黄土高原是我国乃至世界上水土流失最严重的地区，由于气候干旱化和人类活动的影响，生态退化严重，是我国生态恢复和重建的重要地区之一。由于成土过程、土壤侵蚀和人类活动的影响，碎石覆盖表上和镶嵌在土壤中的现象经常出现。所以，含碎石土壤是一类重要的土地资源，研究黄土高原土石山区混合介质的水分运动规律对于黄土高原的植被恢复和重建具有重要意义。虽然国内外对含碎石土壤的水力特性，水分运动规律做了大量的研究，但是对于含碎石土壤的认识还很有限，含碎石土壤水分的动态模拟尚存在一定难度。本文通过大量试验，并结合理论分析研究了含碎石土壤的一些物理特性，以及碎石对土壤水分运动的影响，并建立了模拟含碎石土壤水分运动的数学模型。主要得到以下一些重要的结论：　　 (1)碎石与细土存在不同的持水特性，碎石含水量并非总可以忽略，随着吸力的变化，即便风化不严重的碎石，其含水量也可能等于甚至超过细土含水量。忽略碎石或其含水量所产生的相对误差的大小仅与碎石含量和碎石与细土含水量的比值有关。　　 (2)无论是吸湿还是脱湿过程，土石混合介质水分特征曲线随碎石含量的增加变化很小，但在各个吸力下，细土的持水性都有所增加，只是在低吸力段比高吸力段明显，脱湿过程比吸湿过程明显。此外，碎石尺寸也是影响土石混合介质水分特征曲线的重要原因之一。含碎石土壤的饱和导水率不完全随碎石含量的增加而减小，而是先增加后减小，当碎石质量含量为10％时，土石混合介质饱和导水率最大。　　 (3)镶嵌在土壤内部碎石的含量几乎线性地减少入渗率，但对湿润锋迁移速度影响不大；碎石与细上的水分交换系数对入渗率影响不大，但大的质量交换系数能使湿润锋运动速度明显变慢；碎石尺寸并没有对土壤水分运动表现出很明显的影响。此外，剖面中碎石的存在几乎不影响入渗时土壤剖面的水势分布。　　 (4)碎石含量对土壤蒸发的影响与土壤初始状态和降雨条件有关，初始湿润的土壤接受长时间的降雨后，碎石含量越高的土壤蒸发越慢，初始干燥的土壤在少量降雨情况下，碎石含量高的土壤反而蒸发更为强烈；但大体来看，碎石本身作为源和汇，能在一定程度上延缓土壤水分的波动，既降低入渗，也抑制蒸发。　　 (5)长期对自然条件下含碎石土柱的蒸发过程监测结果表明，抑制土壤蒸发效果最好的是碎石覆盖处理，其次是含土石混合隔层的处理；土石混合隔层厚度对土壤蒸发和储水量变化影响不大；土石混合隔层的位置只有在土壤表层时才能有效抑制土壤蒸发；碎石含量对土壤累积蒸发量的影响很小。　　 (6)建立了描述含碎石土壤水分运动过程的双孔模型(DPM)。灵敏度分析和土柱试验表明，双孔模型可以准确预测含有不同厚度、位置和碎石含量土石混合隔层的土壤水分入渗过程，并且也能对先前学者试验得到的含碎石土壤的蒸发特征给以合理的解释。　　 (7)含碎石土壤水分对柠条生长或蒸腾的有效性不仅与土壤含水量有关，而且与碎石含量有关。存在一临界含水量，在临界含水量到田问持水量之间，土壤水分对于不同碎石含量的土壤植被同等有效；在临界含水量到凋萎含水量之间，土壤水分有效性随土壤含水量的减少线性降低，但碎石含量的增加则使土壤水分有效性曲线左移，有助于提高低含水量下的土壤水分有效性。　　 本文的一些理论分析和试验结果，有助于提高人们对含碎石土壤的理解和认识。提出的双孔模型较为有效地模拟了一些情况下含碎石土壤的水分运动过程，这对于改善土石山区水文过程的模拟具有重要意义。