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近年来,我国许多城市雨洪灾害频发,严重制约了社会经济和城市的良性发展,也给城市居民的生命财产安全造成了极大威胁。变化环境下,城市雨洪驱动因子演变规律及其响应机制研究的开展与城市雨洪模拟及控制实践探索,成为研究城市雨洪问题的重要技术手段。本文以西安市为研究区域,按照“影响机制分析—雨洪情景再现—响应措施与评价”的研究路线,分析并揭示了气候变化与下垫面城市化背景下城市雨洪响应机制,探索了变化环境下城市雨洪模拟及其控制实践方法,主要研究结论如下:(1)受全球变暖与局地气温升高的影响,西安市近66年极端降雨呈上升趋势;快速城市化与土利用综合指数的递增,改变了下垫面降雨径流条件,城市综合产流能力表征值CN明显增高。同时受城市水文效应及雨岛效应的影响,西安市极端降雨量愈加增多,在气候变化和快速城市化的共同影响下,城市面临的潜在雨洪问题更加突出。(2)基于MIKE FLOOD耦合平台,构建了一套集成一维管网模型与二维地表漫流模型的适用性较强的城市雨洪系统模型,并给出了实测降雨情景下,城市雨洪水量水质过程,经验证,所建模型排口流量与水质模拟值误差ENS介于0.704～0.821;历史易涝点的积水模拟误差系数均小于10%。在此过程中,本文剖析了系统模型计算原理,同时梳理了城市雨洪模拟模型构建技术流程及其适用性评价方法。(3)通过西安市30年日降雨数据,解析并计算得到西安市年径流总量控制率—设计降雨量对应关系曲线。根据大陆年径流总量控制率分区划分,最终确定西安市年雨洪控制设计降雨量应为17.3～21.1mm,年径流控制体积总目标为20.53万m3。在此目标下,构建了西安市小寨区域低影响开发技术体系。(4)基于情景模拟低影响开发措施效能评价方法,定性分析了城市雨洪水量、水质变化过程特征,定量识别了城市雨洪控制措施在改善径流特征、缓减城市内涝与降低雨水径流污染等方面的效益。模拟显示,低影响开发措施能够有效抵御50年一遇24h暴雨,两年一遇120min降雨情景下,研究区基本可达到雨水无外排的控制水平。此外,随着降雨重现期的提高,低影响开发措施对水质水量的削减效果有弱化趋势。