城市作为人口、生产和经济活动的聚集地,随着建筑密度增大,路面不断硬化,极大地影响了自然水循环过程,因此研究城市暴雨洪水问题十分有必要。传统对城市水文的研究多采用SWMM等集总式概念模型,其过程严重依赖流域水文信息,尤其市政管道信息,且模型参数率定依赖经验,需多次反复计算以确定参数,存在一定的主观性。城市流域信息化建设相对滞后、相关重要信息缺乏等现实问题,使得传统建模方法存在一定困难。为了解决诸多不确定性对水文学城市暴雨洪水模拟研究造成的困难,本文提出特征高程这一概念,并基于GIS技术,利用DEM、高分辨率卫星影像及地图数据等基础地理数据来分析城市特有的水文现象,创新地提出了一种基于特征高程模型的城市水文研究方法。论文主要研究成果如下:(1)径流模拟。建立三个以地理坐标相联系的格网,分别存储降雨、区域排水能力和地形影响三类数据。通过地理格网的方法组织数据,构建雨水汇流计算单元,模拟径流产生的情况。(2)排水模拟。通过水文学方法,结合城市地表硬化主要排水单元是下水道的情况,提出特征高程的概念,模拟城市排水情况;(3)模型验证。以湖北省武汉市汉口镇作为研究区,在其100.33km2的城区建立了网格计算单元,实现了设计重现期以外的暴雨降雨量峰值附近的城区淹没情况模拟,通过与实际情况进行对比分析,结合武汉水系变化研究,验证了模型的有效性。将地理格网和空间分析技术引入城市暴雨洪水研究之中,实现了空间信息技术和城市流域水文模拟之间的学科交叉,完成了在缺少水文资料情况下更加准确的暴雨径流模拟,为城市暴雨洪水淹没模拟模型的改进提供了新思路,为解决城市洪涝的应急响应和海绵城市建设规划问题提供了新方法。