城市是自然过程与社会经济过程密切作用的复杂系统。受气候变化和快速城市化影响,城市地区发生强降水事件的频率明显提高,城市暴雨内涝危险性不断增大。与此同时,城市交通系统作为城市的基础骨架,不仅承载着居民出行和客货运输,同时也承受着暴雨内涝的严重威胁。城市交通系统一旦因暴雨内涝而中断或瘫痪,必然会导致大批人员滞留,严重影响城市正常运转。因此,开展暴雨天气下的城市交通模拟与影响评估,对系统认识暴雨内涝条件下的城市交通特征具有十分重要的意义。本文在研究暴雨内涝对城市交通影响的基础上,构建了适用于暴雨天气的城市交通动态模拟方法,基于以上方法完成暴雨内涝影响下城市交通动态模拟工具的开发,并以上海市黄浦区的核心区域为实证研究区开展多项应用研究。主要工作及结论如下:(1)研究区暴雨内涝-出行量复合情景构建:基于上海市暴雨强度公式和芝加哥雨型,计算10年一遇、50年一遇和100年一遇3个重现期下的降雨量与降雨过程;运用FloodMap-HydroInundation 2D模型对3个降雨重现期所对应的内涝情景进行模拟。以上海市综合交通年度报告(2015年)中提供的分区域交通统计数据和上海市交通委综合规划处专家咨询信息为依据,对研究区的出行总量进行估算,确定6000车次/小时、8000车次/小时和10000车次/小时3个梯度的出行量,并采用随机方式对出行量进行空间展布。基于2种天气条件(晴天、雨天)、3种暴雨内涝情景(10、50、100年一遇)和3种出行量情景(6000、8000和10000车次/小时),通过科学组合构建12种暴雨内涝-出行量复合情景。(2)暴雨天气下交通模拟方法研究:在分析暴雨内涝对城市交通和道路网络影响的基础上,将暴雨内涝对城市交通的影响归纳为两个方面,一是对车辆行驶速度的影响,二是对道路网络通达性的影响。参考相关防汛应急响应规定和历史经验,设定当道路积水深度超过30cm时,封闭道路,禁止通行。通过道路网络数据的预处理,完成道路与内涝信息的整合。基于以上预设条件和数据准备,从寻径算法、降雨条件下车辆运动模型和道路交叉口模型3个环节入手构建暴雨天气下的城市交通模拟方法。(3)暴雨内涝影响下城市交通动态模拟工具开发:使用C#语言,利用GIS底层开发技术,基于Microsoft Visual Studio 2010开发平台对上述交通模拟方法进行实现,并完成暴雨内涝影响下城市交通动态模拟工具的开发。通过输入包含内涝信息的道路网络数据、OD出行数据和降雨量数据,使用交通模拟工具,实现暴雨天气下城市交通的动态模拟。(4)城市交通动态模拟工具案例应用研究:利用暴雨内涝影响下城市交通动态模拟工具,对研究区12个暴雨内涝-出行量复合情景进行动态模拟。基于谷歌地图路径搜索结果和实地监测车流数据,从通行里程、通行时间和交通量3个方面对模型的可靠性进行验证。结果显示谷歌地图给出的通行里程和通行时间与模拟值较为相似,同时,整体模拟所得交通量与实地监测值也较为吻合,因此,宜采用开发的城市交通动态模拟工具对研究区内的交通情况进行模拟。基于上述复合情景模拟结果,分析暴雨内涝对城市交通的影响。结果表明,相较于晴朗天气,暴雨内涝情况下部分道路封路禁行,车辆行驶速度减慢,车辆平均通行里程和通行时间均明显增加。随着降雨强度的增强,因积水而暂时封闭的道路越来越多,封路时间也随之延长,车辆平均出行里程逐渐增加,行程时间延误愈加严重。在道路交通量方面,其时间变化与道路禁行时刻密切相关,相较于封路时刻,道路网络中交通量发生明显变化的时段存在约30min的滞后,且大多数道路的交通量变化率都在50%以内,交通量波动幅度并不明显。