2.2 排水区与防涝片
城市内涝治理需要以排水区和防涝片为基础框架，突出绿色、生态，源头控制、污染防治、建立良性可持续的水循环系统为目标的综合治理。因此，从规划到设计都要重视“区”和“片”的基础工作。
2.2.1 排水区确定和划分
1.排水区性质
在城市排水系统中，城市地面被建筑物、道路和河道分割为一个个排水区，或称为集水区或汇水区。排水区是城市降雨产汇流的基本单元。
排水区是进行城市水文分析的基础，排水区内的雨水在其范围内渗透、蓄存、汇流、排放。根据集水区计算降雨量，合理确定需要调蓄的雨水，再计算所需要的调蓄体。
城市按地形特征分为无调蓄区、有调蓄区两种排涝系统类型，根据各自特点确定排涝系统内的排涝设施及相应规模。
2.排水区划分要求
排水区应结合城市规划进行合理划分，如对中心城区强排水地区将根据轨道交通、河道、道路、市政重大管线、系统面积等各种因数进行系统划分。在城市环境中，地下管网系统对雨水的收集和输送决定了实际的排水区范围，因此在实践当中，可以通过雨水管网系统的结构来划定排水区。
地面往往被水系、山体等自然要素分割成若干个排水分区，这是自然形成的状态。在城市排水系统中，城市地面被建筑物、道路和河道所分割，为了让雨水能及时排除，因此，应根据各个区域的排水条件划分好排水区。
图2-2 地势平坦区域的排水区划分
地势平坦区域，在整个城区的尺度下，地形因素对于汇水区划定影响较小；根据就近排除雨水的原则，划分排水区，一般可以按照等角线划分，见图2-2。在考虑到城市雨水排除系统的层次结构的基础上，可尝试利用以城市雨水管网系统为基础，依照城市范围内的单元地块到管网系统的距离最小为判别标准，以此划分排水区。
地势坡度较大区域，应根据雨水汇入低侧的原则划分排水区，即按照地面雨水径流方向划分，见图2-3。
3.排水区中的排水系统
排水区往往由多个排水系统组成，排水系统有雨水口、雨水管渠、检查井、出水口。排水系统的任务，是及时地汇集并排除暴雨形成的地面径流。排水区的排水，主要由管渠、排水泵站组成。
图2-3 地势坡度较大区域的排水区划分
排水系统布置，应充分利用地形，就近排入水体。当地形坡度较大时，雨水干管应布置在地形低处或溪谷线上，见图2-4；当地形平坦时，雨水干管应布置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽量扩大重力流排除雨水的范围，见图2-5。
设计较大的市政雨水系统时，主要管道的定线非常关键，原则上使汇水面积内的雨水尽快收集进入管道，同时能在最短时间内由管道排入河道，因此要根据城市不同地形采用不同的管网布置形式，具体有正交式、平行式、分区式、截流式等。而排水区面积的划分需要考虑多方面因素影响，尽可能平均划分，使面积增长速度接近于常数。
图2-4 地形坡度较大时雨水干管的布置
图2-5 地形平坦时雨水干管的布置
2.2.2 防涝片确定和划分
1.防涝片类型
城市水系为了便于治理，防涝一般按照较大的区域分片，所辖区域称为防涝片，又称为水利片或排涝控制片。防涝片的确定与划分，应与水利的防洪规划协调一致，一般由水利专业承担完成。
按照防涝片与外围水体的沟通情况，防涝片可分为封闭式和开敞式两种。封闭式防涝片，一般外围均建有堤防、排涝泵闸；开敞式防涝片，片内区域与外围水体直接沟通。对于开敞式防涝片，如果需要封闭，可以采用堤防、泵闸围合，形成封闭的防涝片。
防涝片按地形特征又分为无调蓄区、有调蓄区两种排涝系统类型，详见4.3节论述，根据各自特点确定排涝系统内的排涝设施及相应规模。防涝片都具有独立水系的特征，内部有河道水系，或与外部大水体沟通。
