随着全球气候变化和城市化进程加快,城市内涝时有发生,已严重影响人们生命财产和公共交通安全。本文以西安市主城区典型区域为研究对象,在系统梳理西安市历年内涝情况基础上,剖析了西安市内涝形成机理,构建了研究区域SWMM模型,根据内涝成因设计不同情景,基于不同情景对节点积水、管道超载等情况进行模拟,得出不同情景下内涝积水变化,为城市内涝应对提供参考。采用现代信息技术设计并研发了集监测、模拟、预警及信息展示一体化的城市内涝监测预警系统,为城市防洪减灾提供技术支撑和决策支持。本文取得的主要研究成果如下:(1)系统剖析了西安市内涝成因。强降水是城市内涝的主要致灾因子,西安市近年来内涝和强降水均发生在4-10月,通过对西安市4-10月降水变化特征及其驱动机制进行分析可知,西安市4-10月降水强度增大,强降水量增多。城市化发展改变城市用地结构,影响区域产汇流过程,采用ArcGIS对西安市市区1995-2018年土地利用变化进行分析,西安市市区草地、耕地、林地和水域面积减少,建设用地面积增加,使得地表持水、滞水及下渗能力降低,产汇流时间缩短,地表径流增多。西安市排水管网设计重现期偏低,雨水与污水管道合流,排水管道密度降低,排水设施管理水平偏低等现象,降低了城市排水能力,易造成城市内涝现象。(2)开展了基于SWMM模型的西安市内涝情景模拟。建立了研究区域SWMM模型,根据内涝成因设计了不同降雨、不同城市化发展水平和不同管网水平三种情景,进行内涝情景模拟。随着降雨重现期和城市化发展水平的提高,径流系数增大,地表径流和积水节点数增多,积水时间延长,内涝发生风险增大。在不同降雨情景中,研究区域大部分雨水管网设计重现期标准达不到3年,排水能力有待提高,0.3m管径的管道均发生超载且占超载管道比例最大,改变研究区域中0.3m管道的管径,进行不同管网水平情景下的内涝模拟。随着管径的增大,进入管道系统流量增多,溢出地表的流量减少,积水节点数和积水时间减少,内涝发生风险降低。(3)研发了基于多源信息融合的城市内涝监测预警系统。采用J2EE技术架构,基于三维GIS平台进行二次开发,融合空间地理数据、遥感影像数据、气象水文数据、防汛专题数据及其他数据,调用SWMM模型动态链接库,构建集监测、模拟、预警及信息展示一体化的城市内涝监测预警系统。系统包括内涝基础信息服务、内涝模拟仿真服务和内涝监测预警服务三个主题服务,基于系统实现内涝基础信息的查询、分析和展示,节点积水和管道超载的模拟仿真,内涝积水点的动态监测及分级预警服务,为城市内涝快速响应和科学应对提供决策支持,提高城市防洪减灾能力,降低灾害损失。