大气降水、河流和农田灌溉水等会入渗补给土壤和浅层地下水。由于地质、生物及人类活动的影响,自然界土壤一般呈现层状结构。这种层状结构相当程度影响着水分在土壤剖面的分布特征和运动规律。搞清楚水分在层状土壤中的入渗过程,对于研究浅层地下水补给和区域水量平衡计算具有重要理论和现实意义。本研究在青岛市即墨区移风店镇上泊村农田采样,对土壤基本理化性质和土壤水分特征曲线进行测定,并通过室内层状土柱入渗试验对不同初始含水量和土体构型下的水分运移规律进行了研究。室内土柱入渗试验在每层布设土壤水势传感器,监测该位置的压力水头随时间的变化,同时观测湿润锋位置随时间的变化和记录累积入渗量,分析了水分在层状土中的入渗特征。利用Hydrus-1D软件对试验条件下的一维水分运动进行了数值模拟,以入渗过程中实测变量的不同组合为目标函数开展了数值反演并优化得到层状土壤水力参数,为层状土壤瞬态水流试验反演求参过程中测量变量的选取提供了参考依据。选取其中一组拟合较好参数,对给定初始和边界条件下的土壤水流进行模拟,求得不同预设情景下的土壤水渗漏量。本研究主要得到以下结论:(1)通过对室内层状土柱入渗试验的分析,发现不同土体构型和初始含水量对水分运动的影响较大。当土壤初始含水量较低、较粘层在中间位置时,水分从入渗到出流所需的时间较长,表明当较粘层位置靠上时,对水流的阻滞作用更强,含水量高时土壤的导水能力更强些。不同土体构型无论上粗下细还是上细下粗,对水流均有阻滞作用,两相邻土层土质相差越大减渗作用越明显,且在初始水分含量较低时阻渗作用更明显。风干土壤在入渗初始时期入渗率较大,累计入渗量增加较快,随时间的推移入渗率逐渐减小并趋于稳定。而接近饱和的层状土壤只在入渗初期累积入渗量增长较快,积水厚度达到稳定后入渗率几乎不变,累计入渗量曲线趋于线性。(2)利用Hydrus-1D软件模拟层状土柱入渗过程,以累积入渗量和压力水头实测资料为目标函数,进行反演求土壤水力学参数。从决定系数(R~2)、变异系数(CV_s)、优化参数相关矩阵及优化参数标准误差等方面对三种不同目标函数下的反演结果进行综合分析,发现目标函数仅含有累积入渗量时虽然反演模拟值与实测值符合度较高,R~2达到0.999,但是优化参数的相关性较高、标准误差较大,且用压力水头实测值验证参数准确性效果较差,R~2只有0.338。而使用压力水头作为目标函数进行参数优化求解,用累计入渗量实测值进行验证效果较好,R~2可达到0.99。两者联合反演求土壤水力学参数在一定程度上可以降低解的非唯一性,提高解的准确性。(3)对不同初始和边界条件下共24种预设情景的水分运动进行数值模拟,比较田间2 m深处的土壤水渗漏量,发现不同土体构型、初始含水量和降雨量均会对土壤水渗漏量产生影响。土壤初始含水量高、降雨量大且渗透性差的土层位于下部时,土壤渗漏量最大。当渗透性较差的土层位于中间位置时,减少了土壤水渗漏量。