2.划分要求和方法
城市防涝片一般以自然河道分界，且与城市防洪系统统一考虑。一般结合城市水系、地形、水文等特点，以及与外围大水体之间的关系等条件划分防涝片，即基本条件类似的地区划分为一个防涝片。根据城市发展需要，可按照分片规划和综合治理，以及确定各防涝片的治理标准、防涝工程布局和规模。其次，在划分防涝片时，尚应考虑城市发展需要。例如，中心城区或新的开发区可自成一个防涝片，以便于重点进行综合治理。总而言之，应根据城市水系、排水系统规划、地形与城市竖向规划、区域土地开发利用等情况，结合内涝风险分析，进行城市防涝片划分。
在防涝片中，河道为防涝系统，提供城市排水与涝水的出路，是排水系统的下游边界条件，其功能是保证大区域（防涝片）、长历时、高重现期暴雨情况下，接纳并排除城市管网和陆域防涝系统排放的雨水。
3.防涝片的防涝与防洪（防潮）
防涝是指对片内的水体调蓄和排放，防洪或防潮是针对片外的水体，防洪体系更大；其衔接体就是防涝片的围合工程，如堤防、泵闸等。因此，防涝片的围合工程，既要满足防涝设计标准，又要满足防洪设计标准；其工程等别应取两者中高的，一般由防洪标准确定。
有河道、湖泊的城市防涝片，往往存在城市总体规划和防洪规划的矛盾关系，有时候矛盾还比较突出。在城市总体规划和防洪规划中，均需正确体现法规要求。防洪规划是城市总体规划的组成部分，在城市建设上与防洪有矛盾的，应以防洪为主。
城市防洪规划是指导城市建设的重要依据，防洪保护范围应与城市总体规划范围相协调。要注意为城市发展留有空间，中心市区与城市郊区需要合理界定并采用不同防洪标准设防。随着人们生活水平的提高，城市经济的发展，人们越来越注重居住生活环境的保护和建设。例如，城市滨水地带人口密集，空气清新，是人们晨练、休闲、旅游的地方，因此城市堤防工程的建设已不再是单一的水利工程的建设。近年来的建设方向是多功能、全方位的，并注重提升城市品位，即具有防洪、交通、休闲、旅游（园林景观）、繁荣经济的功能。
一个城市如果排涝工程没有规划建设好，随着城市的快速发展，排涝调蓄区的减少，内涝就会越来越严重。因此防涝片排涝标准的确定、调蓄区和排水管网的规划建设就显得尤为重要。
综上所述，城市防涝与防洪综合分析详见表2-2。
表2-2 城市防涝与防洪综合分析表
4.防涝片实例分析
【实例】 上海市实施防涝片（水利片）分片治理内涝。
（1）防涝片的划分。为提高防御自然灾害的能力，按照上海市1977年水利总体规划，上海市大陆区域以黄浦江干流、苏州河、蕰藻浜、淀浦河、太浦河等河道以及部分区界为边界，将全市陆地划分成嘉宝北片等11个水利分片，并进行了大规模的水利分片控制工程建设，其中嘉宝北片等5个水利片控制工程建设已基本完成，使这5个水利片既通过大江大河相互连接，关系密切，同时各片又具有各自相对独立的河网水系和工程配置，为水安全、水资源的科学合理调度创造了条件。
上海市自然河网水系发达，新中国建立初期通过农田基本建设开展全面水利规划，整治开挖了蕰藻浜、淀浦河等一些骨干河道，并结合水系、地形、水文等特点以及与外围大水体之间的关系等条件，于20世纪70年代提出了水利分片综合治理的设想和规划，将全市除苏州河以南的老城区外，按照基本条件类似的地区划分为一个水利片，共14个水利片：嘉宝北片、蕰藻浜南片、淀浦河北片、淀浦河南片；青松大控制片、太浦河南片、太浦河北片、浦南东片、浦南西片、商榻片；浦东片；崇明（岛）片、横沙（岛）片、长兴（岛）片；并明确了各水利片的治理标准以及除涝工程布局和规模。
