本文以黄土区长武试验站野外入渗观测试验为基础，分析了土地利用方式对土壤
大孔隙特征的响应，同时基于室内大孔隙土柱入渗试验，研究了土壤初始含水率、质
地、大孔隙扭曲性及连通性对水分运移的影响，并建立大孔隙流的优先迁移模型，结
合 Hydrus-2D/3D 软件模拟土壤水分入渗过程，取得以下研究结果：
1）黄土区土地利用方式会影响到土壤入渗能力，通过几十年累积，可明显表现
出饱和入渗能力上农地远低于林草地。引起土壤入渗能力差异的主要原因是人类耕作
活动和植物根孔引起土壤大孔隙及大孔隙连通性的差异。如单位面积有效大孔隙数目
及大孔隙度由大到小顺序为：刺槐林地≈草地>小麦地>苹果园地。有效大孔隙占土壤
体积比例虽小，但对水分运移起着至关重要的作用。
2）同质地土壤在土壤初始含水率大于其斥水性的峰值含水率时，湿润锋运移深
度随着土壤初始含水率的增大而增大，反之湿润锋运移深度随着初始含水率的增加而
减少；不同质地湿润锋运移速度随土壤粘粒含量的升高而减慢；累积入渗量受到土壤
储水性及斥水性的双重影响，导致与湿润锋的运移趋势并不一致；Kostiakov 入渗模
型能很好地拟合累积入渗量随时间的变化过程，适用于存在大孔隙流的土壤入渗模
拟。
3）大孔隙的扭曲性深刻影响土壤水分分布，对湿润锋纵向、横向运移具有引导
作用；大孔隙扭曲度降低可加速湿润锋运移，增加累计入渗量；湿润锋运移最大入渗
深度、累积入渗量与时间均呈明显的乘幂关系，其函数式的参数取决于土体中大孔隙
扭曲度。水流穿透土体的时间随扭曲度的增大而增加，穿透时间与扭曲度可用对数关
系描述。
4）与表层土壤不相通的大孔隙对水分运移无影响，与对照组无显著性差异；上
下均连通的 O-O 型大孔隙瞬间出流，显著提高湿润锋运移速度及出流量，上连通下
不连通的 O-C 型大孔隙介于对照组与 O-O 型大孔隙之间，湿润锋运移速度和穿透时
间等取决于孔隙深度、密度、孔隙扭曲度和倾斜角度等。5）通过建立大孔隙流在非饱和土壤中的双重渗透型模型，采用 Hydrus-2D/3D 软
件对不同扭曲性及连通性大孔隙土壤的湿润锋运移过程进行了模拟，结果表明模拟值
与实测值吻合程度较高，模拟湿润锋的运移情况与实测值也基本吻合，遵循了土壤大
孔隙流湿润锋形状及土壤水分运动规律。说明所建立的模型及模型的定解条件是可行
合理的。Hydrus-2D/3D 软件对土壤初始含水率的模拟不太敏感，土壤初始含水率、
斥水性与大孔隙流三者的关系仍需进一步研究。
关键词：土地利用；大孔隙度；初始含水率；湿润锋；扭曲性；连通性；Hydrus-2D/3D
软件