粗放式绿色屋顶作为一种能有效利用屋顶闲置面积的海绵城市措施,有着荷载要求低、运行管理简单等优点,受到学者深入研究和实际工程广泛应用。而基质层作为绿色屋顶中发挥关键作用的结构层,对于其材料和结构的优化改良以提高粗放式绿色屋顶整体滞蓄截污效益尤为必要。本研究基于南昌市降雨特征,以滞蓄截污效益指标为评价体系,对不同改良剂构建团粒结构的粗放式绿色屋顶基质层进行模拟降雨实验,通过微观结构分析其优化机理,优选出最佳改良剂种类和添加比例,采用响应曲面优化法分析得出改良团粒结构基质层的最佳运行条件。本研究为绿色屋顶的改良优化提供数据支撑和科学指导,同时也为绿色屋顶在实际工程中的推广应用提供示范作用。本研究的主要结论如下:（1）聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化铝（PAC）、高岭土（KL）和膨润土（BTN）四种改良剂在五种添加比例下对粗放式绿色屋顶基质层延迟出流时间和截留率的优化效果大致在相同的范围波动。这说明四种改良剂均能较好的构建水稳性团粒结构,增加土壤孔隙度和毛细管孔隙度,从而提高基质层含水率。（2）对于氮磷污染物四项指标,四种改良剂的优化效果均有优劣,但其中PAC改良剂在各项指标中均有不错的表现。总氮（TN）平均截留效果较好的四组实验装置分别为PAM1.5、PAC2.0、KL2.0和BTN0.5,其平均截留率分别为-19.96%、52.41%、43.87%和26.33%。在总磷（TP）方面,PAM0.5、PAC0.5、KL2.0和BTN0.5这四个装置有较好的平均截留效果,其平均截留率分别为76.69%、90.87%、68.73%和71.85%。（3）通过对四种改良剂进行综合分析,得到PAC最适合作为粗放式绿色屋顶基质层的优化改良剂,最佳添加比例为2.0%。土壤改良剂对基质层的优化机理主要为两个方面的作用:一是改善了整体基质层结构,从而提高土壤对水分子的吸附能力,达到增加保水能力的效果;二是通过自身的功能基团吸附污染物,改善土壤结构表面氮磷元素所处的物理化学环境,抑制污染物进入液相,提高基质层的保肥性。（4）在滞蓄性能方面,实验装置的截流率和延缓出流能力随着基质层厚度增加均显著增大。在截污性能方面,NH4+-N出流浓度随降雨深度增大而减小,呈现负相关,而随着基质层厚度的增加显著增大。基质层厚度A对NO3--N浓度和TN浓度的影响比雨前干旱期C更为显著。降雨深度B和雨前干旱期C显著影响TP的出流浓度,而基质层厚度A对TP出流浓度的影响表现为不显著。（5）响应曲面模型预测结果显示实验反应最佳条件为基质层厚度146.6mm,降雨深度61.3mm,雨前干旱期6.6d。通过实验进行验证,滞蓄率、延迟出流时间和NH4+-N、NO3--N、TN、TP出流浓度这六项指标的实际值与模型预测值之间的偏差均保持在5%之内,表明本实验所构建的模型具有良好的预测性。