侯精明 給城市內澇“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害……每年七八月份，我國很多地區都經受著暴雨的考驗。小區變成“海景房”，商鋪變成“游泳池”，酒店變成“污水塘”，倉庫變成“黃泥灣”等新聞屢見不鮮。治理城市內澇、提升城市排水防澇能力，不僅是事關民眾財產安全的民生工程，也是關乎建設宜居、韌性城市的發展工程。

中國青年科技工作者協會理事、西安理工大學西北旱區生態水利國家重點實驗室教授侯精明是一位專治內澇問題的“城市醫生”，當城市出現內澇時，他帶領自己的團隊通過技術和設備，診斷出積水原因，然后“對癥下藥”。多年來，侯精明一直帶領團隊成員開展洪澇災害防控和海綿城市建設等方面的研究。

侯精明說：“強降雨導致的城市內澇，不僅會造成交通癱瘓、財產損失，甚至有人因此失去生命。城市和人一樣，也會‘生病’。我要努力做的就是為城市內澇積水問題‘把準脈’，‘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民。他兒時最大的愿望就是能夠走出家鄉，看看縣城以外的世界，所以侯精明一直拼命努力學習，他堅信只有知識才能改變命運。在高考填報志愿的時候，他選擇了西北農林科技大學（簡稱“西農”）的水利水電工程專業，該校是西北主要水利人才培養基地之一。

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筑了這座城市的氣質，所以剛踏上這片土地的時候，真有那種‘不敢高聲語，恐驚天上人’的感覺?！焙罹骰貞?，“對于當時的我而言，所有看到的、聽到的都很新奇，很多都是未知領域，需要我去探索，因此特別有激情。當然最開始，對于西安偏辣的食物還是望而卻步，不敢輕易嘗試?！?/p>

西農有南、北兩個校區，學校歷史悠久，北校區的地標建筑是赫赫有名的三號教學樓，當年抗戰時期戰爭遺留的彈孔至今還在墻上。位于楊凌的南校區周邊環境極其安靜，鳥語花香、綠樹成蔭。在這里，侯精明生活學習了整整七年，在開闊眼界的同時，眾多學識淵博的專業課老師的授課，讓他打下了扎實的理論基礎，“無論哪位老師，但凡學生有學術上的難題，他們都能給予耐心詳盡解答?！?/p>

秉著西農初心——樹德務滋、樹基務堅，背負西農的使命——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，一位老教授曾對同學們說：“你們中將來有人可能會選擇出國留學，我希望你們完成學業后能回來報效祖國?！边@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德國柏林工業大學攻讀博士學位的機會，這也是他第一次走出國門，看到了外面的世界。在德國，除了上課和在實驗室工作，他所有的時間都在圖書館查閱文獻和資料，潛心于水動力模擬、水災害管理、城市水利等領域的研究。當時侯精明重點關注的就是導師所著的《地表環境水過程模擬》，很難想象，那樣的學者用盡畢生精力，只寫了這一本著作。在侯精明看來，這或許就是德國人嚴謹的學術態度。為了讀懂這本書，他用了三年時間，這本書深入淺出，從最基本的編程，到基礎物理原理，一步步實現水流模擬，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實的基礎。德國科研工作者的嚴謹尤其值得我們學習。實驗中遇到誤差，他們一定要剖析到底。他們團隊協作能力也很強，各個成員之間也基本上無縫對接，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，最后博士論文也是地表水動力過程數值模型，這個論文還獲得了柏林地區的優秀博士論文，得到了導師的高度評價。即便獲得如此優異的成績，他自己明白雖然模型已基本成型，但是運算速度需要進一步提升。

“比如災害預報，如果算得夠快，提早1小時預警，那么災害的應對能力就有量級式的提升。”為了完善成果，在導師的推薦下，侯精明進入英國紐卡斯爾大學土木工程和地球科學學院，從事洪水模擬的博士后研究。恰恰是這三年時間，他學會了當時全世界最先進的GPU運算方法，大大提高了模型運算速度。

2016年，侯精明完成博士后研究，放在他眼前有很多機會，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。

“那時感覺老師說的話一直在耳邊循環，或許那就是祖國的召喚。我們學成一套技術體系，在國外應用的空間不是很大，可是國內就完全不一樣。”侯精明說，“在發展中國家向發達國家過渡的過程中，倘若發展過快，伴隨著的副作用問題必然出現，城市內澇就是不可避免的問題之一。當時我看到國內一些城市存在雨季內澇的現象，就特別想用所學知識，盡一份微薄之力?！?/p>

“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，成為西安理工大學水利水電學院的老師。選擇在這里工作，原因很簡單，西安理工大學的水利水電工程專業有著悠久的歷史和深厚的學術底蘊，水利工程作為國家級重點學科，擁有一批高水平的教授和學者，近年來，水利水電工程在科研和實踐方面都取得了顯著的成果。侯精明認為在這里，可以實實在在做自己想做的科學研究。

回國之后，侯精明的科研重點還是“水災害防控和城市水利”。經過多年研究，他帶領團隊研發出智慧雨洪管理系統。該系統誕生的背景很簡單，城市突發大暴雨，倘若有幾十處低洼區域，這場強降雨能造成幾處內澇？畢竟人力和物力有限，不能浪費資源，更何況危機中也沒有那么多時間。

智慧雨洪管理系統就是依據氣象預報進行積水預報，根據降雨和積水實時監測數據，實現預報預警和智慧調度，其中的核心就是模型算法。在侯精明眼中，智慧雨洪管理平臺就像一輛車，模型算法就是車的發動機，給它一個數據支撐，這個平臺就可以智慧化決策。

