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建功立业标兵榜:致力海绵城市研究, 让雨后不再看海
——访国家“青年千人计划”学者侯精明教授
2018-12-14 15:31 本报记者 陈晓芳  审核人:

 

 

侯精明,水利水电学院三级教授、博导。2008年,前往德国柏林工业大学攻读博士学位;2013年,赴英国纽卡斯尔大学从事博士后研究;2016年,就职西安理工大学;2017年,入选中组部第十四批青年千人计划。

 

采访前翻看整理侯精明教授的资料,20余篇国际学术论文,280余次累计引用量,10.4次一作单篇他引次数;20余个水利行业SCI期刊的审稿人;科研经费千余万元;负责10余个包括国家青年千人计划项目、国家自然科学基金等在内的科研项目。在一长列艰涩的学术篇名和专业术语中,海绵城市研究引起了笔者浓厚的兴趣,也让这次采访变得明朗起来。

 

Newcastle Flood,与海绵城市研究的初次相遇

 

与国内所学一脉相承,侯精明在德国柏林工业大学读博的专业是计算水力学。他举了一个简单的例子来阐释这个专业:比如预测洪水向下游演进过程,用传统方法计算结果偏差较大,势必会影响防灾减灾工作的准备,而计算水力学则是借助现代计算机技术及数学方法进行更快、更准确地预测,兼得高效和高精度之美。针对现有模拟算法仍存在的不足,侯精明在发现问题的基础上不停地改进算法,发现一个问题,就改进一点,再发现一个问题、再改进一点,改进了四次,发表了四篇学术论文,获得导师极大认可和推荐,拿到了柏林地区仅三个名额的2014 年度德国Tiburtius-Preises优秀博士论文奖。

读博期间,侯精明读了英国纽卡斯尔大学华人教授梁秋华的论文,阐述深入浅出,给他很大启发,他很想有机会再到梁秋华教授那里,继续深造。机缘巧合,博士毕业那年,梁秋华正好招博士后,侯精明在十多个面试者中脱颖而出,顺利入职英国纽卡斯尔大学。 2012年7月21日,北京遭遇强暴雨,致79人死亡。城市化进程飞快向前,原本可以渗水的农田,变成不能透水的硬化路面,此次暴雨成了一场灾难。2015年,我国正式推进海绵城市建设,实现小雨不积水、大雨不内涝,海绵城市研究随之兴起。梁秋华从国内回去,把这些信息传达给了侯精明。

在这之前,侯精明已经做过与内涝相关的研究。与2012年北京暴雨同步的另一场暴雨致灾事件是:Newcastle Flood,纽卡斯尔城市内涝。大水像河一样漫涌而来,梁秋华记得,原本到家地铁半个小时的路程,因地铁灌水受阻,从下午四点直走到夜间凌晨。侯精明想,类似于纽卡斯尔暴雨这样的极端天气会随着气候变化越来越多,这个问题值得去研究。他找来当年的数据资料,用自己研发的洪涝过程模拟工具,把这场暴雨从开始成涝、内涝积水漫延,直至积涝消退的情景,完整再现了,计算结果与实际发生情景,基本无误。

 

沣西新城,海绵城市研究打造“西咸样本”

 

之所以选择回国工作,不仅仅是报效祖国的信念一直都在,侯精明对自己的发展有着清晰的规划。相对于国外发展趋缓,国内正处于一个高速发展时期,水利方面会遇到更多的问题,有更多的难题需要去解决,他期待他的研究拥有一个更大的舞台。

2015年,西咸新区成为第一批16个海绵城市建设试点之一,历经数年,成功打造了海绵城市建设的“西咸样本”。像海绵一样,城市建设采取透水地面、生物滞留槽、下沉式绿地等措施,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时再将蓄存的水“释放”并加以利用,遵循天人合一,融入自然。早在2011年,西咸新区沣西新城就开始与水利水电学院李怀恩和李家科教授合作,侯精明回国后,很快加入进来,他在国外洪涝过程模拟研究的基础上做水量研究。简单来说,侯精明要做的就是依据自己的模型,模拟预测出暴雨来袭时,沣西新城哪个位置会有积水,积水量会有多大,让规划、设计、施工和后评估有数据可依、有量可考。

