近年来,地下储油罐、输油管道及油田操作区的跑冒滴漏等现象时常发生,石汽油侵入土壤或地下水中,对地下水土环境造成巨大潜在威胁。应用和发展岩土学科理论知识,解决现实中的水土环境问题,已成为研究的重要关注点。以往关于溶质运移的研究多为水溶性单相,未考虑石油等有机污染物的多相流问题,加之对于水位波动下土层构成的多样性,使得石油类污染物在土层中的演化分布更为复杂。本文通过现实表征—物理模型—数值模拟的分析方法,以苯系物(BTEX)中苯和甲苯为例,解析其气相、液相和NAPL相(非水相液体,Non-aqueous Phase Liquid)在水位波动下的赋存演化特点;通过模拟不同水位波动形式,构建单岩结构土层和双岩结构土层下室内土柱试验,分析苯和甲苯在包气带和含水层观测点位的浓度变化,总结其在不同情境下的运移特点;利用TOUGH(非饱和地下水和热量运移模拟软件,Transport of Unsaturated Groundwater and Heat)中TMVOC模块软件,设置不同波动和岩性条件模型,实现对苯系物污染行为及演化的分析和比较,从而有效指导类似工程应用。通过研究分析,主要形成了以下结果。在不同岩性结构(单岩砂土结构和双岩砂土-粉土结构)、不同波动条件(水位稳定和水位波动)下,苯运移过程中及波动后期,三相的质量含量大小关系为NAPL相>气相>液相。因双岩土柱中粉土夹层的存在,土壤的粘粒含量增加、孔隙变小,波动初期气相、液相和NAPL相苯均分布在夹层上部,液相苯在水位升降作用下,被携带穿透夹层集聚在夹层下界面。苯和甲苯在整个波动周期内的运移规律较为一致,但受污染组分性质、粘滞性、溶解性以及挥发性等因素差异性的影响,苯和甲苯在双岩土层包气带中出现浓度峰值的阶段不同,且水位下降时苯透过夹层的含量大于甲苯。水位波动导致垂向包气带和含水层的空间位置不断变化,波动后期形成了两种苯系物聚集带,分别为夹层上下界面处和水位面附近;在波动过程中产生苯系物急剧变化的阶段大多为水位在观测点附近或以下升降时。应用TMVOC数值软件,模拟水位波动下苯系物分异演化过程,与室内实验对比表明:气相、液相和NAPL相在波动全过程中随水位变化的规律具有较为一致,且三者之间存在补充和相互转化的现象。总体来讲,单岩结构中水位下降时三相均随水做垂向运移,NAPL相和气相部分溶于水中;位于夹层界面处或不存在水位变化时,三相间演化、分异作用减弱。