上海市是地面沉降较为严重的地区之一，为缓解这一现象，欲采用人工回灌以控制地面沉降的发生和发展。然而由于拟回灌水水源与回灌目的含水层中地下水在温度、pH、Eh等环境条件和水化学组分上均存在一定的差异，很可能在回灌过程中使得目的含水层中地下水的水化学组分产生变化，从而导致环境影响，但是会发生什么样的变化，产生什么样的影响不得而知。本文以国家自然科学基金项目《地下环境要素对人工回灌过程中水岩作用的驱动效应研究》（批准号：41103045）和上海市十一五地面沉降防治专项课题《人工回灌对地下水质的影响研究》为依托，以上海市宝山顾村人工回灌试验场为研究区，首先在分析试验场的地质、水文地质条件的基础上，通过室内物理模拟实验分析人工回灌过程中溶质迁移转化规律，并运用TOUGHREACT模拟软件对室内物理实验进行数值模拟，以进一步定量了解回灌过程中可能发生的水化学反应；最后，模拟预测了试验场地人工回灌条件下地下水中多组分溶质的浓度变化情况，从而确定人工回灌对目标含水层中地下水水质产生的环境影响。研究结果表明：1、人工回灌过程地下水中水化学组分浓度易受混合作用、阳离子交换作用及矿物溶解/沉淀作用等影响，并以混合作用和阳离子交换作用的影响最为明显。其中阳离子Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺浓度除受到混合作用及阳离子交换作用影响外，Ca²⁺离子浓度还受到方解石和白云石溶解作用影响，Mg²⁺离子浓度主要受到白云石溶解作用影响，K⁺离子浓度受到钾长石溶解作用影响；阴离子HCO₃^-、SO₄^2-、NO₃^-、Cl-浓度主要受到混合作用影响，HCO₃^-离子浓度还受到方解石及白云石溶解作用影响；微量元素TFe、TMn、As、Cr、Hg²⁺浓度除受到混合作用影响外，易受pH-Eh影响的TFe还受到了含铁矿物溶解作用影响。地下水水化学类型由初始的Cl·HCO₃^-Na逐步向Cl·HCO₃^-Ca·Na·Mg型转变。2、人工回灌过程地下水中多溶质组分的浓度除受到混合作用影响外，阳离子交换作用以Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺和K⁺4种阳离子为主。其中，Ca²⁺离子交换量为44⁵8mmol/L；Mg²⁺离子交换量为25±5mmol/L；Na⁺离子交换量为2.6mmol/L¹8.5mmol/L；K⁺离子交换量为0.6±0.2mmol/L。除方解石体积分数变化在7.08×10-5¹2.11×10-5外，其它矿物反应量都微乎其微，体积分数变化在1.0×10-12¹.0×10-8。3、分别对自来水天然回灌压力（1.91×106Pa）及利用加压设备可达到的压力（2.11×106Pa）两种压力情况下进行野外试验场地人工回灌过程中地下水溶质浓度的模拟预测，得出不同回灌压力仅影响人工回灌速率，对地下水中溶质组分的浓度影响很小。并且在停灌后1，2及5y各监测井位置地下水中溶质组分浓度皆有恢复趋势，用自来水作为回灌水源进行人工回灌使得初始地下水中超标含量降至生活饮用水的Ⅲ类限值内，对地下水环境未造成影响，回灌方案可行。