北京建筑大學(xué)李俊奇教授
城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境研究團隊發(fā)展歷程及標(biāo)志性成果
李俊奇 博士，教授，博士生導(dǎo)師，北京建筑大學(xué)環(huán)能學(xué)院院長，城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點實驗室主任，城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境學(xué)術(shù)創(chuàng)新團隊負責(zé)人，國際水協(xié)（IWA）注冊會員，國際雨水利用協(xié)會會員，《給水排水》雜志編委，住建部海綿城市建設(shè)專家委員會委員。近年來，主持科研項目40余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇，獲省部級獎5項，合作專著（教材）6部，獲發(fā)明專利15項，參編國家規(guī)范6部。主持設(shè)計實施雨水與水環(huán)境示范項目50余項，將多項技術(shù)成果在示范中應(yīng)用，經(jīng)濟和社會效益顯著。
在國家相關(guān)部門和北京市的大力支持下，實驗室研究條件大為改善。重點實驗室現(xiàn)有實驗室面積4000余平方米，固定人員62人，其中研究人員55人，技術(shù)人員7人。目前儀器設(shè)備共計2400余臺件，總值4000余萬元。建設(shè)期將建成以下五大實驗平臺：降雨模擬實驗系統(tǒng)平臺、水質(zhì)監(jiān)測與分析精密儀器實驗平臺、數(shù)值模擬與大型計算基礎(chǔ)實驗平臺、淺層地下水滲蓄與污染控制實驗平臺、廢水生物處理與污泥減量實驗平臺。實驗室也將繼續(xù)實行“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制，立足北京，面對全國，立足當(dāng)前，面向未來，聚焦城市雨水與水環(huán)境領(lǐng)域國家重大需求、特別是首都乃至京津冀區(qū)域發(fā)展需求，開展創(chuàng)新性研究，提升創(chuàng)新能力，加大社會服務(wù)，推動學(xué)科建設(shè)發(fā)展，以高水平科學(xué)研究支撐高質(zhì)量人才培養(yǎng)。
在全球范圍內(nèi)，雨洪泛濫是較為普遍存在的環(huán)境問題之一。近年來我國國內(nèi)城市暴雨引發(fā)雨洪、內(nèi)澇及徑流污染現(xiàn)象頻發(fā)。其中，城市道路積水是城市內(nèi)澇及雨水徑流污染主要源匯場所之一。目前，我國大多數(shù)城市仍采用以傳統(tǒng)“快排”為主要目標(biāo)的“道路不透水匯水面—雨水口—市政管線—河湖水系”直排式排水方式，易造成道路排洪壓力過大、路面徑流污染嚴(yán)重、雨水資源流失及生態(tài)環(huán)境破壞等問題。為滿足現(xiàn)代城市建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的要求，在海綿城市建設(shè)中，亟須探索適宜低影響開發(fā)（Low Impact Development）的城市道路相關(guān)設(shè)計技術(shù)。
北京建筑大學(xué)城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境教育部重點實驗室率先在國內(nèi)開展城市綠色雨水系統(tǒng)、低影響開發(fā)、雨洪綜合管理、綠色建筑水系統(tǒng)設(shè)計等方面的研究與實踐。實驗室圍繞我國城市水環(huán)境污染控制和綜合治理中的突出共性問題，以城市雨水系統(tǒng)為切入點，以可持續(xù)水循環(huán)為引領(lǐng)，以建立健康的城市水環(huán)境為目標(biāo)，以揭示城市水環(huán)境、水量水質(zhì)保障各環(huán)節(jié)的科學(xué)機理為支撐，在城市雨洪控制與利用、水質(zhì)凈化與環(huán)境風(fēng)險評價、水資源再生利用與節(jié)水、水資源優(yōu)化配置與管理領(lǐng)域，通過環(huán)境工程、市政工程和環(huán)境科學(xué)學(xué)科之間的相互交叉和滲透，重點開展跨學(xué)科創(chuàng)新性應(yīng)用基礎(chǔ)研究。
經(jīng)過近20年的不懈努力和開拓創(chuàng)新，實驗室在城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境領(lǐng)域科研與工程實踐方面積累了一系列理論及工程應(yīng)用成果。建設(shè)期間，實驗室承擔(dān)課題共計150余項、科研服務(wù)經(jīng)費超過1億元，獲得教育部自然科學(xué)一等獎、住建部華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)一等獎、北京市科技進步二等獎在內(nèi)各類科研獎勵11項。2015年，實驗室被北京市政府授予“首都環(huán)境保護先進集體”榮譽稱號。
