芝加哥雨型與城市災(zāi)害性降水的比較研究

韓亞靜 吳澤寧 郭元 胡鈺鑫

摘要：目前城市洪澇研究中較多采用以芝加哥雨型為主的設(shè)計(jì)降水作為輸入，該方法存在一定概化，實(shí)際防洪排澇應(yīng)用和水文過(guò)程研究中需要進(jìn)一步探索芝加哥雨型法表征災(zāi)害性降水存在的相關(guān)問(wèn)題和缺陷。以鄭州市城區(qū)2011～2018年發(fā)生的致災(zāi)降水事件為研究對(duì)象，總結(jié)了致災(zāi)降水的年內(nèi)演變趨勢(shì);比較了芝加哥雨型設(shè)計(jì)降水與致災(zāi)降水峰值分布、強(qiáng)度等過(guò)程信息;基于雨洪模型（SWMM）分析了研究區(qū)不同成因的城市洪澇過(guò)程發(fā)生發(fā)展的差異，并與芝加哥雨型法輸入的雨洪過(guò)程進(jìn)行比照。結(jié)果表明：① 鄭州市城區(qū)年內(nèi)致災(zāi)降水存在從雨強(qiáng)致災(zāi)發(fā)展為雙致災(zāi)，再過(guò)渡到雨量致災(zāi)的趨勢(shì);② 研究區(qū)2 a一遇芝加哥雨型洪澇過(guò)程與雨量致災(zāi)降水近似，5 a一遇及更高標(biāo)準(zhǔn)的芝加哥雨型具有雙致災(zāi)降水的洪澇特征;③ 雨強(qiáng)致災(zāi)所致的洪澇過(guò)程積水歷時(shí)短、程度小，雨量致災(zāi)洪澇過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，雙致災(zāi)洪澇過(guò)程兼具雨強(qiáng)、雨量致災(zāi)機(jī)理，影響范圍更廣。研究結(jié)果對(duì)城市內(nèi)澇防治、海綿城市建設(shè)和地區(qū)防澇減災(zāi)具有一定意義和參考價(jià)值。

關(guān) 鍵 詞：城市洪澇; 芝加哥雨型; 致災(zāi)降水; 雨洪模型; 防洪減災(zāi); 鄭州市

中圖法分類(lèi)號(hào)： P426.62;TP391.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.05.006

0 引 言

全球氣候變暖和城市化快速發(fā)展的背景下極端降水頻繁發(fā)生[1]，城市地區(qū)面臨著不同程度的洪澇災(zāi)害，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。降水是洪澇的直接驅(qū)動(dòng)因素，分析災(zāi)害性降水的特征規(guī)律及其所致城市洪澇過(guò)程發(fā)生發(fā)展變化的過(guò)程，對(duì)中國(guó)城市洪澇預(yù)警預(yù)報(bào)研究和相關(guān)防洪減災(zāi)方案的編制具有重要理論意義和較大實(shí)用價(jià)值。

近年來(lái)圍繞城市雨洪模擬的降水輸入和內(nèi)澇積水的演變特征，有著相當(dāng)豐富的代表性研究成果。如黃國(guó)如等[2]采用芝加哥雨型分配不同頻率的設(shè)計(jì)暴雨，模擬?？诘貐^(qū)洪澇過(guò)程以評(píng)估和優(yōu)化城市排水功能;劉家宏等[3]使用不同重現(xiàn)期和雨峰系數(shù)的設(shè)計(jì)暴雨，分別輸入至TELEMAC-2D模型中模擬廈門(mén)市內(nèi)澇積水特征變化;Balbastre-Soldevila等[4]分析了常見(jiàn)設(shè)計(jì)暴雨的最大雨強(qiáng)、累積降雨深度等定量特征，通過(guò)降雨徑流模型探討多種設(shè)計(jì)暴雨所致城市地表徑流流量的差異;Ng等[5]使用Huff雨型對(duì)隨機(jī)生成的降水事件進(jìn)行過(guò)程分配;閆磊等[6]選取了多個(gè)重現(xiàn)期的芝加哥雨型法設(shè)計(jì)降水作為降水輸入，運(yùn)用SWMM模型對(duì)武漢市排水管網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行模擬和評(píng)估;鄭愷原等[7]聯(lián)合SWMM模型與二維水動(dòng)力學(xué)模型建立了響水縣城內(nèi)澇模型，并模擬3種重現(xiàn)期芝加哥雨型降水的洪澇過(guò)程。

