随着我国各大城市城镇化进度的加快,我国城市内涝灾害愈演愈烈,2010年至2016年,每年有近180多个城市遭受内涝灾害,“逢雨必涝”己成为亟待解决的城市问题。近年来武汉市同样强降雨频繁,全城内涝造成经济和社会的巨大损失。作为全国首批海绵城市建设试点城市之一,武汉市内涝治理工作的开展刻不容缓。暴雨治涝机理复杂,涉及到多方面因素,其中城市下垫面的变化对城市内涝有重要影响,研究下垫面对城市内涝的影响对减少城市灾害损失、辅助海绵城市建设有重要意义。本文以武汉市中心城区为研究区域,分析武汉市的城市内涝状况,将GWR模型应用到下垫面特征与城市内涝的相关性研究中,研究暴雨影响因素的空间分异性,然后研究了下垫面变化和降雨强度变化对城市径流的影响,最后模拟并评价下垫面改造措施对城市治涝的效果,发现了以下规律:(1)城市内涝的影响因素。排水系统作用与土地利用、地形地貌、土壤质地等下垫面特征均对内涝严重程度有所影响。雨水管网系统与暴雨渍水的相关性最为显著,排水口和排水管网密度与内涝存在高度一致的分布规律。其次是土地利用类型,各类型地类中不透水地表面积占比对内涝影响最大,而透水绿地和水体则对雨水存在具有明显调蓄作用,与内涝程度呈现负相关关系。地形地貌中高程、坡度因子也明显影响着内涝程度,地形起伏大、地势不平稳的区域更易发生积水;土壤则由于高度城镇化导致的地表不透水性,对内涝影响力相对微弱。GWR模型的结果显示各内涝影响因素在不同的空间位置对内涝存在不同程度的影响作用。中心城区中沿江的老城区江水发挥了其调蓄作用,远离江水的内陆区域则更加依赖于排水泵站雨水的抽排作用。在开发程度较小的外围区域,透水的砂土含量与渍水程度表现为负相关关系,土壤自身的渗透性仍能发挥对城市内涝的缓解作用。(2)下垫面变化对内涝影响在城市土壤类型及地形地貌相对稳定的情况下,下垫面变化对城市暴雨内涝的影响主要体现在土地利用变化的影响。2011年至2015年武汉市中心城区植被和水体等自然资源受到大量侵占蚕食,城市建设用地面积显著增加,地表对雨水的蓄渗能力减弱,径流系数明显上升。当城市绿地比重递增时,下垫面的蓄渗功能将得到明显提高,在降雨强度50mm、城市绿地占据的比例从25%增加到35%条件下,大约2.4%～20%的雨水径流能够得到控制。随着降雨重现期拉长、雨量的不断增加,武汉市中心城区一小时降雨的雨水径流深度逐渐增加,雨水径流深度及径流系数的增幅逐渐降低,五年一遇降水下雨水径流深度及径流系数的增长率最高。降雨前期土壤湿度越大,土壤对雨水的蓄渗能力越差,导致雨水径流深度和径流系数越大。不同土地利用情况的产流能力不同,但不同土地利用方案的下雨水径流深度和径流系数之间的差距随着降雨强度的增大而减小。通过低影响开发措施则可以在不改变土地利用类型和地下雨水管网的前提下,以较低成本的下垫面改造方案,有效加强对雨水径流的控制,从而大大减轻城市排水系统的压力。