在雨水控制利用研究方向，實驗室主編了我國首部城市雨水控制利用國家技術(shù)指南——《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，并參編多部城市排水相關(guān)國家規(guī)范。2015年至今，團隊協(xié)助濟南、白城、嘉興、大連、寧波等多地成功申報海綿城市建設(shè)試點城市。目前，團隊負責(zé)濟南、池州、大連、西咸新區(qū)等試點城市的海綿城市建設(shè)技術(shù)總體咨詢服務(wù)工作。同時，承擔(dān)了部分海綿城市監(jiān)測平臺設(shè)計、工程項目設(shè)計等100余項；實驗室研發(fā)的大量城市雨水控制關(guān)鍵技術(shù)在項目中得到技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；實驗室研發(fā)的多項海綿城市關(guān)鍵技術(shù)作為“水體污染控制與治理”國家科技重大專項的主要成果，參加了國家“十二五”科技成就展中“城市水污染控制”為主題的版塊，得到各大新聞媒體廣泛關(guān)注和報道。
在低影響開發(fā)的城市道路方面，實驗室近年來開展了水專項“城市道路與開放空間低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)與示范項目（2010ZX07320-002）”研究。項目涉及給排水科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、市政工程等多個專業(yè)。通過自主創(chuàng)新，形成了多項自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果及發(fā)明專利。研發(fā)過程中，項目負責(zé)人李俊奇教授帶領(lǐng)項目團隊開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，針對城市化過程中面臨的內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險加劇、徑流污染日益嚴(yán)重、雨水資源流失等突出水環(huán)境問題，圍繞城市道路和開放空間對基于低影響開發(fā)模式的城市雨水系統(tǒng)進行研究，構(gòu)建了城市道路與開放空間低影響開發(fā)成套技術(shù)措施。同時編制和修訂了系列雨水低影響開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，詮釋了海綿城市內(nèi)涵，建立了海綿城市建設(shè)的核心系統(tǒng)及其銜接關(guān)系，系統(tǒng)的指導(dǎo)了國家海綿城市建設(shè)。依托項目研究，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文39篇、授權(quán)發(fā)明專利13余項、完成編制《城市道路及相關(guān)設(shè)施低影響開發(fā)技術(shù)導(dǎo)則》。
項目在技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新點體現(xiàn)在，構(gòu)建了“源頭減量—過程滲濾滯留減排—末端生態(tài)凈化回用”的雨水三級處理技術(shù)體系；提出了以年徑流總量控制率為目標(biāo)的雨水處理和利用設(shè)施的設(shè)計方法；研發(fā)了城市道路高效安全滲透減排路面鋪裝技術(shù)、城市道路復(fù)合介質(zhì)生物滯留減排技術(shù)、城市道路高效截污過流凈化技術(shù)、城市綠地多功能調(diào)蓄—滯留減排—水質(zhì)保障技術(shù)、雨水管道用旋流沉沙技術(shù)、融雪劑自動滲濾棄流與抗凍融透水鋪裝集成技術(shù)、基于雨水沖擊和變化水位的綠地植物種植、養(yǎng)護與快速修復(fù)技術(shù)等低影響開發(fā)成套技術(shù)措施；提出了城市道路低影響開發(fā)的設(shè)計方法和流程，完成了城市道路及其相關(guān)設(shè)施低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)示范工程的施工圖設(shè)計。
項目在新產(chǎn)品、新材料、新設(shè)備開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的創(chuàng)新點體現(xiàn)在，研制了新型人工分子篩和生態(tài)混凝土材料、基于吸附材料制備生態(tài)混凝土及用于水質(zhì)凈化的方法，研發(fā)了徑流雨污水N、P營養(yǎng)鹽回收生物生態(tài)循環(huán)利用技術(shù)和多介質(zhì)雨水滲濾回補地下水系統(tǒng)，并構(gòu)建了植生透水生態(tài)混凝土破岸穩(wěn)定凈化技術(shù)系統(tǒng)、地表漫流生物處理系統(tǒng)和處理方法，其產(chǎn)品在北京、河北、江蘇、湖南等地區(qū)得到應(yīng)用推廣；研發(fā)的組合型多介質(zhì)滲濾凈化樹池，不僅可有效控制初期雨水污染，而且能夠利用內(nèi)部過濾介質(zhì)進一步去除雨水徑流中的溶解性污染物，施工、維