城市地表径流是影响城市水环境质量的第二大污染源,屋面作为城市不透水区域的重要组成部分,在城市面源污染中发挥着重要作用。城市屋面雨水径流收集方便,水质相对较好,具有一定的开发利用潜能,西安属于水源性和水质性严重缺水的城市,收集利用屋面雨水径流这一宝贵资源将是解决西安市用水问题的有效途径。本研究在西安市典型文教区设置径流采样点,雨期采用人工时间间隔采样法采集径流水样,对2016年8月-2018年9月春、夏、秋11场典型降雨屋面径流进行采样监测分析。监测指标为SS、COD、TN、TP、NH₃-N、浊度、重金属（Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Cd）、PAHs。根据污染指标浓度随径流时间变化来定义初期雨水。研究屋面初期雨水水质对明确西安市屋面初期雨水污染程度、进行径流污染控制、实现雨水资源化利用、缓解西安市用水压力至关重要,尤其对西安市屋面初期雨水径流重金属、PAHs的研究鲜见报道,本研究监测初期雨水径流重金属、PAHs指标旨在研究西安市最主要的屋面类型-沥青油毡屋面初期雨水径流重金属的污染程度,变化特征,进而给出屋面初期雨水径流重金属、PAHs浓度范围,对后续西安市此类屋面初期雨水径流重金属、PAHs研究提供参考价值。设计混凝正交、渗滤柱过滤试验处理初期雨水,研究处理效果。根据初期径流水质、水量特征及雨水斗构造结合LID（LOW Impact Development）技术设计截污装置,研究该截污装置的透水性能、工作状态、截污效果、清洗更换周期及有效过滤区高度。研究结论如下:西安市文教区屋面径流水质特征与初期雨水分析研究结果表明:（1）各场次屋面径流污染物浓度标准差率变化很大,这主要与场次降雨特征有关。（2）同一类型的下垫面,径流污染物浓度随径流时间具有相似的变化规律,即均随径流时间发生锯齿状波动并最终趋于稳定。（3）雨强大小与下垫面上污染物被冲刷掉的能量强弱有关。表现为雨强越大,降雨形成的径流冲刷裹挟地表污染物的能力越强,影响径流水质。（4）屋面雨水径流中的COD、TP、浊度和重金属Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr均与悬浮物SS具有较为明显的相关性,表明悬浮物SS是有机物、重金属等其他污染物的重要载体。（5）将西安市暴雨次降雨前30-40 min、大雨次降雨前40-50 min、中雨次降雨前20-60 min、小雨次降雨前40-80 min的雨水定义为初期雨水。（6）屋面初期雨水水质差,径流污染物浓度大,后期水质得到改善。（7）屋面初期雨水SS、COD、浊度、TP、NH₃-N、TN浓度范围分别是24.6⁵24.13 mg/L、79.89⁹27.67 mg/L、34.38¹69.45 NTU、0.05¹.69 mg/L、5.23²9.24 mg/L、7.69³3.66 mg/L,重金属Cr、Pb、Zn、Cu、Ni、Cd浓度范围分别是30.57⁶21.2 ug/L、44.36¹97.75 ug/L、163.25⁹35.44 ug/L、27.04²20.68 ug/L、14.89¹45.29ug/L、1.12⁶.89 ug/L,PAHs浓度范围是124.37³40.62 ng/L。屋面初期雨水混凝沉淀研究结果表明:（1）SS、COD为径流水质的主控项目,对同一屋面径流水质,PAC、PFS、硫酸铝的最佳投药量分别为50 mg/L、60 mg/L、60 mg/L。在最佳药量下,PAC、PFS、硫酸铝对径流SS、COD的去除率大小为:PAC>PFS>硫酸铝。（2）在PAC投加量为50 mg/L、PAM投加量为0.4 mg/L时,SS、COD、TP、浊度、TN的去除率分别为97.21%、90.51%、100%、93.99%、18.70%,去除效果最好。（3）通过混凝正交试验极差结果分析可知,影响混凝对SS、COD、浊度、TP、TN的去除顺序依次均为PAC投加量>水力条件>PAM投加量。（4）最佳正交混凝条件下,进行沉淀试验。在静沉120 min处,径流污染物去除效果最好。雨水斗截污装置对屋面初期雨水净化规律及关键参数设计研究表明:（1）土工布的过滤速度与过滤水头之间均呈线性关系,单位面积质量越小的土工布其透水能力越好,相同过滤压力下,单位面积质量越小的土工布其过滤速度越大。（2）截污装置运行过程中,有一定截污量的土工布较清洁状态的土工布所需的过滤压力大。截污量越大土工布过滤时所需压力越大,但在某一截污量下土工布过滤速度和过滤压力之间仍基本呈线性关系。（3）在不发生溢流的情况下,土工布制成的截污装置均有一定的截污效果,截污装置可有效减轻屋面初期径流污染负荷,改善径流水质。（4）根据西安市的降雨特征和87型雨水斗使用情况,要使截污装置在5年一遇的暴雨下避免屋面积水,则截污装置溢流部分开孔面积应至少为0.0154 m²,即开孔率应不小于13.7%。（5）500 g/m²土工布截污网袋在2 a、3 a、4 a、5 a的降雨重现期下有效截污,截污网袋需至少保证的有效过滤区高度分别为479 mm、520 mm、547 mm、568 mm。石英砂、沸石、活性炭组合填料处理屋面初期径流的试验研究结果表明:（1）试验设置的三个渗滤柱均对屋面初期径流具有一定的处理效果,减少初期雨水污染负荷。（2）三滤柱对初期雨水SS、COD、TN、TP、浊度、重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Cd的去除率随时间的变化趋势总体一致即去除效率均随时间不断增大且最终趋于稳定。（3）渗滤柱从上往下滤料装填方式为30 cm沸石、20 cm活性炭、30 cm石英砂的组填方式对屋面初期径流污染物去除效果最好。