（2）蕰南片解读。蕰南片是上海市14个防涝片（水利片）之一，片内行政区有杨浦区、虹口区、闸北区三区，以及普陀区、宝山区部分区域，总面积173.37km2；该片为中心城区强排水地区，根据轨道交通、河道、道路、市政重大管线、系统面积等各种因数进行片内排水区划分，划分后防涝片区域内的强排水区为97个，二级排水泵排能力总规模为943.36m3/s。蕰南片为封闭式防涝片，外围由防汛墙围合，有6座水闸，排涝流量为135m3/s，有排涝泵站11座，设计流量267.1m3/s。
蕰南片为中心城区，范围较大，水系相对独立；周边主要由较大河道的防汛墙围合，内河最高控制水位4.44m（上海吴淞高程系，下同），最低控制水位2.00m。该片北为蕰藻浜、南至苏州河、西至桃浦河—木渎港、东为黄浦江。防涝片内由众多各自独立的97个排水区组成。
排水区通过各自独立的排水管网收集雨水，就近河道低水位时，雨水直接排进河道；就近河道高水位时，排水泵站将雨水排入河道。雨水流量通过防涝片内河道的调节、输送，并通过外围的泵、闸自排或抽排，将防涝片内涝水从河道内排入外围的大水系。
防涝片的划分，明确了排水防涝体系框架，便于分片治理目标的确定和实施。实践表明，不同阶段，各防涝片具有不同的治理内容，互不影响，相互促进。防涝片的合理划分，对促进上海市水利事业的发展发挥了积极作用。
2.2.3 排水区和防涝片关系分析
1.排水区和防涝片的关系
排水区范围较小，是独立的排水单元，是防涝片的子集。防涝片是区域防涝防洪体系，范围较大，是城市排水防涝系统中的母集，一个防涝片均由若干个排水区组成，见图2-6。
城市排水防涝系统有3个层次组成，即排水区→防涝片→排水防涝系统。排水区是系统中最小单元，是雨水源头减排的主体，与所在区域内河道湖泊水系、泵闸排涝设施一并构成防涝片；若干个防涝片组成城市排水防涝系统。
排水区和防涝片的构成，决定了雨水排放过程。结合排水区及周边河网条件、地面高程等因素，选择排水模式，一个个排水区的雨水汇入防涝片内的河道等水系，通过防涝片内河道，并通过防涝片河网调蓄、统一调度排出。
图2-6 排水区和防涝片构成分析示意图
2.“区”和“片”综合分析
排水区和防涝片共存于一个系统中，相互关联、相互制约、相互影响。随着城市不断进步、工程技术的不断发展，排水、防涝系统中的各个层面，也会不断地发生变化，它们之间的相关关系也在随之发生变化。
（1）排水区和防涝片角色不同。排水区主要解决较小汇水面积上的排水问题，主要由管渠、泵站组成；在治理内涝的框架下，主要承担雨水的源头减排。防涝片属于城市防洪排涝系统，负责包含城市在内的更大区域的防洪排水，主要由城市河流、湖泊、堤防、涵闸和泵站组成；在治理内涝的框架下，主要承担雨水的末端调蓄。
（2）排水方式不同。排水区排水多采用封闭管渠，传统上强调快排，一旦暴雨超标易形成积水。防涝片排涝的河道、湖泊为开敞空间，能发挥调蓄作用，排水周期较长，具有抗短历时高强度暴雨冲击的功能。
（3）雨水过程位置不同。从径流产生、汇流和排除的过程来看，排水在前，防涝在后。
综上所述，城市排水和防涝的关系，就范围而言，“区”面积小，“片”面积大，其相互联系为包含关系；两者衔接因素一致、角色要求不同，其相互关联性综合分析见表2-3。除此之外，“区”和“片”产汇流的理念和计算方法不同，此点前面已述及，这里不再重复。
表2-3 “区”和“片”相互关联性分析表
以上分析可以看出，城市内涝防治是一个复杂的系统工程，合理地进行排水分区、防涝分片，做好大、小排水系统之间的衔接，是城市内涝治理的基本要求。