当前我国正处在城市化快速发展期间,城市化使原来能够涵养水源的天然地面被大量不透水下垫面所替代,引发了大量城市内涝和水体污染等问题。同时,在全球环境多变的背景下,传统的“灰色排水设施”难以满足快速城市化发展对城市排洪的需求。针对建筑屋面和城市道路等硬化面积增加而导致的“城市看海”社会问题,中央提出了控制雨水径流和削减污染负荷的“海绵城市”。本文基于“海绵城市”理念,以建筑屋面雨水为研究对象,开展了屋面雨水源头减排模式研究。首先在阅读大量文献基础上,分析了我国城市正面临的严重城市内涝、水资源短缺以及水体污染等现状,并指出“海绵城市”是缓解城市内涝和水资源短缺这一“水多”与“水少”矛盾的重大理念。然后以控制建筑屋面雨水径流为主线,设计了具有自主知识产权的屋面雨水源头减排模式,即初期雨水弃流模式、中期集蓄与利用模式以及后期涵养地下水模式。最后在制作物理模型的基础上,开展屋面雨水源头减排模式的验证性试验。论文主要结论如下:(1)针对初期污染较为严重的屋面雨水,设计了利用滑轮组原理对初期雨水自动弃流的初期雨水弃流模式,并给出了该模式的运行过程以及模型各部件的形状。该模型试验表明:初期雨水中TSS、COD、TP、TN等污染物的浓度均高于中后期雨水,初期雨水弃流模式能够显著地降低中后期雨水中污染物的浓度,验证了该模式的可行性。(2)设计了中期集蓄与利用模式,介绍了该模式的运行过程以及模型各部件的结构特征,物理模型试验表明:中期集蓄与利用模式具有良好的收集和滞留中后期雨水的效果,为后期利用雨水涵养地下水提供了相对优质的水源。(3)设计了就地消纳屋面雨水的后期涵养地下水模式,阐述了后期涵养地下水模式的运行过程以及模型的形状,通过试验发现:不同埋深条件下对涵养地下水效率的影响不同,埋设在孔隙率较大、深度较浅的松散土壤层中涵养效率最好。本文丰富了城市雨洪资源利用的理论,能够为“海绵城市”规划与建设提供技术参考,对缓解城市内涝、减轻雨水径流污染、提高雨水利用率具有重要意义。