侯精明 給城市內(nèi)澇“把把脈”

2012年7月21日，北京遭遇61年一遇的特大暴雨；2021年7月，鄭州遭受特大暴雨；2023年7月，河北遭受了歷史罕見的特大暴雨洪水災(zāi)害……每年七八月份，我國很多地區(qū)都經(jīng)受著暴雨的考驗(yàn)。小區(qū)變成“海景房”，商鋪?zhàn)兂伞坝斡境亍?，酒店變成“污水塘”，倉庫變成“黃泥灣”等新聞屢見不鮮。治理城市內(nèi)澇、提升城市排水防澇能力，不僅是事關(guān)民眾財(cái)產(chǎn)安全的民生工程，也是關(guān)乎建設(shè)宜居、韌性城市的發(fā)展工程。

中國青年科技工作者協(xié)會(huì)理事、西安理工大學(xué)西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授侯精明是一位專治內(nèi)澇問題的“城市醫(yī)生”，當(dāng)城市出現(xiàn)內(nèi)澇時(shí)，他帶領(lǐng)自己的團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)和設(shè)備，診斷出積水原因，然后“對(duì)癥下藥”。多年來，侯精明一直帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員開展洪澇災(zāi)害防控和海綿城市建設(shè)等方面的研究。

侯精明說：“強(qiáng)降雨導(dǎo)致的城市內(nèi)澇，不僅會(huì)造成交通癱瘓、財(cái)產(chǎn)損失，甚至有人因此失去生命。城市和人一樣，也會(huì)‘生病’。我要努力做的就是為城市內(nèi)澇積水問題‘把準(zhǔn)脈’，‘開藥方’?！?/p>

“我想看看縣城以外的世界”

1982年，侯精明出生于河北省張家口市懷安縣，父母都是面朝黃土背朝天的農(nóng)民。他兒時(shí)最大的愿望就是能夠走出家鄉(xiāng)，看看縣城以外的世界，所以侯精明一直拼命努力學(xué)習(xí)，他堅(jiān)信只有知識(shí)才能改變命運(yùn)。在高考填報(bào)志愿的時(shí)候，他選擇了西北農(nóng)林科技大學(xué)（簡稱“西農(nóng)”）的水利水電工程專業(yè)，該校是西北主要水利人才培養(yǎng)基地之一。

2001年9月，侯精明生平第一次走出懷安縣城，來到了陜西西安。談起對(duì)于西安的最初印象，他說：“自西周開始，西安便成為中國的都城，至今已有3100多年的建城史，見證了十七朝興衰往事。在千年間的日月更迭里，秦阿房宮、漢未央宮曾佇立于此，帝王之都留下的歲月痕跡構(gòu)筑了這座城市的氣質(zhì)，所以剛踏上這片土地的時(shí)候，真有那種‘不敢高聲語，恐驚天上人’的感覺。”侯精明回憶，“對(duì)于當(dāng)時(shí)的我而言，所有看到的、聽到的都很新奇，很多都是未知領(lǐng)域，需要我去探索，因此特別有激情。當(dāng)然最開始，對(duì)于西安偏辣的食物還是望而卻步，不敢輕易嘗試?！?/p>

西農(nóng)有南、北兩個(gè)校區(qū)，學(xué)校歷史悠久，北校區(qū)的地標(biāo)建筑是赫赫有名的三號(hào)教學(xué)樓，當(dāng)年抗戰(zhàn)時(shí)期戰(zhàn)爭遺留的彈孔至今還在墻上。位于楊凌的南校區(qū)周邊環(huán)境極其安靜，鳥語花香、綠樹成蔭。在這里，侯精明生活學(xué)習(xí)了整整七年，在開闊眼界的同時(shí)，眾多學(xué)識(shí)淵博的專業(yè)課老師的授課，讓他打下了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，“無論哪位老師，但凡學(xué)生有學(xué)術(shù)上的難題，他們都能給予耐心詳盡解答。”

秉著西農(nóng)初心——樹德務(wù)滋、樹基務(wù)堅(jiān)，背負(fù)西農(nóng)的使命——民為國本，食為民天，侯精明一直在成長，他感激這一路上眾多老師的幫助和教誨。碩士研究生期間，一位老教授曾對(duì)同學(xué)們說：“你們中將來有人可能會(huì)選擇出國留學(xué)，我希望你們完成學(xué)業(yè)后能回來報(bào)效祖國。”這句話便牢牢刻在了侯精明的腦海里。

