随着我国经济建设加速,城市化水平不断提高,诸多水问题也日益凸显出来。湘江是长江七大支流之一,渌水是湘江一级支流,流域地处山丘区及湘东暴雨区,加之流域内城市扩张速度较快,近年来多次发生灾害性城市洪水。本文重点研究渌水流域在城市扩张背景下的洪水响应,为山丘区小流域城市防洪提供参考,主要研究内容及成果如下:(1)利用遥感影像提取渌水流域土地利用数据并分析城市扩张规律,依据研究结果构建城市扩张模型并完成模拟精度评价。结果表明,1980-2018年间渌水流域建设用地面积持续增长,且增长速度在1995年后明显加快,直到2006年速度有所下降;坡度、水系、交通、人口及行政中心距离等都对城市扩张有一定影响,基于扩张规律构建的CA_Markov城市扩张模型在渌水流域模拟精度较高。(2)基于1965-2017年渌水流域实测雨洪数据,对比分析暴雨洪水要素变化趋势,选取流域城市快速扩张前后多组相似降雨情景并研究对应洪水过程差异。分析得暴雨及洪水特征值均呈现上升趋势,相似降雨情景下1995年后场次洪水径流深及洪峰流量较1995年前均有所增加,且洪峰出现时间普遍较早。(3)构建HSPF洪水模型并评价模型在渌水流域的适用性,通过在模型下垫面条件中叠加不同时期不透水面数据,定量研究城市扩张对洪水过程的影响。结果表明,渌水流域1995年后产汇流效率较1995年前更高,洪峰流量及径流深均有所上升;下垫面条件变化对场次洪水产生的影响与洪水量级有关,洪水量级越大,下垫面条件改变对该场洪水造成的影响越小。(4)借助已构建的城市扩张模型,依照现行土地利用规划及可持续发展理念,设计4种发展模式,模拟2050年流域城市扩张情况,基于洪水模型研究不同发展模式下,未来流域土地利用情景对历史洪水的响应。结果表明,加快促进农村人口集中到较大城镇,可缓解不透水面扩张,对洪水过程起到一定削弱作用,若在保证耕地保有量、永久基本农田保护面积及高标准农田建设的基础上,实施部分退耕还林政策,将会进一步削弱洪水,有利于城市洪水防治与区域可持续发展。