土壤中大孔隙所形成的优先流是一种常见的土壤水分运动形式,是造成污染物运移和地下水循环污染的主要原因。由于大孔隙普遍存在于土壤中,由此产生的大孔隙流十分显著的影响土壤内部水分和溶质的运移。本文基于7种不同大孔隙设置构型的土柱试验,采用室内试验和模型模拟,同时结合穿透曲线和时间矩的方法,研究了在模拟降雨条件下,大孔隙的面孔隙度和不同连通性对土壤水分及溶质运移过程的影响作用,阐明了大孔隙优先流发生的机理,给出优先流定量评价指标PFSP,研究为土体及地下水污染程度的预测提供了一定的理论和计算依据。主要研究结论如下:1)含大孔隙土柱的土壤入渗过程对降雨强度的响应显著。在降雨时间相同的情况下,降雨强度越大,土柱底孔初始出流时间和结束出流越短,出流量最高值也越大。上层土壤含水量在降雨期间并没有出现随着大孔隙发育程度的增加而增大,反而有相反趋势。中层土壤含水量随降雨强度变化不明显,下层土壤由于大孔隙的作用含水量增加较快。当降雨强度减小到降雨结束,大孔隙越发育的土柱,土壤含水量反而越小。2)含大孔隙土柱的Br穿透曲线具有明显的不对称性和拖尾特征。以均匀土柱为基质平衡流,面孔隙度为0.27%、1.42%、3.47%的大孔隙土柱Br-累积淋出量分别占总淋出量的71.21%、76.8%、81.08%。大孔隙上连通、下连通、不连通和贯穿的土柱其优先流携带Br运移占均匀土柱的百分比分别为76.8%、52.54%、55.73%和83.17%。说明土壤优先流在Br迁移过程中的贡献作用不可忽视。3)采用数值模型CXTFIT对含不同大孔隙土柱的溶质穿透曲线进行了模拟。结果表明,面孔隙度为0.27、1.42、3.4 7所对应的土柱其水动力弥散系数分别为均匀土柱的2.5 5倍、3.07和4.35倍。阻滞因子R随着面孔隙度的减小而减小,对于动水区比例因子β和两区的质量交换系数ω则随着面孔隙度的增大而增大。对于大孔隙连通性,大孔隙上连通、下连通、不连通和贯穿的土柱水动力弥散系数D分别为均匀土柱的3.07、2.75、2.7和7.13倍,大孔隙发育程度越好,阻滞系数R越小,动水区比例因子β越大,两区质量交换系数ω也越大。4)基于上述模拟所得参数并结合时间矩的方法定量辨识了优先流对穿透曲线的贡献率。通过计算不同土柱的PFSP值分析得出:优先流作用μ2pf对穿透曲线的延展量贡献率最大,其次为两区作用μ2tr,弥散系数作用μ2dis对穿透曲线的贡献率最小。同时采用PFSP值可以用来定量刻画优先流贡献率的大小。