快速城市化和气候变暖的双重作用导致城市内涝日趋严重,内涝预报作为防灾减灾的重要非工程措施,已成为研究的热点,但目前内涝预报的关注点大多局限于内涝强度本身,而忽略了影响内涝灾情出现与否、强度大小、空间分布的重要因素——承灾体的暴露性和脆弱性。因此,为更加精细化、定量化的预测城市内涝可能造成的损失,亟需在内涝强度预报的基础上进一步开展精细化承灾体的暴露性和脆弱性预估工作,即城市内涝灾害风险预估研究,实现由单纯的灾害天气预报向灾害风险预报的进一步延伸。本文以安徽省省会合肥为例,利用气象（近39年气象观测数据、气候模式预估数据、短时临近降水预报数据）、水文（排水管网、排涝设施、排水工程调度信息、历史内涝监测数据）、地理（1:10000地理信息、土地利用、土壤类型）、社会经济（GDP（Gross Domestic Product）、人口密度、物价和人民生活数据）、城市管理（交通设施、医疗设施、建筑物信息）以及卫星遥感等多源数据,在对城市内涝特征和成因分析的基础上,构建了城市内涝数值模型,基于积水情景模拟,利用指标体系法和灾损曲线法分别建立了街道内涝风险评估和社区住宅内涝风险评估的框架。最后,耦合数值预报和城市内涝数值模型,预报未来时段的内涝情景,结合风险评估框架,实现了长期时效内街区尺度的内涝风险预估、短临时效内社区尺度的内涝风险预测。围绕以上目标和内容,取得了以下研究成果:（1）内涝特征统计及成因分析。致涝强降雨大都出现在夏季,7月份最多（占34.8%）,且多出现在下午14-16时（占51.9%）。主要有三种雨型,分别是陡峭单峰型、平缓单峰型和多峰型,其中绝大多数呈现陡峭单峰型特征,短时降水强度超过30mm/h、持续时间不超过2小时,积涝一般出现在强降水之后1个小时内。导致内涝灾害日趋加重的原因较多,主要有近几十年来短时强降水趋向多发性、极端性、集中性;“热岛效应”、“雨岛效应”日趋显著;下垫面改变导致径流深度增加;排水标准低、排水管网不完善和河道水位的顶托;城市人口、GDP的爆发式增长。（2）城市暴雨内涝数值模型的构建、修正及验证。基于GIS技术和水动力学方程实现对城市地表水文过程和城市排水系统水文过程的模拟,实例检验表明城市易涝点、下凹式立交、地下通道、城市地表糙率、排水管径系数对模拟精度有较大的影响,通过参数率定和修正,积水深度模拟精度大幅提高,能较好的模拟积水演进趋势。（3）基于积水情景模拟的多尺度内涝风险评估框架的建立。使用20年、100年一遇短时强降雨驱动内涝数值模型,模拟不同重现期下小时尺度的淹没情景。应用遥感和GIS工具,一方面以合肥城区37个街道作为基本评估单元,选取表征危险性、暴露性、脆弱性的10个风险评估指标,采取模糊层次分析法与主成分分析法相结合方法,计算主客观融合的综合风险值,编制不同重现期下合肥街道内涝综合风险图。另一方面,在更小尺度上,以社区的1千余幢住宅建筑作为基本评估单元,分析房屋被淹没的暴露度,利用合成曲线法,分别建立四种收入阶层居民室内财产经济损失和积水深度之间的函数关系,评估住宅楼的经济损失。结果表明:在20年、100年一遇降雨下,（1）各街道的内涝风险差异非常显著。总体来说,城乡结合部的内涝风险最高,其次为发达老城区、新城区、欠发展老城区,核心老城区的内涝风险最低。（2）高风险区在遭遇更强降雨时内涝灾害会呈现放大的特征。（3）住宅内涝风险从高到低依次为:新建小区、棚户简屋、老旧小区、高档住宅,当降雨强度增加时,棚户区住宅内涝风险显著增大。（4）当淹没水深从0增加到25cm时,单位面积住宅的财产损失迅速增加,当淹水深度超过50cm后,增幅趋缓,高收入阶层财产损失的增幅始终大于低收入阶层,各阶层财产损失的差距不断增加。（4）基于气象水文耦合的多尺度内涝风险预估。在街道尺度,利用CMIP6（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6——第六次国际耦合模式比较计划）中气候预估降水驱动内涝数值模型,结合街道风险评估框架,预测未来三种SSP（Shared Socioeconomic Pathways——共享社会经济路径）情景下的极端强降雨导致的街道内涝风险,具有以下特征:（1）各街道的内涝风险差异较大,受未来极端降雨南多北少的分布特征影响,城区南部街道内涝风险普遍大于北部的街道。（2）总体来说,城乡结合地区内涝风险>新城区>较发达老城区>欠发达老城区>核心老城区。（3）在三种SSP情景下,各街道内涝风险的空间分布特征极为相似。（4）SSP1-2.6（低排放）情景下的内涝风险>SSP2-4.5（中排放）>SSP5-8.5（高排放）。（5）内涝风险高的区域,三种SSP情景下的风险值有较明显的差异;而风险较小的区域,不同SSP情景下风险值的差异不大。在社区尺度,耦合逐10min更新的短时临近降水预报（INCA:The Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis）和内涝数值模型,结合社区住宅风险评估框架,实现未来6h社区内涝风险的动态预测。检验结果表明,提前2h的积水预报对内涝发生发展有所指示,提前1h的预报可较为准确的预测积水区域、积水深度和内涝时间。因此住宅内涝风险预估产品可将住宅财产损失的数量、分布情况的预见期有效提前1-2h。综上所述,本文深入气象、水文、风险管理的交叉领域,基于数值天气预报、城市内涝数值模拟技术、灾害风险评估技术,构建了内涝灾害风险预估流程框架:数值模式降雨预报→内涝数值模拟→内涝淹没预报→基于内涝情景的风险评估→内涝风险预测预估,实现了综合灾害事件、承灾体暴露性和脆弱性预报的内涝灾害风险预估。在未来气候变化背景下,街道尺度的内涝风险预估是基于CMIP6最新提出的未来排放情景——共享社会经济路径（SSP）,和CMIP5使用的典型浓度路径情景（RCP）相比更加适用于气候影响、适应和脆弱性领域的研究。另外,评价过程中使用了主客观相结合的方法,因此基于SSP情景下的内涝风险预估成果可为政府决策层制定城市规划提供更加科学的技术支撑。在短临时效内,社区住宅的内涝风险预测产品可动态预测未来6h内住宅将遭受的经济损失,时间分辨率为小时,预估单元为住宅楼,实现了内涝风险预测的定量化、精细化和动态化。