广州市具有极高的人口密度和城市建设密度,带来了严重的内涝问题和部分合流制地区溢流污染问题。广州市D区排水系统为合流制排水系统,且排水管网设计标准偏低、改造难度大、溢流污染严重,故广州市启动了“广州市深层隧道排水系统D区试验段工程”。深层隧道是埋设于地下空间的大型排水隧道,在保留并充分发挥现有管道排水系统和河涌水系作用的基础上,是控制初期雨水污染、削减溢流污染和缓解内涝的重要途径和有效手段。深层隧道排水系统应更好的融入现有排水系统,共同组成调度更优化的、结构更完整、联系更强大的排水系统,如何联合深层隧道排水系统和现有浅层排水管网的调度并进行优化成为必须解决的重要问题。利用InfoWorks ICM软件,基于D区排水管网和地形数据建立D区排水系统水力模型。首先,进行排水管网雨量和液位监测设备选型和布置,建立数据在线监测系统。其次,对采集到的监测数据进行预处理和Eviews软件分析,并筛选出选取A、B、C三场降雨的雨量和液位数据,用于水力模型的校核和验证,结果平均相对误差为4.4%,误差达到要求。最后,完成验证的D区排水系统水力模型应用于深层隧道联合浅层排水管网的优化调度策略研究。依据大系统分散控制理论,将整个D区排水系统的大系统划分为9个子系统进行分散控制。应用InfoWorks ICM水力模型模拟分析方法,确定联合优化调度策略模型各子系统的优化调度规则,最终得到完整的策略模型,并且与原策略进行水力模型模拟对比。模拟结果对比的指标主要包括深层隧道入流水量、溢流水量和涝水总量。结果为联合优化调度策略相对于原调度策略,涝水总量平均削减率为1.1%,内涝面积平均削减率为1.9%;深层隧道入流水量削减率为3.5%;溢流水量削减率为21.3%。联合优化调度策略能在满足内涝防治设计的基础上,显著的削减溢流水量,同时一定程度提高深层隧道的使用效率;良好地契合深层隧道的建立目的、使用要求和更好的发挥现有排水系统的作用,具有有较高的合理性和可靠性,联合优化调度策略显著优于原调度策略。