随着国内经济的快速发展,城市路面硬化增加,导致城市雨水峰值流量和径流总量加大,道路雨水径流中TSS、COD、氨氮、以及总磷含量很高,造成面源污染也越来越严重,城市水体污染越来越严重。近年来,环保越来越受政府和社会各界的重视,海绵城市建设在全国内有很多试点城市,LID（低影响开发）是海绵城市建设的重要一环。低影响开发作为一种新型的将雨水控制在源头的雨水管理理念,受到了广泛的关注。在低影响开发中,渗透和过滤过程至关重要。生物炭以其结构疏松多孔、吸附效率高、无二次污染等优点,成为增大土壤渗透系数和提高土壤去除径流污染物能力的优秀土壤改良材料。本论文以棉花杆在450摄氏度的温度条件下热解制备生物炭、工程用河沙、粘土作为土壤改良原材料。通过室内模拟实验,研究了三种材料完全混合、沙土混合炭分层、完全分层三种方案以及完全混合方案下河沙、粘土、生物炭三种介质不同体积比条件下15cm高改良土层的渗透系数以及对TSS、COD、氨氮、以及总磷的吸附去除效果。用分光光度法测定了合成径流入流及出流中COD、TP、NH4的浓度,使用实验用浊度仪测定TSS浓度。研究表明河沙与生物炭的体积比增加会增大改良土的渗透率,完全混合模型的渗透系数高于沙土混合炭分层、完全分层两种,河沙、粘土、生物炭介质体积比为2:2:1组中土壤的渗透系数为92.6 mm/h。这种模型对TSS、COD、氨氮、以及总磷的吸附去除效果也强于高于沙土混合炭分层、完全分层两种。完全混合模型中A组的渗透系数低于其它三组,但对污染物的去除效果高于其它组。综合渗透系数和对雨水中TSS、COD、氨氮、以及总磷的吸附去除效果这五项指标,选用河沙、粘土、生物炭介质体积比为2:2:1的完全混合作为最佳生物炭改良土方案。改良土壤实地模拟实验中,草皮覆盖种植会降低改良土壤的渗透效率,同时可以较好的保护土壤结构,并对TSS有很好的截留效果,同时对改良土壤吸附截留的COD、氨氮、以及总磷有很好的吸收作用,延长改良土壤的使用寿命。实地模拟中,改良土对COD、氨氮、总磷的吸附去除达到平衡所需时间较长,达到稳定后去除率与无草皮覆盖相差不大。改良土壤对TSS、COD、氨氮、总磷的吸附去除率与流体流经土层的横向长度呈正比关系,模拟径流平均每经过多10cm的长度高度为15cm的生物炭改良土层,TSS的浓度截留就多0.038NTU、COD的去除率就会增加2.671个百分点、氨氮的去除率就会增加1.407个百分点、总磷的去除率就会增加1.08个百分点。实地模拟结果表明,河沙、粘土、生物炭介质体积比为2:2:1的改良土壤对雨水中有较强的TSS、COD、氨氮、以及总磷有较强的吸附去除作用,可以有效控制城市道路雨水径流所造成的面源污染,改善城市水环境,是城市雨水管理问题较为有效的解决方案。