石羊河流域中游地区位于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间，降水稀少，过度开采地下水导致地下水位下降，沙生植被枯死，土壤盐碱化和生态环境恶化，农业与生态用水矛盾突出。因此，探讨土壤水分运动规律及其与地下水之间相互关系对如何保护和恢复地下水、维护绿洲及生态重建等方面有重要意义。 本文采用试验观测与机理分析相结合的方法，研究地下水位深埋区土壤水分入渗规律以及含水率的空间分布特征，初步探求了土壤水与地下水转化之间的动态关系。通过对土壤物理特性和水分运动参数进行测定，进行了土壤水分分布特征试验、干旱区土面蒸发过程试验、人工降雨条件下土壤水分垂向入渗和地下水水位动态变化过程观测等试验。通过对试验结果的分析并采用HYDRUS-1D软件对土壤水分入渗过程进行模拟，得到以下主要结论： (1) 影响土壤水分运动的各个参数在空间上具有较大的差异性和相互关联性。土壤颗粒机械组成实验和土壤饱和入渗率测定试验结果表明土壤颗粒机械组成是影响土壤水分入渗和含水量空间分布的主要因素之一，土壤均匀系数Cu越小，土壤水分入渗速率越高，饱和导水率Ks与土壤均匀系数呈明显的对数函数关系。 (2) 通过试验与模拟，揭示了土壤水分运动的规律性及土壤含水率在时空上的分布特征，3m土层内土壤含水率的分布在垂向上可划分为水分散失带、水分滞留带、水分过渡带，在时间上可划分为土壤水分储备期和土壤水分散失期。 (3) 人工降雨条件下土壤水分入渗田间试验及其数值模拟结果表明土壤层中土壤特性从上到下趋于砂性，土壤的持水性能随深度增加而逐渐变差。采用HYDRUS-1D软件进行模拟时，模拟值与实测值的吻合度较高；随着土壤深度的增加，土壤含水率的增幅在逐渐变小。 (4) 通过对土壤含水率与土面蒸发量的关系研究认为，土壤含水率与蒸发量的关系不明确，而土壤含水率的改变量与蒸发量具很好的相关关系，构造函数可以较真实地反映土壤含水率的改变量对蒸发量的影响。 (5) 地下水位的观测结果和深层土壤水分运动数值模拟结果表明，土壤水对地下水的补给是一个缓慢的过程，对于地下水深埋条件下的井灌区，地下水位持续剧烈的变化过程不能反映土壤水分对地下水补给的量的关系。 观测结果表明，试验区地下水位变化频繁，变幅很大，井中动水位的最大差值可达8.15m。地下水位在近两年的时间内下降了2.38m。通过对30m土层内的土壤水分运动进行预测的结果表明，对于深层土壤，湿润锋到达时间随着深度的增大而呈增加的趋势，湿润锋到达30m土壤深度时，需要时间为142天。