護管理簡單，便于模塊化生產(chǎn)，適用范圍廣，已在深圳光明新區(qū)示范項目中應(yīng)用160余套；研發(fā)的溫拌開級配瀝青抗滑磨耗層（OGFC）和再生（OGFC）新型材料、塑料網(wǎng)格砂基透水磚鋪裝系統(tǒng)在深圳市自行車道工程和河南省省道改建工程得中到應(yīng)用；項目還研發(fā)了選擇截污雨水口、再生料透水鋪裝等典型低影響開發(fā)雨水控制利用技術(shù)和產(chǎn)品，并進行產(chǎn)業(yè)化，為低影響開發(fā)城市雨水系統(tǒng)在城市道路與開放空間專業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，帶動城市道路與綠色基礎(chǔ)設(shè)施、材料業(yè)、化工業(yè)、景觀園林等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供支持，相關(guān)研究成果獲得2016年北京市科技進步二等獎（主要完成人：袁冬海、李俊奇、車伍等）。
項目在海綿城市管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)領(lǐng)域的創(chuàng)新點體現(xiàn)在，實驗室編制和修訂了系列雨水低影響開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，梳理出了海綿城市內(nèi)涵和海綿城市建設(shè)的核心系統(tǒng)及其銜接關(guān)系。實驗室低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)研究成果已應(yīng)用于以下國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CJJ37-90）、《公園設(shè)計規(guī)范》（51192-2016）、《城市綠地設(shè)計規(guī)范》（GB50420-2007）、《城市道路及相關(guān)設(shè)施低影響開發(fā)技術(shù)導(dǎo)則》《城市開放空間低影響開發(fā)規(guī)劃設(shè)計指南》《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》（試行）等。同時，系列裝備產(chǎn)品列入《海綿城市建設(shè)先進適用技術(shù)與產(chǎn)品目錄》。
此外，項目還設(shè)計研發(fā)了城市低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫、河流域雨水管網(wǎng)模型、城市低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計工具。基于深圳市茅洲河流域雨水系統(tǒng)相關(guān)地圖數(shù)據(jù)、表格數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)構(gòu)建的深圳市茅洲河流域雨水系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫，能夠為城市低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的管理和模型集成化研究提供數(shù)據(jù)支持。基于GIS技術(shù)，將SWMM水文分析模型、低影響開發(fā)模擬模型及低影響開發(fā)規(guī)劃設(shè)計程序進行集成，開發(fā)低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)水文分析工具，可準(zhǔn)確模擬各種低影響開發(fā)措施的運行效果、輔助低影響開發(fā)的規(guī)劃、設(shè)計與優(yōu)化等工作、模擬降雨過程中雨水在地表上的產(chǎn)、匯流過程，污染物的累積、沖刷和在雨水管道中的水力、水質(zhì)變化，從而掌握城市雨水系統(tǒng)的運行規(guī)律與特征。
近年來，實驗室通過研發(fā)源頭滲濾減排與截污凈化的低影響開發(fā)成套技術(shù)，確保海綿城市規(guī)劃設(shè)計方案能夠切實控制城市雨洪風(fēng)險，治理城市內(nèi)澇、減少城市河流面源污染等問題有巨大的促進作用；實驗室編制和修訂了系列雨水低影響開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為海綿城市的規(guī)劃設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)與支撐，提高海綿城市建設(shè)的科學(xué)性與標(biāo)準(zhǔn)化；實驗室基于本項目研發(fā)低影響開發(fā)成套技術(shù)、編制、修訂的系列雨水低影響開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，有力的支撐國家海綿城市建設(shè)，并獲得了相關(guān)部門、地方政府和居民的好評。
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