前述研究盡管采用的城市雨洪模型有所不同，但降水輸入除個(gè)別選取典型實(shí)測(cè)降水外，多采用的是設(shè)計(jì)雨型。尤其根據(jù)本地暴雨公式計(jì)算指定頻率的時(shí)段雨量，以芝加哥雨型法進(jìn)行時(shí)程分配。這在資料缺乏地區(qū)或者城市管網(wǎng)規(guī)劃階段行之有效，但從防洪排澇和科研角度，存在對(duì)降水過(guò)于概化，多峰降水限定為單峰等諸多問(wèn)題。因此，本文依據(jù)鄭州市城區(qū)較為充分的災(zāi)害性降水資料，嘗試比較芝加哥雨型法設(shè)計(jì)降水與實(shí)際致災(zāi)降水過(guò)程的差異，研究不同類(lèi)別致災(zāi)降水的峰值分布、強(qiáng)度和時(shí)間等信息，總結(jié)各類(lèi)別降水所致洪澇過(guò)程的特征，為提高城市防災(zāi)減災(zāi)能力、制定防洪除澇措施提供一定的參考依據(jù)。

1 資料及研究方法

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

鄭州市位于中原地區(qū)，市區(qū)面積約1 010.3 km2，為河南省省會(huì)，地處華北平原南部、黃河中下游，是目前9個(gè)國(guó)家中心城市之一。城區(qū)由惠濟(jì)、金水、中原、二七、管城5個(gè)市轄區(qū)組成，如圖1所示，包含大小河流35條，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均溫度在12.7～15.6 ℃之間，多年平均降雨量約695 mm。65%的降水集中在夏季，且多為短歷時(shí)高強(qiáng)度降水，洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。本次研究選擇位于鄭州市城區(qū)的13個(gè)分布均勻的雨量站，統(tǒng)計(jì)各個(gè)站點(diǎn)2011～2018年10 min間隔汛期雨量數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有城市洪澇信息得到8 a全部26場(chǎng)致災(zāi)降水事件，按前期研究得出的致災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)[8]，將本地區(qū)的災(zāi)害性降水劃分為3種類(lèi)型，即雨強(qiáng)致災(zāi)、雨量致災(zāi)和雙致災(zāi)，分類(lèi)結(jié)果如表1所列。

1.2 芝加哥雨型

芝加哥雨型也稱(chēng)為K&C雨型，是由Keifer和Chu于1957年提出的一種非均勻的設(shè)計(jì)雨型[9]，基于暴雨強(qiáng)度公式以及雨峰位置系數(shù)推求指定歷時(shí)與重現(xiàn)期下的短期降水過(guò)程[10]。暴雨強(qiáng)度公式采用（1）式表示：

i=167A（1+ClgP）（t+b）n（1）

式中：i為平均暴雨強(qiáng)度，mm/min;A為重現(xiàn)期為1 a的設(shè)計(jì)降雨量，mm;C為雨量變動(dòng)參數(shù);P為暴雨重現(xiàn)期，

a;t為暴雨歷時(shí)，min;b、n分別為時(shí)間參數(shù)和暴雨衰減指數(shù)。鄭州市地區(qū)取A為32.9 mm，C為0.965，b、n分別為24.8和0.929，代入公式（1）可得到鄭州市的暴雨強(qiáng)度公式[11]。

將地區(qū)多場(chǎng)降水過(guò)程的雨峰位置系數(shù)平均后得到綜合雨峰位置系數(shù)r[12]，表示降雨的峰現(xiàn)時(shí)間與總歷時(shí)的比值，隨r增大，雨峰位置逐漸后移，本次研究中r取0.4。降水過(guò)程峰前、峰后的瞬時(shí)暴雨強(qiáng)度ia、ib分別為

ia=a（1-c）tar+b

tar+b1+c（2）

ib=

a（1-c）tb1-r+b

tb1-r+b

1+c

（3）

式中：ta為峰前降雨歷時(shí)，min;tb為峰后降雨歷時(shí)，min;a為常數(shù)，為式167A（1+ClgP）的簡(jiǎn)化;c為常數(shù)，與b共同反映重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度隨歷時(shí)延長(zhǎng)而遞減變化的情況。

