运移过程、持水能力以及剖面水分分布特征。基于以上实验成果,探讨表土替代材料的改良模式,以及重构土体的设计策略。主要结论如下:（1）通过质地改良实验发现,粉壤土添加比例在40%-70%的混合土壤的田间持水量、凋萎系数和有效水含量可接近表土层水平。混合土壤的饱和导水率随粉壤土的添加呈现幂函数的下降趋势,当粉壤土的添加比例达到50%及以上时,饱和导水率的下降速度减缓,并与表层土的饱和导水率接近。通过土壤混合实验发现粉壤土添加比例在40%-70%的混合土壤水力性质与表层土接近,可以作为研究区表土替代材料的改良方案,以改善研究区土地复垦过程中表土匮乏的问题。（2）通过土柱实验发现,在入渗过程中,层状土体T3和T4在湿润锋推进速度、累积入渗量、平均入渗速率以及稳定入渗速率上与对照组CK的入渗特征最为接近。在土柱经过7天排水实验后,层状土体T1的总持水量最大,层状土体T2的总持水量最小。层状土体T2的表土层持水量最大,均质土体T0的表土层持水量最小。各重构土体总持水量大小排序依次为T1>CK>T0>T3>T4>T2。各重构土体表土层持水量大小排序依次为T2>T3>T4>CK>T1>T0。（3）蒸发实验显示层状土体T1和T4的土体构型更有利于水分的保持。T4经过30天蒸发后的累积蒸发量最大,并且其表土层获得的下层补给水量也最大,T4可以通过毛细管上升水的方式补充表土层因蒸发而损耗的水分,结果显示经过30天蒸发,T4的表土层持水量是所有重构土体中最大的。层状土体T2和T3的土体构型不适合土壤水分的保持,因为砂土本身持水性差,虽然在排水过程中,砂土层可以通过毛细阻断作用,提高上方表土层的持水量,但是这种表土层的持水并不会持续,而会在较短的时间内通过蒸发作用损失,且缺乏补给,因此不利于植被吸水。（4）经广义似然不确定性估计（Generalized Likelihood Uncertainty Estimation,GLUE）算法优化后的土壤水力参数对实验数据的模拟精度较高。通过分析水力参数后验分布表明,除残余含水量外,其余参数均可视为敏感性参数。相关性分析认为敏感参数和非敏感参数以及同一重构土体的不同层次水力参数之间均存在相关性,表明非敏感参数会通过影响敏感性参数对模型模拟产生间接影响,同时也表明水分运动过程中重构土体中的各土壤层之间并不是独立的而是相互影响的。（5）利用逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS）和灰色关联分析（Grey Relation Analysis,GRA）对重构土体的持水能力进行综合评价。评价指标包括平均入渗速率、累积入渗量、湿润锋穿透时间、蒸发30天剖面总持水量、蒸发30天表土层持水量以及累积蒸发量。根据熵权法的权重值由大到小依次排序为蒸发30天表土层持水量>蒸发30天剖面总持水量>累积入渗量>湿润锋穿透时间>累积蒸发量>平均入渗速率。通过TOPSIS和灰色关联分析显示,层状土体T1的评价系数最高,即持水效果最好,其次为T4。T0与对照组CK的持水效果最为接近,但是T0对矿区表土需求量大,对于表土匮乏的研究区,并不适合实际应用。同时T2和T3评价系数偏低,同样不适合作为研究区土层覆盖模式。分析认为层状土体T1和T4适合作为研究区重构土体的设计方案。本文基于室内实验和Hydrus-1D数值模拟,认为粉壤土添加比例在40%-70%的混合土壤作为研究区的表土替代材料改良模式,认为T1和T4适合作为研究区重构土体的设计方案,借此改善矿区表土匮乏和复垦土壤持水能力差的现状,为东部草原区露天矿复垦提供理论基础和技术支撑。