随着经济的快速发展和人口的增长,水资源短缺和水环境恶化日益成为人类面临的两大问题。中国北方许多城市利用裂隙岩溶水作为供水水源,为了满足人类日益增长的供水需求,一些城市过度开采地下水,导致地下水位下降、形成区域降落漏斗、引发地面下沉、地面井泉枯竭、海水倒灌和地下水水质恶化等一系列环境地质问题;而另一方面,经济的快速发展带来城市化进程的不断加快,城市外扩,大兴土木建设,不透水面积逐年增加,很多面临水资源严重短缺的城市,雨水径流却白白流失而造成水资源浪费,同时,由于地面硬化雨水无法自然下渗而形成的大量径流,不能通过排水系统尽快排出,引发道路积水问题,甚至会造成洪涝灾害,给社会、城市环境以及人们的生活和生命带来危害。因此,利用城市雨水补给地下水不仅能够补充日益匾乏的地下水资源、提高地下水水位、阻止或减缓地面沉降、保持饮用水供水和保泉,同时还能通过分流部分雨水来减少城市排水管网压力以及投资和运行费用,降低暴雨时发生洪涝灾害的几率。但由于城市环境污染和汇水面材料等因素的综合影响,城区雨水受到很大程度的污染,若将这些雨水径流直接回灌地下必然会污染地下水源。因此,如何控制雨水径流污染物是利用雨水人工回灌地下水技术中最关键的问题。相较于路面径流来说,屋顶为雨水的收集提供了天然集流场且屋面径流水质较好,利用价值大;此外,济南裂隙岩溶含水层渗透系数大的特点为汛期雨水快速下渗提供了条件,有利于雨水人工补给地下水。针对上述问题与优势,本文研究了济南市屋面径流水质特征和影响因素,提出了初期雨水径流的污染问题、初期雨水的弃流以及弃流量值的确定,探索经济技术可行的屋面雨水径流处理方法,对汛期回灌区地下水化学动态变化进行研究,为下一阶段地下水回灌工程的实施及回灌水对裂隙岩溶含水层的水质影响和风险控制提供了重要的基础数据和科学依据。研究结果表明:1、汛期屋面雨水径流主要污染物有色度、浊度、NH₃-N、NO₂-N、挥发酚和SS,主要来源于屋顶降尘、化石燃料燃烧和汽车尾气;屋面雨水径流水质受到降雨历时、降雨强度和降雨量、季节等因素的影响。2、通过对污染物的累积污染负荷与累积径流量的相关性进行研究,发现降雨对屋面存在初始冲刷效应,初期雨水径流污染严重;根据屋面雨水水质变化规律,考虑到污染物控制目的和后续处理工艺的经济性和安全性,确定将前6mm初期雨水弃流。3、通过砂滤系统和砂滤-活性炭系统过滤试验,研究了两种过滤系统对屋面径流污染物的净化作用,并与地下水环境质量Ⅲ类标准相比较,结果显示:砂滤系统对径流污染物中浊度、色度、悬浮物和金属离子等有较好的去除效果,但对氨氮和亚硝酸盐氮去除效果较差;砂滤-活性炭过滤系统对氨氮的去除效果较好,但仍不能达到地下水环境质量Ⅲ类标准规定的氨氮值,对亚硝酸盐氮去除效果较差。4、2010年汛期对回灌场地的降水量、水位、水温、pH值、电导率、TDS、浊度和盐度进行了监测,研究了降雨条件下地下水化学动态对降雨的响应特征,进一步了解了裂隙岩溶含水层水化学动态变化规律和水-岩相互作用机理。