1.3 雨洪管理模型（SWMM）

SWMM是由美國(guó)環(huán)保署（EPA）開(kāi)發(fā)的城市雨洪模型，能夠模擬單一或者連續(xù)狀態(tài)下的降雨徑流過(guò)程和管網(wǎng)水流過(guò)程，多應(yīng)用于城市區(qū)域的暴雨洪水研究及排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)[13-14]。本次研究中模型采用霍頓（Horton）下滲公式計(jì)算入滲量，按照非線性水庫(kù)處理子匯水區(qū)地表徑流，使用動(dòng)力波進(jìn)行流量匯流演算，在有壓流下使用Darcy-Weisbach公式計(jì)算圓形管流量。研究使用團(tuán)隊(duì)已建立的鄭州市區(qū)雨洪模型，通過(guò)20110726、20120827等洪澇事件完成了模型校準(zhǔn)[15-16]。本文分別模擬了實(shí)際致災(zāi)降雨和芝加哥雨型法生成降水所致的城市洪澇現(xiàn)象，總結(jié)不同類(lèi)型致災(zāi)降水引起的城市積水和變化過(guò)程的規(guī)律。4E3DB378-B6A4-4F9C-BB46-B50B76E7AABD

目前城市雨洪研究由于觀測(cè)條件和資料不足，較多采用模型模擬法?；谒畡?dòng)力學(xué)理論的城市雨洪模型模擬方便高效，能夠全過(guò)程、全局化研究和判斷城市洪澇的發(fā)生、發(fā)展和消退，從成因角度分析致災(zāi)降水在雨洪過(guò)程中的演化趨勢(shì)，可為實(shí)際的研究和應(yīng)用工作指明方向。

2 降水過(guò)程對(duì)比

2.1 致災(zāi)降水年內(nèi)發(fā)生趨勢(shì)

分析致災(zāi)降水年內(nèi)分布（見(jiàn)圖2），可以看出夏季初期（6月至7月上旬）以雨強(qiáng)致災(zāi)為主，于7月下旬至8月上旬過(guò)渡到以雙致災(zāi)為主，到夏季末期（8月中下旬）則主要表現(xiàn)為雨量致災(zāi)。結(jié)合相應(yīng)的氣象知識(shí)分析認(rèn)為：夏季初期太陽(yáng)直射點(diǎn)向北回歸線移動(dòng)，此時(shí)黃淮地區(qū)季節(jié)轉(zhuǎn)暖，氣溫上升，大氣對(duì)流作用較強(qiáng)，但水汽供給可能還不充分，故此時(shí)致災(zāi)降水雨量有限，多為雨強(qiáng)致災(zāi)降水;7月水汽充裕，積溫升高，西太副高北跳，副高邊緣雨帶由中國(guó)的長(zhǎng)江流域和華南地區(qū)移至黃淮流域，西南氣流和東南季風(fēng)從太平洋上空輸送暖濕氣流至河南地區(qū)，在雨量和對(duì)流雙重作用下容易導(dǎo)致雙致災(zāi)降水的出現(xiàn);至夏季末期太陽(yáng)直射點(diǎn)南移，溫度氣壓條件較盛夏有所不同，3種類(lèi)型致災(zāi)降水次數(shù)均有所減少，但此時(shí)副高尚未南撤，水汽條件依然較充足，以雨量致災(zāi)降水為主。

