近年来,随着城市化进程不断加快,由于暴雨引起的城市内涝灾害频繁出现,严重威胁到人身安全和经济建设等方面。城市内涝研究逐渐成为水利和市政等领域的研究热点。应用模型技术研究城市雨水管网系统,模拟城市内涝形成过程和淹没情况是城市内涝研究的重要方法。通过模拟城市地表产汇流以及管网汇流过程,准确判断出排水系统的易涝点,从而为管网的规划、雨洪管理和灾后评估等提供科学依据。对于城市内涝模拟的研究,一种是基于设计降雨条件下的城市内涝模拟研究,一种是基于实时降雨条件下的城市内涝模拟研究。两者模拟方式主要的差别在于降雨的输入,前者是以不同情景(不同重现期降雨强度)降雨为模型输入;后者是以实时降雨为输入。目前用于模拟中的降雨大多是以点雨量过程的形式输入,虽然这种方法可以准确的获取某一点上的雨量值,但随着研究区域的不断扩张,降雨空间分布的不均匀性表现的越来越明显,因此用单个雨量站的测量值作为城市内涝研究的输入条件是不精确的。为此,国内外很多学者提出用面雨量插值代替点雨量过程作为内涝模拟的输入条件,但这些方法所计算的降雨精度依赖于雨量站的分布情况,对于区域降雨量分布的计算具有一定局限性。城市内涝实时模拟最关键的是需要足够长的内涝淹没预报的预见期,采用雨量站网测量的实时数据对管网系统进行实时模拟可以获得一定的预见期,但是下垫面的改变导致产汇流时间变短,又大大缩短了预见期。本文针对城市内涝模拟的降雨输入的精度问题,以单一雨量站的设计降雨为输入对传统设计降雨雨型进行优化,提高了降雨输入精度,同时为弥补传统单点降雨输入的缺陷,运用雷达估算降雨技术对降雨空间分布进行计算,推求不同重现期的设计降雨空间分布。针对城市内涝实时模拟预报的预见期问题,运用雷达预测降雨技术对未来降雨进行预测,并结合城市内涝模型进行实时模拟预报,得出未来时刻的内涝灾害情况。主要研究成果如下:(1)提出了基于雷达估测降雨技术的降雨空间分布推求、未来降雨预测与城市排水管网模型相结合进行内涝灾害的设计情景模拟和实时模拟的思想。介绍了我国城市内涝的模拟方法,分析了方法中降雨输入的不足和以降雨空间分布为模型输入的必要性。(2)优化了传统雨型推求过程中的水文频率参数和暴雨强度公式。在传统以设计降雨雨型为输入的内涝模拟中进行水文频率参数和暴雨强度公式优化,减小了水文频率参数和暴雨强度公式的误差。(3)提出了结合雷达定量估算空间降雨的技术来推求设计降雨过程面的方法。研究了泰森多边形、反距离权重空间降雨插值方法,并将其优缺点进行对比,并通过实例加以验证。(4)提出了设计降雨过程面的推求方法。基于传统设计降雨雨型和雷达定量估算空间降雨技术,依据雷达数据进行典型降雨选取并推求出不同重现期的。同时研究了网格化空间降雨在内涝模型中的输入方法及模拟方法。(5)提出了城市内涝灾害的实时模拟的雷达外推、降雨定量估算与水力模型相结合的方法。解决了内涝实时模拟中预见期不够长的问题,并通过仿真实验证明,与传统的基于雨量站实时模拟的方法相比,预见期有很大程度的提高。