雨洪水人工回灌地下是通过工程措施人为的将再生水注入含水层,从而实现再生水与地下水综合利用及修复受损水文地质环境的目的,是解决我国水资源短缺和城市内涝积水问题的有效方式之一。然而,人工回灌过程中回灌井的堵塞现象是阻碍回灌工程推广的主要问题所在,其对堵塞机理及堵塞规律的研究是防治堵塞发生的首要任务。雨洪水回灌过程中,含水介质的堵塞除了悬浮物颗粒和化学沉淀外,以微生物为媒介参与的生物地球化学反应对回灌堵塞具有重要影响,微生物自身生长繁殖代谢产生的代谢产物是微生物堵塞发生的重要因素。因此,研究雨洪水回灌含水介质微生物堵塞具有重要理论和现实意义。本论文采用室内一维渗流装置模拟雨洪水人工回灌含水层微生物堵塞过程,以青岛市市区大沽河下游流域地下水为研究对象,研究雨洪水人工回灌微生物堵塞机理。由渗透系数定量评价含水介质堵塞时空变化规律及堵塞程度,通过测定营养盐指标及胞外聚合物(EPS)含量进而分析其相应指标随渗透系数的变化规律,利用16S rRNA高通量测序技术,深入分析微生物群落丰度、多样性及物种组成特征,将样本和样本细菌与环境因子进行相关性分析,从分子水平上揭示影响雨洪水回灌堵塞细菌的主要菌属,以期为野外回灌工程建设与运行堵塞提供防治依据。主要研究结果如下:(1)各试验组含水介质渗透系数变化趋势基本一致,均呈现非线性降低趋势。其中,雨洪水回灌试验组含水介质堵塞发生时间最早。在空间上,不同渗流层位介质渗透系数呈现的变化规律与介质所处深度有着紧密关联,堵塞主要发生在介质表层,该层渗透系数均下降99%以上,后延伸至介质内部;在时间上,渗透系数依次经历“稳定波动-快速下降-趋于稳定”的变化阶段。(2)各试验组含水层内水质指标随渗透系数变化规律基本一致,均呈现出缓冲区营养盐指标高于出水口营养盐指标的现象。其NH4-N、NO3-N、NO2-N、PO43-指标变幅较小,出水口水质NO2-N、NO3-N浓度升高,硝化作用增强;缓冲区COD在K85时降幅最大;ORP在Ks’=0.85或Ks’=0.65时出现高峰值。出水DO在Ks’=0.15时降幅较大,此时COD、ORP有回升现象。(3)各试验组含水介质表层砂样中胞外聚合物含量随渗透系数变化趋势基本一致,各样本中多糖含量均高于蛋白质含量。当含水介质相对渗透系数Ks’从1降至0.35时,砂样表层EPS含量呈现持续增加现象,PS/PN增大;Ks’降至0.15时EPS含量出现低峰值,其中与多糖减少量相比蛋白质减少量较多;回灌终止,EPS含量回升。(4)通过高通量测序结果可知,各试验组含水介质附着细菌主要分布于37个细菌门类,83个细菌纲类,233个细菌目类,385个细菌科类,677个细菌属类,1157个细菌种类。丰富度、多样性及均匀度均呈现降低现象。回灌终止,试验组样本中细菌在各分类水平上的数量均减少,菌群结构发生变化。其中,变形菌门(Proteobacteria)构成主要优势菌门,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为显著影响菌。γ-变形菌纲(Gamma-proteobacteria)、α-变形菌纲(Alpha-proteobacteria)和放线菌纲(Actinobacteria)为主要优势菌纲。此外,在生物膜中处于优势地位的食酸菌属(Acidovorax)等,在厌氧环境中生存的假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌属(Enterobacter)等以及能分泌胞外聚合物的不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)等菌属,在终止样本中占较高丰度比。