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近年来,由于我国城市内涝灾害频发,给我国社会经济的发展带来巨大影响。我国政府对此高度重视,要求提高抵御城市内涝灾害的能力。国外发达国家在应对城市内涝方面有着丰富的经验,许多国家建有小排水系统与大排水系统,共同应对城市内涝。而我国在内涝防治体系统缺失大排水系统,近年来不少学者呼吁借鉴国外发达国家经验,建设大排水系统提高城市抵御内涝灾害的能力,已得到广泛认同。从模型技术在小排水系统(雨水管网系统)与大排水系统(内涝防治工程)中应用出发,以沧州市排水防涝规划为例,首先简要介绍了SWMM与USRAMS的基本原理,其次利用USRAMS对沧州市进行现状雨水管网评估与城市内涝风险分析,提出了基于USRAMS的雨水管网优化设计方法,可在一定程度上克服推理公式法的不足,最后提出了一种基于模型的内涝防治工程设计计算方法。通过本文研究主要得出以下成果:(1)USRAMS模型软件在SWMM计算引擎的基础上添加了等流时线模块;地表产汇流模型只需径流系数与汇水时间;在二维地表淹水过程计算中采用水量平衡原理,模型计算速度快且具有良好的稳定性。论述了基于USRAMS进行管网排水能力评估与城市内涝风险分析的方法;通过二维地表淹水模拟计算得到淹水深度,淹水时间以及内涝风险等级的分布情况。总之,USRAMS模型软件可为内涝治理措施的制定与管网系统的规划设计提供参考。(2)根据推理公式法的不足与2014版《室外排水设计规范》的要求,利用运动波进行管网汇流计算,以是否存在节点溢流作为评估标准,提出一种基于USRAMS的雨水管网优化设计方法。并在此过程中提出了一种基于GIS和鸿业汇水区的点面空间连接方法提高了数据处理的准确性与速度。(3)提出了基于模型的内涝防治工程设计计算方法,通过将道路概化为明渠作为极端降雨事件中超过雨水管网排水能力的过量地表径流的行泄通道,做到有组织的排放雨水,避免发生内涝。利用USRAMS与SWMM,以雨水管网检查井溢流过程线为衔接条件,构建雨水管网(小排水系统)模型与内涝防治工程(大排水系统)模型离线耦合模型,进行行泄通道的设计计算,为内涝防治工程的规划设计提供思路。