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随着经济不断发展和人口的快速增长，工业用水、农业用水和生活供水需求不断升级，城市合流制排水系统雨天溢流的问题也日益凸现，其中城市排水管道沉积物在径流冲刷作用下的释放已成为水体重要的污染源而对水体产生严重影响。本研究以北京城区典型合流制排水管道为研究对象，通过对合流制排水管道现场调研及测量，明确管线长度、管径、雨水口数量、检查井位置及管道沉积物沉积情况。实测降雨条件下道路径流、屋顶径流、管道总出水口溢流的水量及典型污染指标的污染状况、并对主要污染物浓度变化曲线与河道本底值进行比较分析，最后对合流制排水管道不同污染来源进行定量分析。通过对2012年雨季几场降雨的降雨量数据监测与统计，护城河沿岸合流制排水系统累积雨量约10mm时开始发生溢流，在特大暴雨的情况下，溢流水质的污染物的平均浓度高于排水系统旱流污水的污染物浓度，基本接近护城河河道本底值甚至比本底值更大。每场降雨过后河道水位上升10～50cm不等，甚至在暴雨情况下极易发生河水倒灌现象。合流制系统溢流水质的中值浓度范围：TN5.11～16.36mg/L、TP4.34～10.52mg/L、氨氮1.88～12.73mg/L、COD134～250mg/L、SS120～155mg/L。在本研究区内，降雨期间地表径流对富营养化污染物（TN、TP）的贡献率在4.7～15.6%之间，对COD的贡献率为7.3～14%，对SS的贡献率13～39.3%。日常污水为富营养化污染物的主要产出源，污染物的贡献率为41～74.4%，COD、SS的贡献率范围分别为17.2～46.6%、7.3～40.4%。根据物料平衡公式计算管道沉积物在降雨期间的污染贡献率，其中TN贡献率为20.9～44.6%，TP的贡献率为35.66～47.3%，COD的贡献率为46.2～48.8%，SS的贡献率为35.7～79.7%。从有限数据分析看出，管道沉积物所占的比例不容忽略，且从初期冲刷的角度分析，不仅是溢流初期还是后期对河道同样造成严重污染。由于降雨的不确定性及每场次降雨的特殊性，为了充分理解管道沉积物冲刷运移规律，本研究通过流体力学中的动力相似准则设计实验室物理模型，采用人工配制沉积物的方法，考察不同水力条件下沉积物的侵蚀和运输规律，在充分了解沉积物运移规律的基础上研究在实际降雨条件下适合北京城区的排水管道沉积物的控制措施。通过实验室模拟冲刷实验可知：随着流量的增加，悬浮沉积物的运输速率迅速增加并达到峰值，峰值运输速率和最大排放速率息息相关，最终悬浮沉积物的运输速率达到恒定；随着流量梯度的增加，峰值运输速率也不断提升，也就意味着坡度越大，单位时间内运输的沉积物越多；固化时间的长短直接影响沉积物再悬浮的水平。