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由于城市化的快速发展,城市水利情况的改变,全球极端气候的恶化,城市暴雨积涝问题日益突出,城市暴雨积涝灾害已成为21世纪危害人民生命财产安全的重要因素。研究城市暴雨积涝问题,提高城市积涝灾害监测、预报准确性,对城市暴雨积涝预报决策服务、城市防洪排涝研究具有重要的意义。结合地理信息、水文、气象理论知识,针对减轻城市暴雨积涝灾害造成的经损失,提高城市排洪排涝能力的社会需求,综合应用三维GIS技术、建模技术,构建了嘉定区镇中心内面向积涝模拟分析的城市三维场景,在总结城市暴雨积涝理论的基础上,从积涝积水风险和积涝敏感点两个方面研究了城市尺度下的暴雨积涝灾害模拟,并将模拟结果关联到城市三维场景中进行可视化展示、房屋、道路以及灾情统计等灾情评估分析,最终建立了依托于嘉定区气象局气象数据云平台的城市三维场景下暴雨积涝模拟分析业务系统。论文的主要研究工作如下：(1)在总结城市三维场景构建相关技术及理论研究的基础上,合理分析影响城市雨后积涝形成的下垫面因素,基于不同建模工具和技术方法的特点和优势,综合应用多种建模技术交互的方式,构建面向积涝模拟分析的城市三维场景。(2)借鉴城市暴雨径流模型的思想,考虑城市排水系统对城市汇水区划分的影响,改进传统水文分析确定城市汇水区的方法,构建适合研究区的产汇排模型,结合积水体积平衡和积水由低往高分布的原理,设计了一种算法简单、计算速度快且精度较高的基于DEM的汇水区积水深度计算方法,实现区域积水深度的计算。依据城市积涝灾害风险等级划分标准,结合GIS专题图技术,实现对研究区域积涝积水风险的模拟与表达。(3)综合应用GIS技术和SWMM模型,计算径流过程中节点的溢流和水质状况,从结果文件中提取城市暴雨积涝敏感点信息,实现对研究区域积涝敏感点的模拟与表达。(4)将积涝积水风险模拟以及积涝灾害敏感点模拟的结果,关联显示到城市三维场景中进行可视化展示、房屋、道路以及灾情统计等灾情评估分析。(5)研发研究区域暴雨积涝灾害模拟系统,实现城市暴雨积涝灾害的监测、预警及灾情评估分析,为城市暴雨积涝模拟预报、分析决策服务提供新的理念和手段。(6)以上海市嘉定区镇中心为试验区域,模拟雨后研究区域内的暴雨积涝积水风险以及积涝敏感点,并对模拟结果进行检验和分析。