无米之炊,是侯精明遇到的第一个难题。模型计算,首先要输入数据,测绘局数年一更新的数据根本跟不上中国城市化进程,侯精明想到了国际上很多领域都有应用的高精度无人机载激光雷达地形测量技术。2018年3月,侯精明倡导我校购置了无人机系统,在陕西高校中率先使用这一科研利器。无人机使用属于一门新的技术:水利遥感技术。侯精明解释说:“无人机在上空盘旋时,飞过一只鸟,也会被扫描到,这就要考虑如何去剔除,而后期数据处理会更复杂。”他从自己团队中成立了一个小分队,专门做水利遥感研究,研究颇有成效。清华大学曾派一批学生过来取经,他们刚走,中国水科院的研究生又要来了。

一下暴雨,别人都是往家里跑,侯精明团队的学生却是在两个小时之内赶到现场,撑着伞,拿着测尺去测内涝,测出来的数据对比模拟结果,来验证模型的准确性。2016年西安“7.24”大暴雨,学生张阳维从公交车下来,水都没过腰了,要手拉着手才能走,但越是这样的大雨,就越是不敢错过。夏季的暴雨通常发生在晚上,只要不晚于夜间12点,学生们一定会赶到。王润、齐文超、郭凯华、李东来、刘力等等,海绵办的工作人员对这群孩子们都太熟悉了,对他们的专业素养和敬业精神更是赞不绝口。

 

发展城市水利,未来可期

 

海绵城市建设后期运营维护,将会是侯精明和西咸续签的一个新项目。采访中,侯精明取来一块透水砖,砖内部呈灰色颗粒状,他拿起手边的水倒在上面,一边做一边讲:“你看,水是不是很快就从表层渗透下去了?我们从西咸取回来透水砖做实验,实验两年后,水还会不会这么快渗透下去,透水性会随长时间使用而减弱,透水砖还可能堵塞。”侯精明团队关注到这个点后,马上跟进设计出“透水铺装渗透性能检测仪”,并申请到了专利。

材料学院能不能研制出透水性能更好的透水砖?这是侯精明所期待的。他有一个想法,围绕海绵城市研究,把计算机,材料学等相关学科都吸纳进来,形成合力,一加一大于二。他想成立一个西安理工大学的协同创新中心,学科之间打通,多元融合、协同发展。

侯精明给研究生开了一门课程,城市水利。这门课,没现成的教材可用,无太多的经验可循,但侯精明讲得透彻、轻松、易懂。学生李东来说:“侯老师讲课,从来不要求我们会做多么难的题,但一定要能写个小程序,切实解决实际中遇到的一个问题。”侯精明带了近二十个博士、硕士生,“怎样把论文写到大地上?我想就是让学生的研究能真正的去解决实际问题吧。他们在项目实践过程中发现问题,再去想怎样解决这些问题,一点点琢磨、一步一步创新。”宁夏固原,侯精明负责的海绵城市研究的第二个项目,相比西咸,固原缺水,而且是湿陷性黄土,模型工具一样,但应用侧重点不同,研究就要因地制宜。他把这些实践中遇到的问题,都写进教案、都讲到课堂上来。侯精明带学生还有一个理念,走出去。他每年都会多次带学生参加国际、国内的学术会议,国外的水利权威专家到国内来访,他也一定会争取请到学校来给学生做报告。在名校云集的学术会议上,侯精明自信地告诉他的学生:“我们也可以做到最好!”他想打造属于中国自己的MIKE软件;他想创办国内第一个水利GPU实验室;他还想发展一个新的学科,城市水利!对于未来,侯精明信心满满,“城市化进程,只有引入现代水利理念,才会建设得更好。海绵城市研究做得好的话,我就可以联系国内水利界权威,在前人成果的基础上,协同发展一门新的交叉融合学科:城市水利。从工程水利、能源水利、生态环境水利,走到现在的城市水利,将来,我们还可以做智慧水利!”

 

采访后记采访走进侯精明教授的办公室,看到一株盆栽的西红柿,已结小果,半红半青。好奇、问及,才知道这是侯教授做实验用的,实验雨水收集量够不够支撑屋顶农业。海绵城市研究只是侯教授众多研究领域的一部分,采访也只是管中一窥。面对只有36岁却已经如此学术大咖的采访,忐忑不安,却是听侯教授深入浅出、娓娓道来时,才觉得水利离我们这么近,神奇而有趣。

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