随着我国城镇化建设和城市发展水平的快速发展,城市内部原有自然生态空间日益缩减,而城市不透水面的迅速增加破坏了原有的自然排水体系与水循环系统,加大了城市遭受洪涝灾害的风险。这不仅给城市居民带来了生命和财产的双重隐患,也严重阻碍了城市的健康发展。绿色屋顶作为新型城市雨洪管理解决方案的重要组成部分,可以显著提高城市绿地面积,增加透水面面积,从而有效提升城市应对内涝灾害的能力。因此,定量分析绿色屋顶在建筑尺度和流域尺度上的雨洪调控能力与成本效益具有十分重要的意义,可为海绵城市的规划建设提供依据和参考。本文以金陵小学实建绿色屋顶和九乡河子流域为研究区,利用高精度观测仪器对研究区内的降雨和径流量等数据进行了长期观测。通过长期的定点观测,本文分析了建筑尺度绿色屋顶的径流调控能力,辨识了其主要影响因素,并评估了建筑尺度绿色屋顶在30年生命周期下的成本效益。在流域尺度上,本研究首先依据绿色屋顶适建准则对研究区内的建筑房屋进行了潜力评价,并根据实测径流量验证了 SWMM模型;然后基于SWMM模型分析在不同的降雨情形下,三种不同建设情景（现状情景S0、50%屋顶绿化情景S1、100%屋顶绿化情景S2）和三种不同分布格局（实际分布格局L0、靠近流域出水口分布格局L1、远离流域出水口分布格局L2）中绿色屋顶的雨洪调控能力与变化特征;最后对不同情景下绿色屋顶的雨洪调控效益进行了评价,以期为绿色屋顶在城市区域的推广普及提供决策参考。本文主要研究结论如下:1)建筑尺度上绿色屋顶雨洪调控能力与效益分析表明:a)建筑尺度绿色屋顶展现了良好的雨洪调控能力。不同降雨特征下,绿色屋顶雨洪调控能力存在显著差异,对决策树分类结果的分析表明,影响绿色屋顶截留率的主要因素是降雨量、降雨强度和生长基质含水量。b)建筑尺度绿色屋顶成本效益分析表明,从径流削减量视角来看,30年生命周期的绿色屋顶成本效率和费效比分别为12.98元/m3和5/12（0.41）,证明了绿色屋顶的建设潜力与价值。2)流域尺度上绿色屋顶的建设潜力及雨洪调控能力与效益分析表明:a)研究区内绿色屋顶建设潜力较高。绿色屋顶适建总面积为27.49ha,占全部建筑屋顶面积的64.99%。b)流域尺度绿色屋顶建设面积和空间分布格局差异会影响其雨洪调控能力。综合四场降雨来看,建设情景S2中绿色屋顶雨洪调控能力优于建设情景S1,且两者均优于现状情景S0;分布格局L0和分布格局L1的雨洪调控效果较为接近,且均优于分布格局L2。当绿色屋顶本身滞留能力因降雨特征而受限的时候,绿色屋顶建设面积就成为影响径流调控能力的主要因素,建设面积的增加可以显著提升绿色屋顶的雨洪调控能力。c)流域尺度上不同建设情景与分布格局下的绿色屋顶成本效率与费效比差异显著。建设情景S2的成本效率（14.40元/m3）与费效比（0.49）优于建设情景S1的成本效率（25.55元/m3）与费效比（1.38）;分布格局L0和L1的成本效益接近,且两者均远优于分布格局L2。本文基于长时间序列的定点观测数据分析了建筑尺度绿色屋顶的雨洪调控能力,揭示了影响绿色屋顶径流调控能力的主要因素,评价了建筑尺度上绿色屋顶的成本效益;在此基础上,又依据径流量观测数据和无人机航拍影像资料分别完成了 SWMM模型的验证和绿色屋顶建设潜力评价,然后基于SWMM模型分析了三种不同建设情景与分布格局下,绿色屋顶在流域尺度上的雨洪调控能力及其变化特征,最后分析了流域尺度上绿色屋顶建设的成本效益。本研究可为科学评估多尺度绿色屋顶雨洪调控能力提供数据参考,进而为海绵城市的建设提供决策依据。