受全球气候变化和城市化的双重影响,加之排水防涝等基础设施建设滞后、调蓄雨洪和应急管理能力不足等原因,我国诸多大型城市“逢雨必涝”、“逢涝必瘫”已成为一种常态。在大多数情况下,“瘫”指的就是交通瘫痪。在暴雨内涝灾害中,城市道路不仅是最为普遍的易涝点,也是积水以“点→线→面”形式进行扩散的重要通道。然而,城市交通网络也是生产与生活物资的运输通道,承载着市民的日常出行活动需求,对维持城市系统的正常运转起着至关重要的作用。一旦遭遇暴雨侵袭,引发内涝水患,导致交通中断或瘫痪,将会对市民出行和城市生活造成极为不利的影响。目前,我国有关科学量化暴雨内涝灾害对城市交通出行影响的研究工作还较为薄弱。本文采用FloodMap-HydroInundation 2D洪涝模型和高精度地形数据(分辨率为5m)对暴雨内涝在交通网络中的动态扩散过程进行模拟,选择通勤出行为研究主体,重点关注高峰时段内通勤人群的涝灾暴露水平与响应特征,对暴雨内涝情景下的通勤出行延误、通勤繁忙区域内的交通拥堵状态、地铁站可达性和乘客流量的时空变化特征等进行研究,以期为构建有能力应对未来气候变化和极端暴雨内涝灾害的城市交通系统提供理论与案例基础。具体的研究内容与结论主要包括:(1)由于通勤是城市道路上高峰车流和交通拥堵的主要来源和诱因,且描述非常态下的城市通勤特征需要以常态下的通勤特征作为基础和对照,因此,本文首先对上海市中心城区在正常天气情景下的通勤模式进行了研究。具体地,本研究提出了基于POI数据估算就业岗位分布的方法,再结合劳动人口数据,采用重力模型对研究区的通勤模式进行模拟。研究发现:上海市中心城区内一共有7个明显的就业集中区(曹杨新村、虹桥开发区、徐家汇、中山公园、南京路、五角场、陆家嘴,其中6个在浦西);在早高峰期间,浦西地区分布有一条“繁忙走廊”,是通勤流量最大、交通活动最多、拥堵情况最严重的地带。(2)本文提出了基于行程的暴露度评估方法,分别基于通勤模式模拟结果和上海市通勤群体微观调查样本对通勤出行的暴露度进行评估,并初步探讨了导致不同区域、不同社会群体之间暴露水平出现差异的潜在原因。研究发现:涝灾暴露度由内环向外环地区逐步递增,且浦东地区高于浦西地区;男性群体、已婚群体、中老年群体、月收入中高水平的群体、工作属于职能服务类的群体的暴露度较高。其次,就空间差异而言,尽管区域平均暴露度与通勤距离之间、通勤距离与区域行业构成之间各自具有显著的相关关系,但这种关系并不能通过通勤距离这个中介变量进行传递。就社会差异而言,仅不同性别和不同行业人群的暴露度表现出了统计差异,其他社会属性与通勤者的暴露度之间也无显著相关关系。最后,在暴雨内涝情景下,迫于通勤的时空制约而选择不推迟或有限推迟出发时间的人数约占80%,而选择“请假或等雨停,不会冒雨出门”的人数约占20%,表明暴雨天气下出行量会降低20%左右;此外,暴雨天气下选择小汽车出行的人数最多(38%),其次为选择公交出行的人数(31%)。(3)由于小汽车出行是暴雨内涝情景下使用率最高的交通方式,为了研究暴雨内涝对其造成的影响,本文构建了暴雨内涝情景下的交通模拟方法,能够实现交通与内涝这两个动态过程的交互,并基于GIS底层开发技术集成了一套简易模拟工具,选择通勤繁忙走廊为模拟区域,对百年一遇暴雨内涝情景下高峰时段内的车流特征进行模拟。研究发现:首先,暴雨内涝对出行距离的影响并不显著,但对出行时间有较大影响。绝大部分车辆在行进过程中的延误能够控制在10min以内,但如果误入严重积水路段,经历了停车等待过程,出行延误可能高达1~3 h。其次,在暴雨内涝情景下,拥堵时段将推迟1 h(从8:00~10:00 AM到9:00~11:00 AM)。从时间上看,模拟的第4 h内(10:00~11:00 AM)交通流量会显著增大;从空间上看,Ⅰ类道路(快速路)和Ⅳ类道路(支路)上交通流量会显著增大,应作为暴雨内涝情景下交通管制与疏导工作中重点关注的时段和路段。(4)由于暴雨内涝情景下采用公交出行的人数也较多,且地铁(轨道交通)使用率在上海市公共交通中占有很大份额,因此,本文着眼于暴雨内涝对地铁接驳过程的影响,对地铁站可达性和潜在乘客流量的变化进行了研究。具体地,以“时间”作为阻抗因子,考虑步行、单车、小汽车这3种接驳方式,同时采用逆幂函数、负指数函数和修正高斯函数为阻抗方程构建引力模型,对地铁站可达性进行评估;以“距离”作为阻抗因子,采用分段统计的方式对地铁站在早高峰时段内的进站乘客流量进行估算。研究发现:首先,在正常天气条件下,约87%的社区地铁站可达性为中等~中高水平,百年一遇暴雨内涝导致可达性普遍下降1~2个等级,约80%的社区可达性降为中等~中低水平。其次,由于小汽车和单车接驳方式受阻,45个地铁站点可达性降低或变得不可达,导致其邻近站点乘客流量明显增加,高峰时段进站客流超过5万人次的地铁站新增15个,出现乘客流量激增的地铁站点应作为暴雨内涝情景下地铁安全管理与应急响应工作的关注重点。