近年来,全球气候变化,极端天气事件频繁发生,城市内涝灾害愈演愈烈,所造成的直接或间接的各类损失越来越大,已成为危及广大人民群众生命财产安全和社会经济快速发展的重要不利因素,因此城市内涝模拟预测与风险防控已成为国内外学者与管理部门的关注焦点。本文以济南市城区黄台桥水文站(断面)以上排水片区为研究区域,利用MIKE系列软件构建了济南市城区多维耦合内涝模型,基于城市化进程演变分析,利用检验后的济南市城区多维耦合内涝模型,对不同情景下的济南市城区内涝淹没情况进行模拟,以模拟结果为基础,建立了包含淹没水深、面积与历时、下垫面情况与社会经济情况等9个指标的内涝风险评估指标体系,借助Arcgis强大的空间处理功能,对不同情景下济南市城区的内涝灾害风险进行了评估。主要内容如下:(1)济南市内涝成因与特点分析。在分析济南市自然地理、水文气象、土地利用等基本数据的基础上,根据历史内涝灾害与降雨特性情况,从地形、气候、水文等方面分析了济南市城区内涝的成因与特点,为后续模型构建奠定了基础。济南市城区形成内涝的主要因素为降雨和地形;汛期降雨形成的暴雨洪水具有流速极快、汇集至北部地势较低区域用时短、危害大的特点;城区内泄洪通道只有小清河,在遭遇强降雨时城区北部洪水排泄不畅形成积水涝灾。(2)济南市城区多维耦合内涝模型研究。首先,利用MIKE软件,分别构建了一维河道水动力模型、一维管网水动力模型、NAM降雨径流模型以及二维地表漫流模型;其次,利用MIKE Flood模块,构建了济南市城区多维耦合内涝模型;然后,基于NAM降雨径流模型的参数敏感性分析,对NAM降雨径流模型参数进行率定;最后,选取济南市070718场次特大暴雨为典型暴雨事件,利用历史实测资料和调查数据,对所建立的济南市城区多维耦合内涝模型进行检验。得到结论如下:1)在单独使用一维管网模型、一维河道模型以及二维地表漫流时,只能单独考虑管网、河道或者地形因素,无法模拟内涝过程中管网、河道、地表之间的水流交互过程,模拟精度受到限制。利用MIKE Flood将一二维模型耦合后,对地下排水管网、河道和地表漫流的水流过程进行耦合模拟,可更全面的反映城市内涝情况,提高模拟精度和可靠性。2)NAM降雨径流模型中,洪峰流量最为敏感的参数为TOF和CK12,P统计值分别为-0.418与-0.598,R统计值分别为0.379与0.282,呈负相关;峰现时间最为敏感的参数为CK12,P统计值与R统计值分别为0.817与0.683,呈正相关;径流总量最为敏感的参数为TOF,P统计值与R统计值分别为-0.594与0.434,呈负相关。3)070718场次特大暴雨内涝模拟结果表明,二环西路、二环东路等南北走向的道路均出现了马路行洪;积水地区集中在济南市城区中北部,积水深度在0.3m～1.2m范围内,部分积水点超过2m,与济南市的“南洪北涝”特征相符;070718场次特大暴雨内涝淹没范围、积水深度及积水点分布等模拟结果与实测数据的对比分析表明,所建立的济南市城区多维耦合内涝模型,能较好地模拟济南市城区内涝淹没过程。(3)不同情景下济南市城区内涝模拟与风险评估。基于济南市城区多维耦合内涝模型,构建了内涝灾害风险评估模型,借助Arcgis强大的空间处理能力,结合人口经济数据,对济南市城区不同时期在同一场暴雨下的内涝灾害风险进行了评估,通过绘制的内涝灾害风险图分析了不同时期内涝灾害风险变化趋势。得到结论如下:1)以1992年、2002年与2013年的土地利用类型为输入数据,模拟不同时期的济南市城区在070718场次特大暴雨、3小时与24小时设计降雨下的内涝淹没情况。模拟结果表明:①对于3小时设计暴雨,10年一遇时,1992年、2002年与2013年济南市城区积水深度为0.15～0.35m的区域主要分布于城区北部;20年一遇时,二环西路、二环东路等高差较大南北走向的道路开始出现马路行洪现象,暴雨重现期达50年后,济南市城区的内涝分布变化较小。②对于24小时设计降雨,降雨强度为大雨时,济南市城区积水深度大于0.15m的区域主要分布于城区北部及中北部的经二路、趵突泉南路、明湖东路等区域;降雨强度为暴雨时,以积水深度大于0.35m的区域为主;降雨强度为特大暴雨与大暴雨时,城市下垫面条件变化对城区内涝淹没范围与水深的影响更大。③对于070718场次特大暴雨,不同时期的淹没范围大致相同,积水区域集中于济南市城区中北部,典型点的淹没水深上升,2002年相比1992年典型点淹没水深增长幅度在14.58%～45.1%之间,2013年相比2002年典型点淹没水深增长幅度在8.57%～36.36%之间。2)不同时期济南市城区内涝灾害风险评估结果表明:①对于3小时设计暴雨,重现期为10年与20年时,中风险区域主要分布于地势较低的中北部城区以及道路坡度较大的南部地区;重现期达50年后,中高风险区域分布变化较小。②对于24小时设计降雨,大雨和暴雨时,中高风险等级区域主要分布于北园大街、历山北路等区域,城区南部未出现高风险区域;大暴雨时,城区北部排水不畅,积水加剧,部分南北走向的泄洪道路出现中高风险区域;特大暴雨时,未出现新增中高风险区域,但中高风险区域面积增大。③对于070718场次特大暴雨,1992年、2002年与2013年济南市城区内的中高风险等级以上的区域占比为7.3%、9.46%和11.27%,主要分布于无影山路以东,北园大街以北,顺河高架以西区域;历山北路与小清河北路交叉区域;顺河高架以东、明湖路以南、历山路以西、泺源大街以北区域,经一路与无影山路交汇处、历山路到花园路以及解放路等地,2002年相比1992年中高风险等级区域面积增加了 3.9km2,2013年相比2002年中高风险等级区域面积增加了 3.34km2,内涝灾害高风险区域主要向西北方向发展,与城市发展方向相符,北部区域中高风险等级面积增大,济南市“南洪北涝”压力加重。