北京市水资源短缺制约城市经济发展,导致生态环境恶化。再生水因易获取、来源稳定并且数量大,成为补充河道生态用水的重要水源。但再生水污染物渗漏对河道周边地下水环境构成威胁。所以,探究地下水环境对再生水补充河道用水的响应对于制定防渗措施、保护和开发利用地下水具有重要意义。本文以北京市永定河生态修复为背景,选取包括永定河城市段的城近郊区为典型区,在室内大型土柱试验基础上,构建了不同防渗层条件下考虑优先流的多组分溶质反应运移模型；基于土柱试验和现场调研、资料收集,建立了防渗条件下钻孔尺度的包气带水流及溶质运移模型；利用收集的地下水资料,构建了典型区地下水流和溶质运移模型,并与包气带模型联合预测了再生水回补永定河后对地下水环境的影响。主要研究内容和成果如下：(1)对于有防渗层的包气带土壤结构,基于双区模型采用PHREEQC软件建立了考虑下层土中优先流的多组分溶质反应运移模型,结果表明该模型能够模拟再生水中典型营养性污染物通过层状土柱的迁移转化过程；忽略指流会低估污染风险；在三种不同膨润土比例的生态防渗材料中,膨润土含量较高的防渗材料BE19不仅可以减小渗漏量,还能增强对氨氮NH4+和有机物OM的吸附降解；但利于释放土壤中蓄存的总磷TP和硝氮NO3-,使出流浓度增加。(2)验证了饱和层最小通量法用于估算钻孔尺度包气带渗漏量的适用性,预测了不防渗、铺设生态防渗层以及铺设土工膜三种情况下的河道渗漏量。利用土柱试验获得的反应参数建立了包气带钻孔尺度反应运移模型,通过数值试验获得了典型污染物通过包气带渗滤的浓度范围,为地下水流和溶质运移模型提供了源汇项。结果表明按照规划水位,铺设BE19生态防渗层和土工膜的稳渗率分别较未防渗减少10-100倍和6-7个数量级。河道防渗可降低NH4+和OM进入地下水的浓度,但可能增加NO3-和TP浓度。(3)运用FEFLOW建立了典型区地下水流和溶质运移模型,利用2009年6月-2010年12月的水位和典型污染物浓度资料对模型进行率定和验证。率定期和验证期内观测井的地下水位动态均方根误差RMSE均为0.69m,R2分别为0.69和0.59。实测与模拟的地下水位和典型污染物浓度分布基本吻合,表明模型框架正确,参数合理,可用于进一步预测。(4)基于包气带-地下水联合模型预测了不同河道防渗材料下典型区地下水环境对再生水回补河道的响应。结果表明连续平水年条件下,河道铺设土工膜较未修复对地下水的年补给量稍有增加,较铺设生态防渗层每年可减少地下水补给4.11×108m3。土工膜防渗延长了再生水进入地下水的时间,即使发生破损或污染事故,也较生态防渗层在相同时间内缩小了污染物在地下水中的迁移扩散范围,减少了污染物渗漏量。