非饱和土壤水分运动一方面遵循Buckingham-Darcy定律，同时也服从质量守恒定律（连续方程），这两方面联立可推导出非饱和土壤水分运动的基本方程。

垂直一维连续性方程可写为：

式中为水流通量；为体积含水量；为根系吸水速率；为时间；为空间坐标。

在无植物情况下，，将非饱和流的达西定律：

代入连续性方程， 得：

式中为非饱和导水率；为基质势。

该方程即为瑞查兹方程。这是一个混合形式，一个方程有两个未知量（和）；通过土壤水分特征曲线，即的关系曲线，用土壤比水容量进行转化，（3）式可以改写为常用的含水量形式（方程）和基质势形式（方程），即方程（4）和（5）：          

方程，也称扩散型方程。扩散率的引入只是一种数学处理方式，土壤水分运动不是扩散运动。扩散型方程的优点是与相比，的变化范围要小得多，其缺点是扩散型方程只能用在均质土壤中，因为在非均质土壤中，在两质地交界处，θ间断不连续。

方程，引入了比水容量。该方程能用在非均质土壤中。

无论是方程还是方程，一般都忽略土壤水的滞后作用，只在纯脱水或纯吸水过程中使用。瑞查兹方程求解的主要困难是在这个二阶非线性偏微分方程中，非饱和导水率是一个土壤含水量的函数，而土壤含水量又是随非饱和流的变化而变化的，所以通常采用试错法求解。