2.2 降水過(guò)程對(duì)比分析

各類(lèi)型致災(zāi)降水中分別選取4場(chǎng)典型降水，以10 min為時(shí)段繪制降水過(guò)程圖，與同樣時(shí)段劃分的芝加哥雨型降水過(guò)程對(duì)比。從圖3（a）可以發(fā)現(xiàn)：雨強(qiáng)致災(zāi)降水呈單峰形態(tài)且峰值明顯、驟漲驟落，降雨歷時(shí)相對(duì)較短，雨量集中，一次降水過(guò)程中最大10 min降雨量甚至在20 mm以上且占總雨量的比重大，與之相比，芝加哥雨型降水對(duì)稱(chēng)性明顯，峰值雨量及占總雨量的比重均明顯小于雨強(qiáng)致災(zāi)降水，但總雨量更大;圖3（b）中雨量致災(zāi)降水存在雙峰降水或峰值特征不明顯的特點(diǎn)，降雨過(guò)程起伏緩慢且形態(tài)矮胖，最大10 min降雨量多位于15 mm及以下，雨量分布均勻、歷時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，2 a一遇芝加哥雨型總雨量上與其相似，但不符合雨量均勻的特征;圖3（c）雙致災(zāi)降水中單峰、雙峰型降水均存在，雨量過(guò)程歷時(shí)較長(zhǎng)，強(qiáng)度較大，場(chǎng)次降水有較多時(shí)段降雨量位于10～15 mm之間，表現(xiàn)出雙重災(zāi)害的特征，雖可通過(guò)頻率、歷時(shí)的設(shè)置使芝加哥雨型的峰值類(lèi)似于雙致災(zāi)降水，但很難呈現(xiàn)實(shí)際降水的漲落變化和雙峰特征，例如芝加哥雨型能表現(xiàn)出20170812場(chǎng)次的前半場(chǎng)降水過(guò)程，但該實(shí)際降水在后期70 min處又出現(xiàn)了強(qiáng)降水時(shí)段。

芝加哥雨型僅存在單峰降水，雨峰發(fā)生時(shí)段取決于綜合雨峰位置系數(shù)，峰值兩側(cè)降水過(guò)程基本對(duì)稱(chēng)，峰值雨量由重現(xiàn)期與歷時(shí)決定。歷時(shí)越短、重現(xiàn)期越長(zhǎng)，降水事件發(fā)生的頻率越低，總雨量和峰值雨量越大。與實(shí)際降水過(guò)程相比，其單峰、漲落迅速的特點(diǎn)與雨強(qiáng)致災(zāi)降水相似，總雨量雖大但2 a一遇芝加哥雨型設(shè)計(jì)降水峰值仍未達(dá)到雨強(qiáng)致災(zāi)降水的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)無(wú)法反映雨量致災(zāi)與雙致災(zāi)降水分布均勻或存在雙峰降水、歷時(shí)差異明顯等過(guò)程波動(dòng)起伏特征。當(dāng)增大重現(xiàn)期至5 a一遇時(shí)，最大20 min和60 min的雨量分別為31 mm和53 mm，達(dá)到雙致災(zāi)降水的標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)具有一定的可取之處?，F(xiàn)有研究通常采用1 a重現(xiàn)期下的芝加哥雨型法設(shè)計(jì)降水，檢驗(yàn)所建立的雨洪模型基本排水能力，更高標(biāo)準(zhǔn)的芝加哥雨型降水用于測(cè)試易澇區(qū)域或檢驗(yàn)海綿城市設(shè)施的效果，此時(shí)由于反映的是雙致災(zāi)降水的規(guī)律，往往難以充分貼合實(shí)際致災(zāi)降水的雨強(qiáng)分布與持續(xù)時(shí)間。

3 基于SWMM的城市雨洪過(guò)程模擬

分別選擇20140619、20110721、20160719場(chǎng)次降水作為雨強(qiáng)致災(zāi)、雨量致災(zāi)和雙致災(zāi)降水的典型案例，輸入率定好的SWMM模型進(jìn)行洪澇過(guò)程模擬，并與2 a一遇和5 a一遇重現(xiàn)期下總歷時(shí)為2 h的芝加哥雨型法降水所致城市內(nèi)澇過(guò)程模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖4所示，所選場(chǎng)次降水的相應(yīng)雨量過(guò)程見(jiàn)圖5。

3.1 不同類(lèi)型致災(zāi)降水的雨洪過(guò)程對(duì)比

雨強(qiáng)致災(zāi)降水以20140619場(chǎng)次為例，該場(chǎng)次降水雨洪過(guò)程歷時(shí)短，積水點(diǎn)出現(xiàn)迅速且消退快，在雨峰到來(lái)10 min后開(kāi)始出現(xiàn)明顯積水，再經(jīng)過(guò)20 min達(dá)到峰值，t=1 h 30 min時(shí)積水點(diǎn)已逐漸消退并于2 h時(shí)基本消失。此過(guò)程城市河渠積水程度小，有足夠的空間容納雨水，管網(wǎng)匯流較快，能夠發(fā)揮排洪作用。發(fā)生局部積水主要是由于受到局地管道排水能力以及地形的限制，處理好河道附近的排洪和泄流能力，使水能夠進(jìn)入周邊河道，能夠盡可能地減小該類(lèi)型降水造成的城市洪澇影響。

