我国大部分城市处于季风气候区,随着全球气候变暖,城市降雨增多且比较集中;城市现代化脚步加快,建筑种类越来越繁多,建筑规划的不完善易导致地面积水;城市下垫面硬化率增高,雨水从地面汇流到管网的水量大大增加,加之城市排水管网老化越来越严重,强降雨所产生的汇流量易超出管网所承受的范围造成排水不畅;暴雨积水会限制城市的良性发展,城市沥涝问题的解决迫在眉睫。本文以平面二维非恒定流方程为控制方程,针对不同地物的特征和汇水方式,系统地推导并离散了连续方程和动量方程。根据天津市气象局、测绘院、排水管理处等部门提供的降雨及管网资料,采用有限体积的方法对研究区域进行网格划分。按泵站划分收水片并采用收水片收水的方式划分收水区域,通过模化影响半径控制收水强度和范围。针对研究区域水文和下垫面错综复杂的特性,对不同的模块单元采用不同的概化方法,创新性的提出了分区分层、立体多重的方法,提出了河道型、地面型、管道型及陡坡型水流计算的处理模式,分析各类型的建筑物的汇流方式,并对不同模块之间的水量交换采用不同的计算方式。模型利用天津市十次降雨资料作为降雨边界条件,并从湘江道津河液位、验证点积水深度和积水时间、水量平衡三方面的实测数据和模拟结果进行对比,结果表明模型精度在可接受的范围之内。在此基础上,对研究区域进行了分模块的沥涝分析,评估了区域的沥涝风险程度。模拟成果不仅可以给防洪减灾工作提供科学的判断依据,还可以针对易涝地区进行防涝政策的制定和排水设施建设,提前对可能发生的沥涝灾害起到预防的作用。