本文选取黄土高原区有代表性土石山区天水、泾阳、铜川采集扰动土样和原状土样；采样点均处在黄土高原区质地分区的中壤-Ⅱ带，其中天水凤凰山和泾阳的张家山处于黄土高原的中壤-Ⅱ带南边缘的西侧和中部，铜川崾岘梁位于中壤-Ⅱ带的北边缘。凤凰山为次生油松林地，土石介质中碎石为块状中度风化分解的变质岩；张家山坡面分布不均匀灌草，平均盖度在20％左右，碎石为密度较大的河滩石和少量钙结核的混合物，以椭圆形、扁圆形为主；铜川崾岘梁扰动土采集地为耕作田地，耕作层土体中碎石分布较均匀，原状土在次生乔灌林地采集，碎石为片状和块状的风化程度很高的泥页岩和粉页岩碎屑。将土样中的碎石筛分，对其中的小粒径的碎石构成的土石介质的饱和导水率和持水性采用定水头法和离心机法进行测定；并对土样进行了饱和稳态流条件下的土柱入渗和溶质混合置换试验；同时在铜川崾岘梁地表及土体中含有碎石的坡面和神木六道沟分布水蚀钙结核的坡面进行了野外模拟降雨试验，以研究水分在土石介质中的运移特征。根据测定的数据分析碎石类型、含量、粒径对黄土高原区土石介质入渗、导水性质、非反应性离子置换的影响。得到了以下主要结论： 1. 小粒径碎石（2-10mm）对土石介质的导水性质的影响因碎石类型的不同有较大的差异：中等风化程度的块状变质岩碎屑和河滩石对土壤饱和导水率有增加的作用，前者的作用更明显；而风化程度很高的沉积岩碎屑对土壤饱和导水率有减小的作用。土石介质的导水率均随碎石含量存在一定的变化趋势，由中壤土(天水)构成的介质含变质岩碎屑和河滩石时随碎石含量增加导水率先增大后减小，含沉积岩碎屑的则随碎石含量增加先减小后增大。中壤土(铜川)与风化程度低的碎石构成的土石介质的导水率随碎石含量增加成指数函数关系，与风化程度高的碎石构成的土石介质成幂减函数关系。 2. 小粒径的碎石构成的土石介质的持水性表明：任何吸力下，含碎石的土壤的水分含量低于不含碎石的土壤；通常风化程度大的碎石构成的土石介质的水分含量稍小于细土的，较小风化程度的碎石构成的土石介质的水分含量明显低于细土的。得到滞留含水量随碎石含量增加而减少，并在碎石含量为25％、35％出现波动； 对于风化程度小的碎石，粒径大的碎石组成的土石介质的滞留含水量有小于粒径小的碎石的趋势；风化程度高的沉积岩碎屑则相反。表征进气吸力大小的水分特征曲线参数有随石含量增加而减小的趋势。 3. 室内土柱一维垂直入渗试验表明：黄土高原区土石介质的水分渗透曲线符合Kostiakov 公式，碎石含量高于20％且大粒径碎石（>10mm）含量超过总碎石质量含量1/3 的土石介质，则描述效果相对较差。与小粒径碎石研究结果相似，块状或不规则形状的中度变质岩有利于水分在土体中的运动，得到了土石比与Kostiakov 公式参数比值的幂函数关系，并进一步推导出入渗率与时间及土石比两个变量的双参数幂函数入渗公式。当增大河滩石粒径和使河滩石的碎石组成复杂，则主要表现为对土体水分运动的阻滞作用。片状为主的风化程度较高的沉积岩碎屑对土体入渗率的影响没有显示出定量关系，总体讲，沉积岩碎屑不利于水分运动。黄土高原区土石介质水分湿润深度与时间的关系可以用Philip 垂直入渗方程的形式描述，描述效果很好。2-3mm 块状变质岩对水分浸润土体有极显著的阻滞作用；3-10mm 沉积岩碎屑对土体湿润锋的前进有阻滞作用；10-30mm 的河滩石不利于湿润锋前进，30-45mm 的碎石有利于土体的浸润。 4. 稳态水流条件下，土石比大于1.5 的均一不均质的含碎石土壤的穿透曲线与均质土壤相似，可以用平衡的CDE 模型描述；土石比小于1.5 的土石介质的穿透曲线与结构土壤相似，表现为开始穿透到完全达到供应浓度所需的时间较长，并有早穿透长拖尾的现象；早穿透的特征由土体孔隙流速决定。块状变质岩碎石粒径为5mm 为土体溶质开始穿透的转折点，大于5mm 碎石含量高，则开始时间早，反之亦然。大于30mm 河滩石含量高，则溶质较早的被监测到。土石介质的穿透历时与碎石含量有正相关关系，且2-10mm 河滩石含量高则穿透时间短，10-25mm 碎石含量高则穿透时间长。大粒径的沉积岩碎屑含量高，则溶质的弥散作用强。 5. 原状土柱底部横截面出流变异显著：通入水分后任何时段各出流口的出流率变异系数大于0.6；出流率小的出流量随时间缓慢的增加，并出现分段现象，达到稳定的时间更长，有的出流口逐渐停止出流；出流率大的出流量随时间先成幂函数增加，再以线性函数增加，达到稳定的时间较短。在稳定持续供水条件下，原状土柱穿透曲线用两区模型描述比平衡的CDE 方程效果好。截面出流口相对浓度的变异系数随穿透时间减少，由初始穿透时的变异系数1.2 左右减小到穿透末期的0.3 左右。 6. 模拟降雨条件下，崾岘梁土石混合介质的入渗过程用Horton 入渗公式描述最佳；对六道沟土石混合介质入渗过程描述较好的入渗公式是蒋定生入渗公式；六道沟土石混合介质入渗过程与土表的碎石覆盖有显著的相关性，地表碎石含量在0.3 以上，土体的入渗过程分段明显，入渗初期入渗率与时间关系符合幂函数关系，后期符合线性关系。碎石覆盖有增大土石混合介质入渗的趋势。短时的水分再分布过程表现了排水过程，崾岘梁小区比六道沟小区排水快；长时段的水分再分布显示，崾岘梁水分在土层45cm 左右以上反映排水－存储交换－排水的过程； 而六道沟小区更多表现为排水过程，仅碎石覆盖多的小区在24h 左右出现了短暂的蓄水过程。 本文研究结果可知，黄土高原区碎石存在提供了新的土壤水分环境，我们还需对其非饱和导水性质及水分在再分布过程中在土壤和碎石上的分布情况进行进一步的研究。