這個研究很快在現實中發揮了作用。2022年，侯精明牽頭開發的智慧雨洪管理平臺在西咸新區秦漢新城交付，當年7月，西安市氣象臺發布暴雨黃色預警信號，據此信息，管理平臺及時啟動突發暴雨內澇預警功能，并通過在轄區內布設的小型氣象站、水位計及流量計對降雨量、水位及流量進行實時監測。經過比對，預報結果與實際情況基本吻合，為當地內澇管理部門提供了決策依據。相關單位及時跟進開展工作，使得澇情得以快速緩解，充分檢驗了智慧雨洪管理平臺的功能。

“我們將分析數據及時提供給政府相關部門，從而更科學、有效地應對城市內澇災害?！焙罹鞅硎?，“建立智慧雨洪管理系統，需要幾年時間，第一個階段要現場搜集資料，比如在秦漢新城搭建智慧雨洪管理系統，我們用了近1年的時間。有些資料根本沒有，需要去現場進行調研，比如勘測地形、探測管網等，建立澇情數據庫、建立模型算法的實際驗證過程需要更長的時間。”

因為需要現場搜集資料，每逢大雨來臨，街上行人都往家里跑，侯精明和他的團隊成員卻總是向外沖。就像秦漢新城項目，當年暴雨一來，團隊成員就收到了他的緊急通知。盡管還在假期，但是在現場，負責軟件、硬件、收集數據的所有人都準時出現，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。

“在暴雨中工作當然辛苦，但采集到了主要積澇點的面積、深度、歷時等一手數據，就是最好的回報。”侯精明說：“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。所以很多時候必須逆向而行、迎雨而上?！?/p>

“我理想中的健康城市就是‘海綿城市’”

針對近年來多地出現暴雨內澇的情況，侯精明分析，在一些城市化進程較快的地區，由于硬化面積占比大，不僅會減少下滲水量、增加地表徑流，還因硬化的地面導致匯流速度更快，極易在地勢低洼路段和下穿通道形成內澇積水；部分管網排水能力不足，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；不少城市片區排水管網系統雨污合流，污水中的垃圾容易堵塞管道，加上維護不及時，導致管網淤積……

當然，不同城市因為自然因素、建設情況不同，所面臨的問題自然也不同，這時候侯精明和他的團隊就需要為城市細致“把脈”、精準“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，在適應環境變化和應對雨水帶來的自然災害等方面具有良好的韌性，也被稱為‘水韌性城市’。這樣的城市應具備滲、滯、蓄、凈、用、排六大功能，雨水有足夠的空間，不會無處可去，小雨不積水，大雨不內澇?！?/p>

西安小寨區域海綿城市效果評估研究項目、固原市海綿城市智慧管理系統平臺——數值模型模擬專題研究、長治市海綿示范城市建設相關技術研究……一項項研究，見證著侯精明的心血和成果。

侯精明說：“晴天時，我們用無人機，通過激光雷達就能采集地面相關數據。大雨一來，提前布設的攝像頭可以拍下積水圖片，系統會自動識別分析，算出水深、面積等多項數據?？粗娔X上的模型轉化成了實際的效應，大家都很有獲得感，這就是科研工作的意義所在?！?/p>

近年來，各地“海綿城市”建設主要依托灰綠工程設施來開展，但對灰綠設施如何優化布設、源頭到末端調控設施如何有效融合的問題研究不夠；工程實施主要在市區，但對與之息息相關的城郊、流域等關注不足。侯精明的目標是建立灰綠藍協同、統籌城鄉、因地制宜的“大海綿城市”理念。當然，要實現這樣的目標任重而道遠。

回國之后，侯精明的頭銜越來越多，國家“千人計劃”青年項目入選者、中國水利學會城市水利專委會副主任委員、水力學專委會副主任委員、西北旱區生態水利國家重點實驗室常務副主任、陜西省水模擬及災害管理創新團隊負責人、陜西省青科協副主席……但是侯精明最看重的還是老師的身份。在學校，他不僅會給博士生和碩士生上課，也會給本科生上，他的課堂里永遠是歡聲笑語。

跟學生解釋對流擴散時，侯精明會在上課時推開窗戶，花香迎著風飄進教室，他說這個過程就是最基本的對流擴散；學生論文投稿總是被拒，侯精明會很耐心地和學生交流，自嘲學生時代也總是被拒，但是激發了更加向前的心；團隊的成員不管誰遇到困難，侯精明就是大家的依靠。在學生呂佳豪眼中，他就是最有風度和溫度的導師。呂佳豪說：“有老師在，感覺什么事都不是事，老師一直教導我們，無論在學習還是生活上都要保持陽光、樂觀、積極、上進的態度，這也成了我們團隊內在的力量?！?/p>

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

侯精明是中國青年科技工作者協會（簡稱“中青科協”）理事，也是陜西省青年科技工作者協會副主席，這些年，他參加的活動特別多，他說這是來之不易學習的機會。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”，深入松山湖科學城，走進大裝置、大平臺。他說自己很關注“國之重器”散裂中子源的功能，因為水利工程研究堤壩，看清其內部結構對提高安全性很重要。以前由于缺乏這類基礎設施，許多材料的內部結構無法被探明，或者只能費時費力地送往國外探測，現在中國有了自己的散裂中子源，可以大大降低探測成本，科研效率也有了實質性的提升。所以，侯精明表示，中青科協的活動提供了優秀的平臺，讓更多的青年科學家有了相互了解和學習的機會。

對于未來，侯精明說：“有的人一輩子可能就在做一件事，帶領團隊做好洪澇災害防控的可持續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！”

責任編輯 趙漢琪