以20110721場(chǎng)次為典型的雨量致災(zāi)型降水，其導(dǎo)致的洪澇過(guò)程積水點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間較晚且歷時(shí)長(zhǎng)，地表及管網(wǎng)積水在雨峰后20 min開(kāi)始出現(xiàn)，又經(jīng)過(guò)40 min達(dá)到峰值，此時(shí)積水大量由管網(wǎng)向河渠轉(zhuǎn)移，在2 h 30 min管網(wǎng)積水逐漸消退，河渠仍維持高水位狀態(tài)，直至降雨結(jié)束后2 h局部地區(qū)地表仍存在積水。此過(guò)程積水覆蓋范圍廣，較多管渠出現(xiàn)滿管現(xiàn)象，持續(xù)性積水導(dǎo)致排水不暢最終造成逐級(jí)回灌或溢出等洪澇過(guò)程。在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)建立溢流緩沖區(qū)域，減少有壓管網(wǎng)產(chǎn)生的溢流現(xiàn)象，增設(shè)透水磚等措施均可有效緩解徑流的產(chǎn)生。

雙致災(zāi)型降水以20160719場(chǎng)次降水為代表，積水點(diǎn)出現(xiàn)較早，地表積水嚴(yán)重且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。降水開(kāi)始后50 min積水點(diǎn)達(dá)到峰值，此時(shí)亦有大量管網(wǎng)中的雨水排入河渠，至t=2 h 10 min流至下游排放口。排水管網(wǎng)及河渠水量大，直至降水結(jié)束1 h后管網(wǎng)水流才逐漸消退，但城市內(nèi)部河道以高水位運(yùn)行，在6 h時(shí)仍保持較高深度。此類(lèi)型降雨所致洪澇災(zāi)害嚴(yán)重，需規(guī)劃快速排水干線，將過(guò)量積水提前排到出口，或采用沿程湖泊水體持續(xù)滯納洪水，增設(shè)河道泵站，加大河道排水力度等方法可緩解此類(lèi)型洪澇災(zāi)害。

3.2 芝加哥雨型與致災(zāi)降水雨洪過(guò)程對(duì)比

2 a一遇芝加哥雨型降水所致雨洪過(guò)程的積水點(diǎn)在降雨高峰到來(lái)30 min后達(dá)到峰值，并于20 min后開(kāi)始逐漸消退，管段積水在2 h 20 min到達(dá)高峰后逐漸退去，此過(guò)程的節(jié)點(diǎn)超載率和管渠滿管率分別為46.46%和60.89%，與所選取的典型雨量致災(zāi)降水相應(yīng)指標(biāo)值46.92%和60.23%相近，整個(gè)洪澇過(guò)程中地表積水峰值出現(xiàn)較晚且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、覆蓋范圍大。盡管是單峰降水，降雨強(qiáng)度明顯不足，而最大60 min降雨量為41.1 mm，超過(guò)雨量致災(zāi)降水的標(biāo)準(zhǔn)，因此表現(xiàn)出雨量致災(zāi)降水的特征。4E3DB378-B6A4-4F9C-BB46-B50B76E7AABD

分析5 a一遇芝加哥雨型降水的雨洪過(guò)程。該過(guò)程地表積水出現(xiàn)較早，自雨峰到來(lái)后20 min到達(dá)峰值，持續(xù)高程度積水20 min后開(kāi)始消退，管段積水自雨峰到來(lái)40 min后達(dá)到峰值，又經(jīng)過(guò)40 min水流流至排水出口才開(kāi)始明顯消退。整個(gè)過(guò)程地表與管段積水嚴(yán)重，節(jié)點(diǎn)超載率和管渠滿管率分別為62.83%和72.60%，20160719場(chǎng)次降水相應(yīng)指標(biāo)值分別為72.40%和77.88%，因此5 a一遇芝加哥雨水型降水的雨洪過(guò)程表現(xiàn)出雙致災(zāi)降水的特征，但積水持續(xù)時(shí)間較20160719場(chǎng)次短，節(jié)點(diǎn)與河道積水程度小于該場(chǎng)次實(shí)際降水，這是由于降水總量上的差異所致。

