中文摘要：

渠道渗漏是输水过程中的主要损失量，也是地下水的重要补给来源，受污染渠水的渗漏会成为土壤水和地下水的潜在污染源。渠床土壤一般呈水平层状分布，且土层特性可能差异较大，入渗过程与均质土呈现很大差别。通过针对典型层状土的室内土柱、土槽试验和野外渠道渗漏试验，分析土层结构特性、初始土壤含水率、入渗水头等对入渗强度、水流形态、地下水动态等的影响，探讨粗质土层内指流的触发机制和发育特点。分析归纳层状土入渗强度计算公式，检验基于达西定律的饱和－非饱和土壤水运动模型模拟层状土入渗的误差和可行性。建立指流发育区的双孔隙优先流模型，初步建立层状包气带稳定区（指流未发育区）－不稳定区（指流发育区）耦合的水流演化模型。旨在掌握渠道－层状含水层－地下水系统中水流演化的基本规律，了解水流运动中产生时空不确定性的内在机理、定量描述和模拟方法，为农业节水、地下水资源评价和水污染控制提供理论依据。

结论摘要：

渠道渗漏的研究对于农业节水和生态水文具有重要意义。渠床土壤一般呈水平层状分布，且层间差异较大，这种层状结构可能对入渗产生很大影响，使以往均质土入渗的研究成果不再适用.本研究通过室内外试验、理论分析和数值模拟，对渠道、层状结构包气带和地下水系统的水流演化规律进行了研究，主要成果体现在 （1）根据典型层状土的室内土柱和土槽渠道渗漏试验，分析土层结构特性、初始土壤含水率、入渗水头等对入渗强度、湿润锋行进的影响，提出了计算层状土稳定入渗率的饱和层最小通量法和半理论半经验的S-Green-Ampt模型，验证了基于经典Richards方程的数值模型模拟层状土入渗过程的可靠性；（2）根据室内土槽积水入渗染色示踪试验，对上细下粗（且不同粒径）层状结构土壤入渗过程中的水分运动和指流形态的观测结果进行观测和染色示踪，研究了下层土壤粒径对指流触发的影响，采用分形理论对指流形态的发育指标及其与主要影响因素的关系进行定量分析描述。结果表明，下层粗质土粒径对指流形态有很大影响，其粒径越大，越容易出现区分性明显的指流。且相同时刻的分形计盒维数随下层粗质土粒径的增大而减小。随着入渗的推进，计盒维数逐渐增大趋向于平面维数2；（3）根据不同防渗措施下渠道渗漏过程、渠道对地下水补给规律的现场试验监测，结合数学模型分别模拟分析了地下水浅埋情况下渠床土层结构对渠道入渗补给地下水比例的影响、以及深埋情况下渠道防渗措施以及渠床土层结构对渠道水分入渗强度和土壤水分剖面动态的影响。试验和模拟表明，渠道渗漏随地下水埋深的增加而增加,上层渠床土壤饱和导水率的增加显著增加对渗漏量及其对地下水的补给比例。渠道渗漏受渠道衬砌形式和渠床下土质特性的综合影响，当渠床附近土壤呈压实和弱透水特性时，其对渠道渗漏的影响甚至超过渠道衬砌类型产生的影响，成为影响渠道渗漏的控制性因素；（4）结合设置不同防渗层的大型土柱积水入渗试验，分析了防渗层作用下包气带水分入渗和溶质运移，初步建立了双孔隙优先流水流运动和溶质运移模型，结果表明该模型用来分析具有防渗构造的层状包气带中耦合稳定区－不稳定区（指流发育区）的饱和－非饱和水分运动和溶质反应运移具有一定的可靠性。研究结果可为农业节水、地下水资源评价和水污染控制提供理论依据。依托本项目发表论文8篇，其中EI收录6篇，SCI收录1篇。结合本项目培养博士生2人、硕士生6人。