大量的室内和田间实验表明，优先流是土壤中一种普遍存在的现象。土壤中优先流的存在，大大降低了作物对水和养分的利用效率。同时，由于同土壤基质接触面积小、时间短，使得化肥、农药等污染物来不及降解就随优先流快速迁移到地下水中造成地下水的污染。因此，优先流现象改变了原来对地下水补给机制及污染物运移规律的认识。 本文通过对田间染色实验、均衡试验场地中渗透仪降雨入渗等资料以及室内外土柱渗滤实验数据的分析整理，利用统计分析方法研究了土壤优先流特征，并探讨了土壤优先流形成机理和影响因素；通过对室内土柱渗滤实验优先流水分穿透曲线的模拟，采用定性～半定量的方法刻画了土壤中优先流的运移规律。研究得出如下主要结论： 1、驻马店亚粘土田间染色实验、均衡试验场地中渗透仪降雨入渗资料以及渗滤实验都表明，驻马店亚粘土浅部主要发育根系、虫孔造成的大孔隙，大孔隙形状弯曲且随深度增加呈递减趋势。深部主要是粘土干燥收缩而成的裂隙形成的大孔隙比较发育，大孔隙连通性较好，因此比开封粉细砂更易发生优先流。 2、土壤优先流具有快速穿透特征，土壤优先水流的穿透时间与土柱高度存在一定相关性；大孔隙连续贯通土柱穿透曲线的偏度值α3=1.07>0，说明土壤优先水流的穿透曲线是不对称、左偏的。大孔隙连续贯通土柱(O-O型)优先流出流速率最大，出流速率变异系数为0.89，较填充均质土柱高出了3倍左右，说明土壤优先流出流速率呈现较大的不规则波动。认为其产生机理在于混合置换条件下，土壤水分运动过程处于能量动态平衡状态。即使在饱和流条件下，水头压力的微小变化都可能对大孔隙中的土壤优先流产生较大的影响。 3、优先流的发生与土壤颗粒组成、孔隙结构、土壤初始含水量、土壤含水量变化、人孔隙连续性、降雨量及上边界条件等因素有关。一般情况下，在一定的水流通量下，土壤质地越细，土壤初始土壤含水量高更易产生优先流。研究还发现，降雨量小于20mm临界值时，无优先流的发生；有积水与无积水上边界条件相比，有积水上边界条件下更易发生优先流。因此在研究优先流形成机理时，要综合考虑各方面的因素。需要注意的是，大孔隙对土壤优先水流的影响非常复杂，其对土壤优先水流的穿透时间、穿透时的孔隙容积、穿透峰的出现并不遵从同样的规律，这个过程不能通过孔隙的增减来简单描述。 4、不同类型非连续大孔隙土柱(O-C型、O-O型、C-O型)之间水流穿透曲线的偏度值和出流速率变异系数相差不大，而且与对应填充均质土柱也没有明显的差异。这说明不同类型非连续型大孔隙土柱并没有优先流的发生，可能是因为上边界水流通量小，存在这种类型大孔隙的土柱中的水流便绕过大孔隙，而不会形成优先流。同时，非连续大孔隙位置对出流穿透曲线的影响得不出一般性结论。 5、大孔隙分布的连续性影响优先水流的穿透时间和出流速率。从穿透时间上看，表现为大孔隙连续贯通土柱(O-O型)最早穿透，其次是大孔隙在土柱上部、中部、下部(O-C型、O-O型、C-O型)。从出流速率看，大孔隙连续贯通的土柱(O-O型)中的水流出流速率变异系数明显高于其他类型大孔隙土柱(O-C型、O-O型、C-O型)，说明大孔隙连续贯通土柱出流速率最不稳定。C-C型、C-O型大孔隙土柱出流速率变异系数较小，且相差不大，表明这种类型大孔隙士柱出流相对稳定。可以认为，土壤大孔隙连通性及有效大孔隙实际长度的差异引起穿透时间和出流速率的差异。 6、建立了优先流作用下土壤水分运移的数学模型，并应用CXTFIT程序对水分穿透曲线进行了模拟。模拟结果表明：应用两区模型能较好地模拟优先流作用下的穿透曲线及其不对称性和拖尾特征，从而更好地定量表达了饱和稳定流条件下优先流作用下的水分动态变化规律。 总之，本文通过对田间染色实验、均衡试验场地中渗透仪降雨入渗等资料和室内外土柱渗滤实验数据的分析，探讨了土壤优先流的特征，总结了土壤优先流的形成机理及影响因素；通过对室内土柱渗滤实验优先流水分穿透曲线的模拟和系统分析，定量刻画了优先流作用下的土壤水分运移规律。该研究对于深入认识降水和灌溉水的入渗过程，优化土壤水资源管理、正确评价地下水补给过程具有重要意义。同时，为揭示土壤水与地下水的污染规律，分析包气带污染物运移规律提供了基础。