河流、风等地质营力周期性变化形成了多旋回、粗细相间的层理构造。在水分入渗条件下，这些层状非饱和松散沉积物由于介质的突变，表现出一些特有的水力学性质，如毛细壁垒和穿透效应，会对非饱和水分运动和污染物运移产生重大影响。　　本文分别对渭河河漫滩和毛乌素沙地的层状非饱和松散沉积物进行天然水分分布特征和原位入渗试验研究。在此基础上，开展了河流沉积物室内入渗模拟和相应的数值模拟，定量评价了线源入渗条件下水分运动的毛细壁垒和穿透效应，并基于毛细壁垒和穿透效应的原理，采用数值模型方法研究渠系灌溉方法和层状结构防渗方法。论文取得的主要成果包括：　　（1）在上细下粗的层状沉积物中进行水分入渗时，由于介质突变，粗粒层小的非饱和渗透系数导致湿润锋运动到粗细层界面时，水分的垂向运动速度急剧减小，从而形成毛细壁垒，使水分优先在细粒介质中水平运动并贮存。　　（2）从水土特征曲线角度考虑，下层粗粒介质的归一化水土特征曲线的曲率左侧极值点可以被用来作为定量评价毛细壁垒穿透的指标。当粗粒层含水率达到该极值点后，粗粒层的含水率开始显著增加，造成非饱和渗透系数快速升高，肉眼可辨识的湿润锋粗粒层中以较快的速度运动，宏观现象表现为毛细穿透。　　（3）介质类型和初始含水率是控制毛细壁垒和穿透效应的重要因素。初始含水率与粗粒介质在归一化的水土特征曲线中所处的阶段相关，当初始含水率小于曲率左侧极值点时，才会发生毛细壁垒现象。　　（4）利用毛细壁垒和穿透效应原理，可以进行层状沉积物中沟灌的设计和层状介质防渗的设计。在沟灌设计中，相邻两道灌沟之间距离设计为20 m即可以满足田间灌溉需要，层状土壤水分水平运动的水量远大于垂向运动的水量。在层状介质的设计中，线源强度小于1m/d的条件下，毛细壁垒防渗效果显著，蒸散发量对毛细壁垒效果的影响不大。