随着城市化进程脚步的加快，草地、裸地、农作物等面积日趋减少，取而代之的是大量的道路和建筑物等硬化地面，城市不透水面积的增大，一方面增加了城市地表径流,对排洪系统造成更大压力，提高了城市面临洪水灾害的危险；另一方面，减少了降雨入渗补给地下水，大量雨水径流随着城市排水系统流走，造成水资源的浪费。进入21世纪以来，工农业的快速发展和人们生活水平的提高，城市化进程所带来的一系列问题，尤其是城市水资源危机，受到国内外许多国家的重视，已然成为制约经济社会可持续发展的瓶颈。加之城市用水来源仅限于天然河道和地下水供水，我国北方许多城市严重超采地下水，造成地下水资源短缺、水位持续下降、形成降落漏斗，随之出现地面沉降、塌陷等地质灾害，导致与人们生活息息相关的水环境遭到严重的破坏，解决水资源供需紧张矛盾已经成为当务之急。因此，雨水利用逐渐成为国内外研究的焦点，国内外学者做了大量有关屋面雨水径流水质的研究，结果表明，屋面径流属微污染型水，利用屋面雨水具有非常大的潜力，成为水资源开发利用的一个方向。收集屋面雨水回灌地下水，不仅能够提升或维持地下水位，防止和减缓了地面沉降，防止沿海地区海水倒灌，还可以增加地下水储备资源量，节约水资源，从而实现水资源的可持续利用，兼顾了经济、社会和生态环境效益。屋面雨水径流污染物主要集中在降雨初期，对初期雨水进行有选择性的弃流是人工回灌地下水的关键。济南市具有非常利于人工回灌的水文地质条件，即裂隙岩溶含水层渗透系数大。因此，本文研究了济南市屋面雨水径流水质的特点，分析其主要污染物随累计降雨量的变化趋势，确定了初期雨水弃流量值，改进了初期雨水弃流装置，设计、建成了屋面雨水收集回灌示范工程，在2011年8月投入运行试验。并进行了工程效益分析，提出了管理措施，为下一步地下水回灌的深入研究提供依据。主要研究成果有：1、汛期济南市屋面雨水径流的主要污染物有F-、Cl-、NH3-N、NO2-、NO3-、浊度，降雨初期污染物含量较高，随着雨水径流不断冲刷屋面，污染物浓度逐渐降低并趋于稳定。2、通过对济南市2010年汛期两次降雨过程屋面雨水径流污染物浓度的研究，根据污染物浓度随累计降雨量的变化曲线图，考虑整个雨水收集回灌系统的投资和最大限度增加回灌量，同时又能保证回灌水质，将初期弃流量定为6mm。3、改进设计了一种适合屋面雨水收集回灌工程的初期雨水弃流装置，且应用于本回灌工程。4、设计并建成了屋面雨水收集回灌工程，主要构建物包括初期雨水弃流装置、调节池、过滤池，回灌井。5、对屋面雨水回灌岩溶水工程进行了简单的效益分析。虽然没有带来直接的经济效益，但是雨水回灌能够带来的社会和环境效益，对济南市供水和保泉具有重要的意义。