由于社会发展带来的人口数增加、用水水平变化，势必造成污水排放量变化；与此同时，气候变化带来的降水量的不确定性也会对城市排水系统造成冲击。在诸多自然社会因素变化的情况下，如何更好地维持城市环境卫生，控制污染排放总量，管理降雨径流、应对暴雨事件，改善受纳水体水质，是目前城市排水系统规划设计与运行管理中面临的主要压力和挑战。鉴于此，本论文在完善已有城市污水系统空间布局规划模型WasLaM的基础上，针对不同空间形态的城市，定量研究若干自然社会因素对其排水系统体制选择与关键设施规模布局的影响，识别其规律，以期为科学合理地规划城市排水系统提供依据。本论文研究内容包括三个方面：一是以系统经济成本、对受纳水体的影响以及应对暴雨的能力为优化目标，对WasLaM进行扩展，补充城市暴雨汇流过程模拟，建立了W_V2模型，实现了规划分流制雨水系统和合流制雨污系统的功能，解决了排水系统从体制确定到规划布局全过程中的可持续性优化问题。W_V2可以为城市筛选出具有可持续性优势的排水体制，并能够确定该排水体制下的最优排水系统方案，方案中包括系统空间布局、管网参数、污水处理厂位置、服务范围和规模等关键规划信息。二是选择承德作为一种空间形态的代表城市，分别在3年一遇和1年一遇暴雨强度设计标准下，模拟人口密度、人均用水量和降雨条件等自然社会因素发生变化时最优排水系统方案相应的变化情况，讨论影响排水系统规划优化结果的主要因素，分析排水系统对城市发展不确定性的适应能力。三是选择5个空间形态不同的城市，即承德、大同、昆山、湖州、镇江，在3年一遇暴雨强度标准下改变人口密度、人均用水量和降雨量等条件，开展排水系统规划计算，横向比较分析自然社会因素对不同空间形态城市排水系统的影响规律。研究结果表明，降雨条件主要影响系统经济费用和内涝负荷，人口密度和人均用水量主要影响系统排放到水体的静态负荷。降雨条件是决定单个城市排水体制选择的主导因素，但不同空间形态城市的影响阈值不同。在综合考虑自然社会因素变化不确定性与设计标准要求不同的情况下，大同、承德类城市可保守选择分流制系统及一大几小的局部分散式污水厂规模布局；昆山类城市可保守选择分流制系统及大小相近的均匀分散式污水厂规模布局；湖州、镇江类城市可灵活选择任一排水体制及大小相近的均匀分散式污水厂规模布局。