城市内涝是指在城市区域范围内,由于短时间雨量强度较大,同时城市地表不透水区域的渗透能力、蓄水能力较弱,因而在短时强降雨情况下形成地表径流的一种区域性洪涝灾害。本文结合气象、水文、地理学知识,根据内涝的水文过程、地学表达等理论分析,分别进行城市内涝的数值模拟。本文首先阐述了城市内涝下垫面因子的地理数据处理方法,根据城市DEM提取城市下垫面的水文相关因子；其次分析了城市内涝降水、产流等过程,并且根据其原理和计算方法,对产流计算的流程进行改进,由单元产流的计算转化为求解土壤蓄水量的计算,根据降水径流关系求解单元产流量；再次,对汇流区域的提取采用了经管网高程修改后的城市DEM作为数据,一方面丰富了城市DEM的信息量,另一方面增加了汇水区域提取的准确度；最后根据以上理论基础和计算方法,采用GIS二次开发的手段设计城市内涝数值模拟系统,分别进行了系统的总体设计和详细设计,以上海市嘉定区为研究区域,基于本文的理论研究和本系统做出实例分析,实现了内涝产流强度、汇流强度和积水分布的模拟,利用设计的GIS系统进行专题图的生成,进而可以分析内涝成因和误差来源。数值模拟以GIS分析作为城市内涝模拟的核心部分,它将来自于城市地理数据和空间数据资料以及气象资料数据有机结合,利用空间信息模型和专业理论知识(水利水文知识、地学知识等)有机地融和在一起模拟城市的内涝灾害,从而获得了内涝灾害积水的分布、深度等特征状况。研究结果表明,本文的理论研究成果和系统模拟基本能够达到与实际情况相对误差在20%左右的效果。本文研究的意义在于理论研究从内涝过程出发,分步和计算研究内涝各个环节；系统设计面向气象和市政部门,界面友好易用；模拟结果基本符合实际情况但存在一定的误差,依赖于数据的精确性和建模过程和模型计算结果的完整性。