在城市化、暴雨洪涝频繁、极端气候的背景下，城市防洪排涝是社会关注的焦点，同时也是基础工程建设亟需解决的问题。对于有着复杂排水系统及下垫面的城市区域，传统的雨洪计算方法如推理法，计算精度低适用于简单下垫面条件的小面积区域，而模型模拟能够结合时间与空间分布特征，为雨洪计算开拓了新的领域。为了研究城市雨洪的相关问题，使城市排涝系统满足现在的要求，提高城市防洪排涝的有效性，本文以北京市东北旺下凹式立交桥区为典型的研究区域，主要以模型软件作为计算工具，模拟分析桥区在不同降雨下的雨洪过程，评估现状及改造方案效果，研究主要内容如下：　　(1)阐述了城市雨洪计算的相关理论，雨洪模型的研究进展；比较传统雨洪计算方法与模型计算的优缺点，着重分析了两种典型模型，包括 Infoworks与 SWMM的计算原理、模型结构及模型应用等方面。　　(2)整理实测基础资料，建立研究区Infoworks CS及SWMM模型，总结城市雨洪模型的构建方法。根据实测历史数据，以人机交互方法进行参数校核，并与SWMM模型模拟结果对比，进行模型对比验证，其计算结果表明Infoworks CS模拟结果较贴近实测值。　　(3)利用不同重现期降雨下现状系统的洪涝情况及运行结果，分析研究区域产生洪涝的原因，确定了系统排涝能力为设计重现期5年一遇，通过模拟过程及统计结果对比，证明了Infoworks CS模型具有相对较好的适用性；分析了短历时不同雨型对现状系统的影响。　　(4)为了达到目标规划的要求，设计了3种设计改造方案，应用Infoworks CS模型模拟长历时各重现期降雨及各工况条件下的运行情况及雨洪产生过程，结果表明方案3泵站、管线联合改造、新建蓄水池的排涝效果最优，雨水系统综合排涝能力提升至设计重现期10年一遇；设置了两种雨洪利用措施优化方案，模拟分析其优化效果。　　研究结果表明，Infoworks CS模型能够较好的适用于东北旺立交桥区域；利用模型模拟结果进行排涝能力评估及预测，对研究区域雨水系统的规划、改造提供了技术和信息支持，对城市防洪排涝具有一定的指导意义。在城市排水设施的基础上，合理应用雨洪利用措施，可以提高区域综合排涝能力，从源头控制和消减城市地表洪水，降低城市洪涝发生的风险。