2008年10月，侯精明獲得公派留學(xué)德國柏林工業(yè)大學(xué)攻讀博士學(xué)位的機(jī)會(huì)，這也是他第一次走出國門，看到了外面的世界。在德國，除了上課和在實(shí)驗(yàn)室工作，他所有的時(shí)間都在圖書館查閱文獻(xiàn)和資料，潛心于水動(dòng)力模擬、水災(zāi)害管理、城市水利等領(lǐng)域的研究。當(dāng)時(shí)侯精明重點(diǎn)關(guān)注的就是導(dǎo)師所著的《地表環(huán)境水過程模擬》，很難想象，那樣的學(xué)者用盡畢生精力，只寫了這一本著作。在侯精明看來，這或許就是德國人嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度。為了讀懂這本書，他用了三年時(shí)間，這本書深入淺出，從最基本的編程，到基礎(chǔ)物理原理，一步步實(shí)現(xiàn)水流模擬，讓侯精明受益匪淺。

侯精明表示：“老師的這本著作為我日后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。德國科研工作者的嚴(yán)謹(jǐn)尤其值得我們學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)中遇到誤差，他們一定要剖析到底。他們團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也很強(qiáng)，各個(gè)成員之間也基本上無縫對(duì)接，所以工作效率很高?！?/p>

在德國的五年，侯精明主要從事模型開發(fā)，最后博士論文也是地表水動(dòng)力過程數(shù)值模型，這個(gè)論文還獲得了柏林地區(qū)的優(yōu)秀博士論文，得到了導(dǎo)師的高度評(píng)價(jià)。即便獲得如此優(yōu)異的成績，他自己明白雖然模型已基本成型，但是運(yùn)算速度需要進(jìn)一步提升。

“比如災(zāi)害預(yù)報(bào)，如果算得夠快，提早1小時(shí)預(yù)警，那么災(zāi)害的應(yīng)對(duì)能力就有量級(jí)式的提升?！睘榱送晟瞥晒趯?dǎo)師的推薦下，侯精明進(jìn)入英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)土木工程和地球科學(xué)學(xué)院，從事洪水模擬的博士后研究。恰恰是這三年時(shí)間，他學(xué)會(huì)了當(dāng)時(shí)全世界最先進(jìn)的GPU運(yùn)算方法，大大提高了模型運(yùn)算速度。

2016年，侯精明完成博士后研究，放在他眼前有很多機(jī)會(huì)，而且有公司給出了不菲的薪酬待遇，但是侯精明沒有絲毫猶豫，義無反顧回到了祖國。

“那時(shí)感覺老師說的話一直在耳邊循環(huán)，或許那就是祖國的召喚。我們學(xué)成一套技術(shù)體系，在國外應(yīng)用的空間不是很大，可是國內(nèi)就完全不一樣?！焙罹髡f，“在發(fā)展中國家向發(fā)達(dá)國家過渡的過程中，倘若發(fā)展過快，伴隨著的副作用問題必然出現(xiàn)，城市內(nèi)澇就是不可避免的問題之一。當(dāng)時(shí)我看到國內(nèi)一些城市存在雨季內(nèi)澇的現(xiàn)象，就特別想用所學(xué)知識(shí)，盡一份微薄之力。”

“我們必須逆向而行、迎雨而上”

2016年7月，侯精明回到了熟悉的西安，成為西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院的老師。選擇在這里工作，原因很簡單，西安理工大學(xué)的水利水電工程專業(yè)有著悠久的歷史和深厚的學(xué)術(shù)底蘊(yùn)，水利工程作為國家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，擁有一批高水平的教授和學(xué)者，近年來，水利水電工程在科研和實(shí)踐方面都取得了顯著的成果。侯精明認(rèn)為在這里，可以實(shí)實(shí)在在做自己想做的科學(xué)研究。

回國之后，侯精明的科研重點(diǎn)還是“水災(zāi)害防控和城市水利”。經(jīng)過多年研究，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出智慧雨洪管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)誕生的背景很簡單，城市突發(fā)大暴雨，倘若有幾十處低洼區(qū)域，這場強(qiáng)降雨能造成幾處內(nèi)澇？畢竟人力和物力有限，不能浪費(fèi)資源，更何況危機(jī)中也沒有那么多時(shí)間。

智慧雨洪管理系統(tǒng)就是依據(jù)氣象預(yù)報(bào)進(jìn)行積水預(yù)報(bào)，根據(jù)降雨和積水實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)預(yù)警和智慧調(diào)度，其中的核心就是模型算法。在侯精明眼中，智慧雨洪管理平臺(tái)就像一輛車，模型算法就是車的發(fā)動(dòng)機(jī)，給它一個(gè)數(shù)據(jù)支撐，這個(gè)平臺(tái)就可以智慧化決策。

