随着城市化进程的加快，城市不透水区域面积所占的比例越来越大，导致城市降雨地表径流带来的非点源污染问题日益加剧。为了寻求雨水的合理利用和更好的预防地表雨水径流对城市受纳水体的污染，探讨城市地表径流的污染特性及污染物的流失规律，本文以天津市南开区为目标研究区域，对不同土地利用类型和下垫面的雨水径流进行了连续性观测与分析研究。本文重点研究了城市地表雨水径流及污染物的时空分布特征、初始冲刷效应以及受纳水体的水质变化情况，并利用模型估算了径流中各个污染物的负荷量。对文教区，商业区，工业区，和居民区中径流污染物进行了源解析，最后，本天津市城市地表雨水径流污染特征进行了总结，并借鉴国内外成熟的管理措施，提出了适合天津市城区的雨水径流污染防控和管理措施。论文研究主要结论如下:　　(1)天然雨水的分析结果表明，其pH值在5.9～7.5之间，电导率较低;90％场次的降雨雨水的色度、COD、BOD5、TOC、总磷、挥发酚、和重金属满足景观水质或生活杂用水质要求，但天然雨水也存在一定程度污染，主要污染物为SS、氨氮、总氮、粪大肠菌群和阴离子表面活性剂。相比而言，天津城区地表径流雨水主要污染物超标严重，主要污染物为SS、COD、BOD5、TOC、氨氮、总氮、重金属Cd和Cr(Ⅵ)、挥发酚、粪大肠菌群和阴离子表面活性剂，污染物超标严重;地表积累的污染物和雨污混流是径流污染物的主要来源。　　(2)对于不同土地利用类型，工业区的雨水径流污染最严重，其次是商业区、居民区和文教区。对于不同的下垫面，路面、屋面径流污染是城市地表径流水污染物的主要来源;油毡沥青材料的屋面径流污染要高于瓦面;草坪径流污染物浓度低于其他下垫面。　　(3)地表径流污染物浓度随降雨过程变化明显，在径流初期的10～20min达到峰值，随着降雨过程的持续，污染物浓度呈波浪式锯齿状降低，污染物浓度最终趋于稳定，直至降雨结束。在整个降雨—径流污染过程中，初期径流污染物浓度高于后期径流污染物浓度，具有明显的初期冲刷效应。　　(4)降雨事件的时间间隔、雨强是影响城市地表径流水质的重要因素。随着累积天数的增加，径流初期污染物浓度增加;对于初期降雨强度较大的降雨事件，径流污染物初期浓度较高，污染物浓度随降雨历时的延续逐渐降低;而对于降雨强度小的降雨事件，污染物初期浓度较低，且其浓度降低趋势缓慢，污染物冲刷效应不明显。　　(5)径流中的水质指标SS与COD、BOD5、总氮和总磷都具有良好相关性，相关系数R2在0.80以上;不同种类重金属具有同源性，且与径流中的SS具有明显的相互依存关系，因此SS的去除对于径流污染控制具有重要意义。　　(6)地表径流雨水对受纳水体水质具有严重影响。地表径流进入受纳水体后，受纳水体DO浓度显著降低，COD、BOD5、氨氮、总氮、Cd、Cr(Ⅵ)、As、Pb、Hg、挥发酚、粪大肠菌群和阴离子表面活性剂等污染物浓度显著增加。计算得出，地表径流携带大量污染物进入受纳水体，其中SS、COD、BOD5、TOC、氨氮、总氮、阴离子表面活性剂的污染负荷量分别为797～4473、399～1264、50～493、110～244、17～64、36～93、8～14 kg/(hm2·a)。　　(7)用主成分分析法(PCA)和正交矩阵因子分解法(PMF)两种模型对径流中的污染物进行了源解析。通过主成分分析得出各因子中载荷高的污染物，通过PMF模型对雨水径流中主要特征污染物(SS，COD，BOD，TOC，TN，TP等)进行了源解析，得出各污染源对径流污染物的贡献率。两种模型对污染源解析结果相似;通过天津市产业结构和城市布局，结合主成分分析结果，得到天津市雨水径流污染物主要来源分别是扬尘，管道沉积物，生活垃圾，煤燃烧，和工业源。　　(8)有效的城市地表径流雨水污染控制需要采取工程措施和非工程措施相结合的方法。工程措施包括公共绿地建设、实施渗滤系统以及雨水处理工艺等，非工程措施主要是制定权威的管理条例，建立有效的管理体系。