区域尺度的饱和-非饱和水分及溶质运移规律一直是地下水资源与环境的研究重点,建立区域尺度饱和-非饱和水分及溶质运移模型是一种有效的研究手段。非饱和带土壤水是地下水系统的重要补给来源和浅层地下水的主要消耗途径,同时也是地下水污染的主要源头与缓冲区,因此常常需要将二者进行统一的分析与模拟。Richards方程是描述非饱和带土壤水分运动的基本控制方程,然而该方程在求解时需要详尽的输入参数与大量的计算消耗,限制了该方程在区域问题中的应用。目前在区域问题中应用较多的均衡模型则存在物理过程描述不全面、结构过于简单、计算精度较差等问题,亟需进行总结与改进。此外,现有的饱和-非饱和耦合模型存在求解稳定性差、质量不守恒、模型扩展性与实用性不足等问题,且基于严格质量守恒的饱和-非饱和水分与溶质运移模型尚需进一步发展与完善。在实际土壤水盐运移的问题中,综合考虑饱和带与非饱和带土壤水盐长期运移规律的研究亦较少,难以从宏观上把握区域土壤水盐的运移演化规律。因此,本文系统总结了国内外区域尺度的饱和-非饱和水分及溶质运移理论、模拟方法与实际应用的研究进展,分析了现有主要模型的理论基础及优缺点,并以此确立了本文的研究内容与目标。本文以建立稳定实用的区域尺度饱和-非饱和水分及溶质运移集成模型为主要研究方向,以大型农业灌区的土壤水盐运移演化规律为研究的落脚点,建立了非饱和带土壤水盐运移模型,区域饱和-非饱和水分及溶质运移耦合模型,并开发了紧密连接GIS系统的集成模型CoupMod以解决模型扩展性与实用性的问题。对于河套灌区的实际问题,采用本文提出的CoupMod模型与耦合SaltMod模型研究了河套灌区的土壤水盐运移演化规律。本文具体研究内容及结论如下:（1）构建了基于统计方法与数值方法的垂向一维非饱和带水均衡模型UBMOD,该模型综合考虑了土壤水分在重力势、源汇项等外力和基质势作用下的运动,可以处理不同边界条件与剖面非均质等复杂情况,且嵌套了相应的作物模型。该模型仅需4个稳定的土壤水力参数,可以完全保证质量守恒,克服了传统水均衡模型不能描述向上的土壤水分运动的缺点,具有较高的计算效率与较好的模拟精度。（2）构建了可以描述非饱和带溶质运移物理非平衡现象的UBMOD＿S模型,该模型基于水分均衡模型UBMOD,并加入了可动-不动水体的假设。UBMOD＿S继承了UBMOD的优点,绝对质量守恒,求解精度良好,对时间步长和空间步长没有严格的限制,具有很强的实用性。（3）提出了保证质量均衡的区域饱和-非饱和水分运动迭代耦合方案,将饱和带水动力学模型MODFLOW与非饱和带水均衡模型UBMOD进行耦合。开发了紧密连接GIS系统的集成模型CoupMod。CoupMod包含了多个数据处理工具与计算模型,解决了模型的扩展性与实用性的问题。采用试验数据和通用模型对迭代耦合方案进行了验证,结果表明该耦合方案保证了水量均衡,且具有良好的计算精度。（4）提出了3种保证质量守恒的区域尺度饱和-非饱和水分及溶质运移耦合方案,并根据兼顾迭代效率与计算精度的耦合方案二开发了区域尺度饱和-非饱和水分及溶质运移模型。采用试验数据和通用模型对该模型进行了验证,分析并阐明了该模型的优缺点。（5）将区域尺度饱和-非饱和水分与溶质运移模型应用于内蒙古河套灌区,分析了河套灌区在现状及限制引水条件下的水盐运移规律。结果表明,限制引水条件下会导致非饱和带盐分淋洗作用减弱,使得灌区面临土壤盐分累积的风险。（6）在限制引水条件下,可以采用井渠结合的灌溉模式补充灌溉水量、控制土壤盐分。针对内蒙古河套灌区井渠结合的实际问题,构建耦合SaltMod模型,结合隆胜井渠结合区15年长系列的观测数据,分析了隆胜井渠结合区及全灌区未来100年的土壤水盐演化规律。结果表明,在地下水矿化度小于2 g/L的区域开展井渠结合膜下滴灌,利用黄河水两年一次秋浇,可以有效控制耕地根系层的土壤盐分,保证河套灌区灌溉农业的可持续发展。