這個(gè)研究很快在現(xiàn)實(shí)中發(fā)揮了作用。2022年，侯精明牽頭開發(fā)的智慧雨洪管理平臺(tái)在西咸新區(qū)秦漢新城交付，當(dāng)年7月，西安市氣象臺(tái)發(fā)布暴雨黃色預(yù)警信號(hào)，據(jù)此信息，管理平臺(tái)及時(shí)啟動(dòng)突發(fā)暴雨內(nèi)澇預(yù)警功能，并通過在轄區(qū)內(nèi)布設(shè)的小型氣象站、水位計(jì)及流量計(jì)對(duì)降雨量、水位及流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。經(jīng)過比對(duì)，預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合，為當(dāng)?shù)貎?nèi)澇管理部門提供了決策依據(jù)。相關(guān)單位及時(shí)跟進(jìn)開展工作，使得澇情得以快速緩解，充分檢驗(yàn)了智慧雨洪管理平臺(tái)的功能。

“我們將分析數(shù)據(jù)及時(shí)提供給政府相關(guān)部門，從而更科學(xué)、有效地應(yīng)對(duì)城市內(nèi)澇災(zāi)害?！焙罹鞅硎荆敖⒅腔塾旰楣芾硐到y(tǒng)，需要幾年時(shí)間，第一個(gè)階段要現(xiàn)場搜集資料，比如在秦漢新城搭建智慧雨洪管理系統(tǒng)，我們用了近1年的時(shí)間。有些資料根本沒有，需要去現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)研，比如勘測地形、探測管網(wǎng)等，建立澇情數(shù)據(jù)庫、建立模型算法的實(shí)際驗(yàn)證過程需要更長的時(shí)間?！?/p>

因?yàn)樾枰F(xiàn)場搜集資料，每逢大雨來臨，街上行人都往家里跑，侯精明和他的團(tuán)隊(duì)成員卻總是向外沖。就像秦漢新城項(xiàng)目，當(dāng)年暴雨一來，團(tuán)隊(duì)成員就收到了他的緊急通知。盡管還在假期，但是在現(xiàn)場，負(fù)責(zé)軟件、硬件、收集數(shù)據(jù)的所有人都準(zhǔn)時(shí)出現(xiàn)，有的人衣服都被澆透了，但是臉上依然帶著笑容，那一刻，侯精明特別感動(dòng)。

“在暴雨中工作當(dāng)然辛苦，但采集到了主要積澇點(diǎn)的面積、深度、歷時(shí)等一手?jǐn)?shù)據(jù)，就是最好的回報(bào)?！焙罹髡f：“這就是我們的工作，典型暴雨不容易遇到，尤其是大暴雨，可能得等幾年。所以很多時(shí)候必須逆向而行、迎雨而上。”

“我理想中的健康城市就是‘海綿城市’”

針對(duì)近年來多地出現(xiàn)暴雨內(nèi)澇的情況，侯精明分析，在一些城市化進(jìn)程較快的地區(qū)，由于硬化面積占比大，不僅會(huì)減少下滲水量、增加地表徑流，還因硬化的地面導(dǎo)致匯流速度更快，極易在地勢低洼路段和下穿通道形成內(nèi)澇積水；部分管網(wǎng)排水能力不足，匯入雨水下排不及，有的地段被雨水沖刷來的樹葉、生活垃圾等堵塞了雨水口；不少城市片區(qū)排水管網(wǎng)系統(tǒng)雨污合流，污水中的垃圾容易堵塞管道，加上維護(hù)不及時(shí)，導(dǎo)致管網(wǎng)淤積……

當(dāng)然，不同城市因?yàn)樽匀灰蛩亍⒔ㄔO(shè)情況不同，所面臨的問題自然也不同，這時(shí)候侯精明和他的團(tuán)隊(duì)就需要為城市細(xì)致“把脈”、精準(zhǔn)“開方”。

侯精明說：“我理想中的健康城市就是‘海綿城市’，這種城市能像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的韌性，也被稱為‘水韌性城市’。這樣的城市應(yīng)具備滲、滯、蓄、凈、用、排六大功能，雨水有足夠的空間，不會(huì)無處可去，小雨不積水，大雨不內(nèi)澇?！?/p>

