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当前版:07版:科技
发布日期:2022年09月20日
突发强降雨后该如何避险?暴雨来时如何精准预测城市积涝点?城市如何应对内涝灾害?西安理工大学教授侯精明带领水模拟及灾害管理团队为城市“把脉”,在解决城市内涝、水灾害治理、海绵城市建设等方面开展研究工作。
给城市内涝“对症下药”

侯精明教授讲解团队研发的智慧雨洪管理系统工作原理。本报记者 吕扬摄

本报记者 吕扬 通讯员 李博

近年来,突发短时强降雨给不少城市带来内涝风险。突发强降雨后该如何避险?暴雨来时如何精准预测城市积涝点?城市如何应对内涝灾害?

在西安理工大学水模拟及灾害管理团队负责人侯精明教授看来,他和他的团队就如城市“医生”。“人会生病,一座城市也一样会生病。每当出现城市内涝时,我们团队就通过技术和设备,诊断出造成积水的原因,然后对症下药。”8月29日,侯精明说。

10多年来,侯精明带领团队为城市“把脉”,在解决城市内涝、水灾害治理、海绵城市建设等方面开展研究工作。他们建立了智慧雨洪管理系统,通过预报、预警、实时监测,把相关分析数据及时提供给政府有关部门,从而更科学、更有效地应对城市内涝灾害。

“智慧算法” 破解内涝难题

“快跑快跑,积水危险,请大家根据路线指引就近向高处撤离。”

7月的一天,在西安理工大学水模拟及灾害管理团队的实验室,团队成员正依据虚拟现实技术构建的城市内涝防灾场景,指导参与试验的人员向安全地点转移。

“比如某地有10处低洼区域,某场强降雨到底能造成几处积涝?政府的人力和物力资源是有限的,不能让人员和抽水设备每处都去,一是浪费资源,二是不及时。”侯精明说,经过10多年的研究,他带领团队建立了智慧雨洪管理系统。

“我们依据气象预报进行积水预报,并根据降雨和积水实时监测数据,实现预报预警和智慧调度,这里的核心就是模型算法。”侯精明告诉记者,“智慧雨洪管理平台好比是一辆车,模型算法就是车的发动机,给它一个数据支撑,这个平台就可以智慧化决策。我们把技术从精确度上做了改进,可以算得更快。”

今年3月,团队研发的智慧雨洪管理平台正式交付西咸新区秦汉新城后不久,便发挥了积极作用。

西安市气象台7月15日19时发布暴雨黄色预警信号:预计西咸新区7月15日20时至16日2时,降雨量将达50毫米以上。据此信息,秦汉新城智慧雨洪管理平台及时启动突发暴雨内涝预警功能,并通过在辖区内布设的小型气象站、水位计及流量计对降雨量、水位及流量进行实时监测。

经过比对,预报结果与实际情况基本吻合,为当地内涝管理部门提供了决策依据。相关单位及时跟进开展工作,除一处积涝严重外,其余积涝点积水基本都在1个小时内消退。使得涝情得以快速缓解,充分检验了智慧雨洪管理平台的功能,证明了其可靠性。

侯精明介绍,利用模型算法模拟城市内涝、提出治理方案,是一个复杂的过程,仅仅针对一个地区建立智慧雨洪管理系统并让它稳健运行就需要3年至4年的时间。

“建立智慧雨洪管理系统,第一个阶段要现场搜集资料,比如在秦汉新城搭建智慧雨洪管理系统,我们用了近1年的时间。有些资料根本没有,需要去现场进行调研,比如勘测地形、探测管网等,建立涝情数据库、建立模型算法的实际验证过程需要更长的时间。”侯精明说。

暴雨来临 他们逆向而行

每当暴雨来临大家纷纷躲避时,侯精明却带着团队往雨量最大的地方跑。

“要确定相关参数、检验我们智慧雨洪管理系统精度的可靠性,一般情况下,需要经历几场典型的暴雨,尤其是几场大暴雨,这可能需要等几年。”侯精明介绍,“典型暴雨不容易遇到,为了做好典型暴雨的监测工作,我们必须逆向而行。”

如今,侯精明团队已经与多地政府部门展开合作,为城市内涝积水问题进行精准“把脉”,开出“药方”。看到团队提出的方案从数值模型变成实际场景,一处处内涝点被解决,侯精明深感欣慰。

“目前,我们在参与西北地区的几项洪涝防控建设项目。在西安,我们的技术应用到小寨片区海绵城市改造工程中。以前每次下暴雨,小寨都存在局部积水造成交通堵塞的问题,现在这个问题已经基本得到解决。”侯精明介绍。

凭借着洪涝灾害防控关键技术,侯精明团队已经和西咸新区沣西新城、西咸新区秦汉新城、西安小寨区域及宁夏固原等不少地区合作实施城市内涝治理工程项目、搭建排水防涝智慧管理平台。

“下一步,我们一方面要继续做好精准预报预警,另一方面要改进排水防涝工程技术,让这项技术发挥更好的作用。”侯精明说。目前,这项技术除了在解决城市内涝方面发挥作用,还可以应用于山洪与江河洪水防控、水生态环境修复与保护领域。“防治标准内的洪涝可以通过工程设施来解决,超标尤其是极端洪涝则需更为可靠的预报预警与精准的防汛调度技术,我要继续带领团队做好洪涝灾害防控的可持续工程与非工程措施的研究。”谈及未来目标,侯精明语气坚定。

国家需要 他义无反顾

“我曾在德国、英国留学,并从事与水相关的研究。看到国内不少城市存在雨季内涝的问题,我决定回国。用所学的知识帮助祖国解决实际问题,一直是我的愿望。” 2016年,取得博士学位并完成博士后工作的侯精明,毅然决然回到了祖国,来到西安理工大学工作。

“一方面是情怀,上大学时老师给我们讲,将来出去留学的同学,有机会一定要回来报效祖国。这句话我始终记得。另一方面我们的这个技术在国内相关领域还属于空白,大有用武之地。”侯精明表示。

现在,侯精明把自己老师的话也传承给自己的学生。他每年都会带城市水利专业的硕博研究生。在教学中,他并不局限于培养学生的学习能力、领悟能力,还会重视学生爱国、自信等品质的培养。

“每年的入学教育,我都会告诉同学们一定要爱国,他们将会成为青出于蓝而胜于蓝的一代,要尽可能留在养育他们的土地上,用所学回报祖国。”侯精明说。

“无论是搞科研还是做人做事,侯老师一直是我们学习的榜样。他遇到任何事情都是以极大的热情去努力拼搏,不畏困难、信心十足。”博士研究生李东来说,“侯老师一直教导我们,无论在学习还是生活上都要保持阳光、乐观、积极、上进的态度,这也成了我们团队内在的力量。”

2016年,国家推行海绵城市试点工作,侯精明遇到了大展拳脚的机会,把所学技术应用到解决城市内涝问题中。

2019年,作为归国青年科技工作者代表的侯精明,受邀前往北京参加庆祝中华人民共和国成立70周年大会。

“能够受邀到现场观看这场载入史册、举世瞩目的盛会,我感到十分光荣。作为一名扎根西部的归国学者,我感到很振奋、很自豪,也更加坚定了为祖国的繁荣富强奋斗终身的决心。”侯精明说。

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