由于全球气候变暖和人类活动加剧的影响,极端暴雨事件频率增加,使城市洪涝灾害频繁出现,从而大大增加了城市本身及其下游地区遭遇洪涝灾害的概率,带来了巨大的经济损失。如何通过先进的技术手段,对城市洪水进行预测预报、科学调度排涝泵站群,是提高城市内涝防御能力的关键。本文在充分了解了国内外城市雨洪模拟研究和泵站群优化调度研究现状的基础上,针对福州市晋安河流域面临的实际工程问题,构建了基于暴雨洪水管理模型(Storm Water Management Model)的晋安区河道洪水模拟模型,开展了流域梯级排涝泵站联合优化调度研究,提出了典型洪水情景下的流域排涝泵站群联合调度方案,以提高城市应对暴雨的能力。主要研究内容如下:(1)面向福州市晋安河流域内涝防御的实际需求,为实现对晋安区琴亭湖入库水量、琴亭湖光明港区间洪水的模拟与预测。基于GIS实现了对河道、汇水区等基础要素的处理,构建了基于SWMM模型的晋安区河道洪水模拟模型并率定了模型参数,实例研究表明所构建模型精度能够满足实际工程需求,可为琴亭湖、魁岐梯级泵站调度提供精细化的洪水预测成果。(2)面向琴亭湖、魁岐排涝泵站实时调度的实际工程需求,为兼顾琴亭湖上下游的防洪安全,构建了考虑下游闽江潮位影响的多目标梯级泵站联合优化调度模型,并提出了基于惩罚函数和差分进化算法的多目标问题高效求解方法,模拟结果表明所提调度方案的防洪效果比传统的调度规则更加有效,可为流域排涝泵站优化调度方案的制定提供技术支撑。(3)在上述梯级泵站联合优化调度模型的基础上,设计了6种典型洪水情景,得到并分析了不同量级洪水情景下梯级泵站联合调度方案,研究结果表明各情境下调度方案均可以满足福州市江北城区的防洪安全,可为福州市江北城区的汛期调度提供参考借鉴。