西安小寨區(qū)域海綿城市效果評(píng)估研究項(xiàng)目、固原市海綿城市智慧管理系統(tǒng)平臺(tái)——數(shù)值模型模擬專題研究、長治市海綿示范城市建設(shè)相關(guān)技術(shù)研究……一項(xiàng)項(xiàng)研究，見證著侯精明的心血和成果。

侯精明說：“晴天時(shí)，我們用無人機(jī)，通過激光雷達(dá)就能采集地面相關(guān)數(shù)據(jù)。大雨一來，提前布設(shè)的攝像頭可以拍下積水圖片，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別分析，算出水深、面積等多項(xiàng)數(shù)據(jù)?？粗娔X上的模型轉(zhuǎn)化成了實(shí)際的效應(yīng)，大家都很有獲得感，這就是科研工作的意義所在。”

近年來，各地“海綿城市”建設(shè)主要依托灰綠工程設(shè)施來開展，但對(duì)灰綠設(shè)施如何優(yōu)化布設(shè)、源頭到末端調(diào)控設(shè)施如何有效融合的問題研究不夠；工程實(shí)施主要在市區(qū)，但對(duì)與之息息相關(guān)的城郊、流域等關(guān)注不足。侯精明的目標(biāo)是建立灰綠藍(lán)協(xié)同、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)、因地制宜的“大海綿城市”理念。當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)任重而道遠(yuǎn)。

回國之后，侯精明的頭銜越來越多，國家“千人計(jì)劃”青年項(xiàng)目入選者、中國水利學(xué)會(huì)城市水利專委會(huì)副主任委員、水力學(xué)專委會(huì)副主任委員、西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任、陜西省水模擬及災(zāi)害管理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、陜西省青科協(xié)副主席……但是侯精明最看重的還是老師的身份。在學(xué)校，他不僅會(huì)給博士生和碩士生上課，也會(huì)給本科生上，他的課堂里永遠(yuǎn)是歡聲笑語。

跟學(xué)生解釋對(duì)流擴(kuò)散時(shí)，侯精明會(huì)在上課時(shí)推開窗戶，花香迎著風(fēng)飄進(jìn)教室，他說這個(gè)過程就是最基本的對(duì)流擴(kuò)散；學(xué)生論文投稿總是被拒，侯精明會(huì)很耐心地和學(xué)生交流，自嘲學(xué)生時(shí)代也總是被拒，但是激發(fā)了更加向前的心；團(tuán)隊(duì)的成員不管誰遇到困難，侯精明就是大家的依靠。在學(xué)生呂佳豪眼中，他就是最有風(fēng)度和溫度的導(dǎo)師。呂佳豪說：“有老師在，感覺什么事都不是事，老師一直教導(dǎo)我們，無論在學(xué)習(xí)還是生活上都要保持陽光、樂觀、積極、上進(jìn)的態(tài)度，這也成了我們團(tuán)隊(duì)內(nèi)在的力量?！?/p>

這些年，侯精明也會(huì)把自己的學(xué)生推薦到德國、英國等地研究、學(xué)習(xí)，但是他總是會(huì)語重心長地說：“我們國家還有很多問題需要去研究解決，你們學(xué)到新的知識(shí)、新的治理理念、新的方法，一定要拿回來應(yīng)用到咱們自己身上，用所學(xué)回報(bào)祖國。”

侯精明是中國青年科技工作者協(xié)會(huì)（簡稱“中青科協(xié)”）理事，也是陜西省青年科技工作者協(xié)會(huì)副主席，這些年，他參加的活動(dòng)特別多，他說這是來之不易學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。2023年2月，他和上百位青年科技工作者積極參與“科技+東莞行”，深入松山湖科學(xué)城，走進(jìn)大裝置、大平臺(tái)。他說自己很關(guān)注“國之重器”散裂中子源的功能，因?yàn)樗こ萄芯康虊?，看清其?nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)提高安全性很重要。以前由于缺乏這類基礎(chǔ)設(shè)施，許多材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法被探明，或者只能費(fèi)時(shí)費(fèi)力地送往國外探測，現(xiàn)在中國有了自己的散裂中子源，可以大大降低探測成本，科研效率也有了實(shí)質(zhì)性的提升。所以，侯精明表示，中青科協(xié)的活動(dòng)提供了優(yōu)秀的平臺(tái)，讓更多的青年科學(xué)家有了相互了解和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

對(duì)于未來，侯精明說：“有的人一輩子可能就在做一件事，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做好洪澇災(zāi)害防控的可持續(xù)工程與非工程措施的研究，或許就是我這一生的使命！我愿意為之奮斗終身！”

責(zé)任編輯 趙漢琪