推求城市設(shè)計(jì)洪水的常用方法除了芝加哥雨型法外，Huff雨型法、Pilgrim & Cordery雨型法和三角雨型法等多種方法也被廣泛認(rèn)可[17]。相比之下，芝加哥雨型峰現(xiàn)時(shí)間由雨峰位置系數(shù)r決定，計(jì)算簡(jiǎn)便，靈活性高，因此應(yīng)用最為廣泛。但該方法仍存在一定局限，需要持續(xù)改進(jìn)設(shè)計(jì)暴雨雨型以滿足氣候變化背景下城市極端降水復(fù)雜多變的現(xiàn)狀。另外，根據(jù)實(shí)測(cè)資料研究不同類(lèi)型致災(zāi)降水的雨型集合，結(jié)合不同雨型發(fā)生的概率分布確定最可能設(shè)計(jì)雨型，可作為城市設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的一個(gè)重要思路。

4 結(jié) 論

本文分析了基于鄭州市城區(qū)實(shí)測(cè)資料劃分的3類(lèi)致災(zāi)降水年內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)，比較了致災(zāi)降水與芝加哥雨型法設(shè)計(jì)降水在峰值分布、降水強(qiáng)度和時(shí)段雨量上的差異，總結(jié)了不同類(lèi)型降水的雨洪過(guò)程模擬特征，得出以下結(jié)論。

（1） 受熱力條件和水汽輸送影響，鄭州市城區(qū)致災(zāi)降水在夏季表現(xiàn)出從雨強(qiáng)致災(zāi)發(fā)展為雙致災(zāi)，再過(guò)渡到雨量致災(zāi)的趨勢(shì)。

（2） 研究區(qū)2 a一遇芝加哥雨型在雨強(qiáng)上不及雨強(qiáng)致災(zāi)降水，雨量上接近雨量致災(zāi)降水，5 a一遇及更高重現(xiàn)期的芝加哥雨型能夠滿足雙致災(zāi)降水的標(biāo)準(zhǔn)。

（3） 雨強(qiáng)致災(zāi)降水地表積水程度較小，歷時(shí)較短，雨量致災(zāi)降水洪澇過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，雙致災(zāi)降水所致城市洪澇過(guò)程持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)，影響范圍較廣，需要更徹底分級(jí)的城市防洪排澇規(guī)劃以應(yīng)對(duì)不斷演化中的城市雨洪問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：謝玲嫻）

Comparative study on Chicago rainstorm pattern and urban disastrous precipitation

HAN Yajing1，2，WU Zening2，GUO Yuan2，HU Yuxin2

（1.School of Water Resources and Hydropower Engineering，Wuhan University，Wuhan 430071，China; 2.School of Hydraulic Science and Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，China）

Abstract：

At present，design precipitation especially Chicago rainstorm pattern，has been widely used as the input in current urban flooding researches.Due to the generalization of this method，in the actual flood control applications and urban hydrological processes research，it is necessary to further explore the related problems and defects when using Chicago rainstorm pattern to characterize disastrous precipitation.Based on the flood-causing precipitation events that occurred in Zhengzhou City from 2011 to 2018，this paper summarized the annual evolution trend of flood-causing precipitation，and then compared the process information of Chicago rainstorm pattern design precipitation and actual flooding-causing precipitation in terms of peak distribution，intensity and so on.Based on the storm water management model （SWMM），emergence and development distinctions of actual urban flooding with different formation causes in the study area were analyzed，and they were compared with that of floods input by Chicago rainstorm pattern.Results indicated that：① During a year，the transition of flood-causing precipitation in Zhengzhou City urban area was from intensity-caused precipitation to dual-caused precipitation，and then to volume-caused precipitation.② The flooding process of 2-year Chicago rainstorm pattern in study area was similar to the volume-caused precipitation，while floods caused by 5-year and higher standard Chicago rainstorm pattern had the characteristics of dual-caused precipitation.③ The flooding process of intensity-caused precipitation had short duration and incomprehensive impact，and that of volume-caused precipitation had long duration，while dual-caused precipitation had both above disaster-inducing mechanisms with more wide influnces.The research results have certain significance and important value for urban waterlogging control，sponge city construction and regional flood mitigation.

Key words：

urban flood;Chicago rainstorm pattern;flood-causing precipitation;storm water management model （SWMM）;flood control and disaster mitigation;Zhengzhou City4E3DB378-B6A4-4F9C-BB46-B50B76E7AABD