城市化进程使城区流域下垫面属性发生了巨大改变。地表不透水面积的增大改变了流域的正常水循环规律，使得流域暴雨产汇流时间缩短，径流峰值增大且出现时间集中。另一方面，基于大量数据统计分析和模型模拟，证实近十年来由于气候变化和城市热岛效应，城区降雨量、降雨概率事件和极端事件的发生频率均有增加，且未来在世界范围内有递增趋势.因此针对城市降雨径流特点，正确预测城市的产汇流过程，及时预知潜在的内涝节点，对于优化城市排水系统结构以及城市的防洪减灾均有重要意义。本研究来源于国家水体污染控制与治理科技重大专项课题—“重庆主城排水系统安全与城市面源污染控制技术研究与综合示范（2008ZX07315-001）”。在GIS系统平台的基础上，结合国外成熟软件SWMM，开发了山地城市排水系统模型。模型在重庆市沙坪坝区虎溪大学城校区流域和江北区盘溪河流域做了应用研究，并得到以下结论：①对模型进行参数率定和敏感性分析，检验结果显示在山地城市排水系统模型中汇水区地表径流量、节点水头、节点流量和管道流量受参数波动影响较大。最敏感参数为径流宽度、坡度和不透水面积率。基于Nash-Sutcliffe效率系数Ens值采用参数响应面法反推参数最佳值域得到：透水地面滞水深度：5.1~6.9mm；不透水地面滞水深度：0.90~1.00mm；透水地面曼宁系数：0.38~0.42；不透水地面曼宁系数：0.018~0.023。对比平坦地区城市模型参数值,山地城市的平均坡度较大，滞水能力差，滞水深度值小于同样土地覆盖情况下的平原城市模型参数值，滞水能力随着坡度的增加而下降。相比于透水地面，不透水地面的滞水能力随着坡度的增加而剧减。透水地面本身的滞纳缓冲能力能削弱坡度对其控水能力的影响。②模型在重庆市沙坪坝区虎溪大学城流域和江北区盘溪河流域应用良好。采用四场独立降雨事件对虎溪流域模型进行校核，校核结果显示模型的效率系数均大于0.7，模拟系列能较好的反应实际的径流过程，模型的精度极大的受到降雨强度的影响。模型最佳拟合参数如下：透水地面滞水深度为6mm、透水地面曼宁系数为0.4、不透水地面滞水深度为1mm、不透水地面曼宁系数为0.02。在虎溪模型参数基础上建立盘溪河流域模型，采用两场典型暴雨径流过程校核流域总出口流量过程。模拟结果显示模拟结果与实测数据的效率系数Ens为0.56和0.76，模拟结果能很好的反映实际的径流过程。③以盘溪河流域为工程示范区，选取典型的暴雨重现期一年一遇、二十年一遇、五十年一遇和百年一遇暴雨，在降雨历时为60分钟、90分钟和120分钟的条件下对盘溪河流域排水系统进行排水能力评估，得到不同降雨条件下的排水系统排放能力分析结果。在全局降雨径流负荷峰值时刻：60分钟降雨历时下，二十年一遇暴雨有0.41%的管道充满度超过200%；五十年一遇暴雨下为0.53%；百年一遇暴雨为0.55%。90分钟暴雨历时下，二十年一遇暴雨有0.45%的管道充满度超过200%；五十年一遇暴雨下为0.61%；百年一遇暴雨为0.63%；120分钟暴雨历时下，二十年一遇暴雨有0.61%的管道充满度超过200%；五十年一遇暴雨下为0.69%；百年一遇暴雨为0.73%。超负荷的排水管道位于流域中部商业中心和东南部。随着重现期加大，充满度的分布曲线逐渐右移。60分钟重现期一年的降雨条件下流域99.38%的管道充满度小于0.6，重现期一百年的降雨条件下流域97.91%的管道充满度小于0.6，由于雨水排水管道为满流管，因此可认为此排水系统可靠。另一方面，泄洪峰值发生的时间会随着重现期的增加而提前，其响应时间随降雨历时的延长而呈缓增。④基于管道流量的的排水系统排放能力分析结果显示暴雨强度较高的情况下，60分钟降雨条件比120分钟降雨条件会引起更多的管道处于满流状态。在暴雨强度较小的情况下，降雨历时的长短比重现期对泄洪负荷的影响更大，降雨历时越长，长时段处于满流的管道数量越多。短时暴雨下重现期越高的降雨对排水系统的冲击负荷越大，同一降雨过程线下，泄洪峰值发生的时间越早。长时间降雨的情况下，降雨时长会减弱暴雨强度由此也会减弱峰值流量对管网的冲击。降雨历时为120的百年一遇暴雨形成的内涝点进行分析，37个内涝点中10分钟内快速泄水的有10个。剩余节点有15个位于透水表面，12个位于建筑和道路。针对内涝点应采用雨水资源化思想对其进行改造，实现雨水利用和可持续发展。