流域上沿垂向的土柱结构如图《土柱结构》所示。可以看出，以地下水面为界，土柱被划分为两个不同的土壤含水带：地下水面以下，土壤处于饱和含水状态，是土壤颗粒和水分组成的二相系统，称为饱和带或饱水带；地下水面以上，土壤含水量未达饱和，是土壤颗粒、水分和空气同时存在的三相系统，称为包气带或非饱和带。在包气带中，水压力小于大气压力，而在饱和带中则相反，只有在地下水面处，水压力才等于大气压力 。

地下水位以下是饱和带。地下水位是指这样一个面，在这个面上，土体的孔隙水压力或流体的压力水头都正好等于零。从这个定义出发，饱和带有以下性质 ：

（1）它存在于地下水位以下；

（2）土体的孔隙被水充满，因此，土的体积含水量ω等于土的孔隙度n；

（3）随着深度增加，流体压力大于大气压力，压力水头大于零；

（4）水力水头可以用地下水位计或者孔压计来量测；

（5）对于同一种土来说，渗透系数是一个常量。

饱和带水流指的是饱和壤中流，在水文循环中起到了重要作用。在干旱缺水期，它能以基流的形式向河流供水补给；而在暴雨期，它有助于形成暴雨径流，并且影响由于地下水位的上升而产生的坡面流的大小 。

地下水水头的时空变化通过求解三维地下水流的偏微分方程得到，如下所示：

式中：h（x_i）—地下水水头；

x_i—空间坐标；

K（i,j）—水力传导率；

Ss（X_ij）—贮水系数；

R(X_ij)—单位面积上的源漏项。2100433B

以斜坡非饱和带典型低渗透岩石结构体为对象，借助各类观察、分析、测试、试验与计算手段，通过对其精细结构与水理行为，地下水入侵、贮存及更新过程；矿物-地下水的反应类型、直观证据与热力学基础、溶解过程的时空连续性，风化前锋的多尺度续性，优先溶解的结构缺陷-反应动力学协同约束，析出组分存在形式、淋失机理、极限迁移距离与核形石钝化机制；腐岩壳化学-矿物-微结构演化、耦合温湿度的腐岩壳 核形石小尺度应力场波动、次生微、宏缝的形成与扩展，岩石→腐岩等容转换，腐岩壳吸湿吸水特性与胀缩行为及其对非饱和带湿度-水量维持、矿物连续溶解及风化前锋扩展的影响；腐岩壳诱发的宏观结构面、岩体强度衰减、变形特性劣化、斜坡地下水径流模式及水-力耦合显现程度演变等细节的研究，解决溶解液补给-交替、前锋扩展及其自驱动效应与岩体稳定性响应等核心问题，查明斜坡非饱和带低渗透岩石结构体风化前锋的扩展过程及其对斜坡灾害孕育的贡献。