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北京建筑大學李俊奇教授

城市雨水系統與水環境研究團隊發展歷程及標志性成果

　　李俊奇博士，教授，博士生導師，北京建筑大學環能學院院長，城市雨水系統與水環境省部共建教育部重點實驗室主任，城市雨水系統與水環境學術創新團隊負責人，國際水協（IWA）注冊會員，國際雨水利用協會會員，《給水排水》雜志編委，住建部海綿城市建設專家委員會委員。近年來，主持科研項目40余項，發表學術論文120余篇，獲省部級獎5項，合作專著（教材）6部，獲發明專利15項，參編國家規范6部。主持設計實施雨水與水環境示范項目50余項，將多項技術成果在示范中應用，經濟和社會效益顯著。

　　在國家相關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，技術人員7人。目前儀器設備共計2400余臺件，總值4000余萬元。建設期將建成以下五大實驗平臺：降雨模擬實驗系統平臺、水質監測與分析精密儀器實驗平臺、數值模擬與大型計算基礎實驗平臺、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。實驗室也將繼續實行“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，立足北京，面對全國，立足當前，面向未來，聚焦城市雨水與水環境領域國家重大需求、特別是首都乃至京津冀區域發展需求，開展創新性研究，提升創新能力，加大社會服務，推動學科建設發展，以高水平科學研究支撐高質量人才培養。

　　在全球范圍內，雨洪泛濫是較為普遍存在的環境問題之一。近年來我國國內城市暴雨引發雨洪、內澇及徑流污染現象頻發。其中，城市道路積水是城市內澇及雨水徑流污染主要源匯場所之一。目前，我國大多數城市仍采用以傳統“快排”為主要目標的“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、路面徑流污染嚴重、雨水資源流失及生態環境破壞等問題。為滿足現代城市建設對生態環境的要求，在海綿城市建設中，亟須探索適宜低影響開發（Low Impact Development）的城市道路相關設計技術。

　　北京建筑大學城市雨水系統與水環境教育部重點實驗室率先在國內開展城市綠色雨水系統、低影響開發、雨洪綜合管理、綠色建筑水系統設計等方面的研究與實踐。實驗室圍繞我國城市水環境污染控制和綜合治理中的突出共性問題，以城市雨水系統為切入點，以可持續水循環為引領，以建立健康的城市水環境為目標，以揭示城市水環境、水量水質保障各環節的科學機理為支撐，在城市雨洪控制與利用、水質凈化與環境風險評價、水資源再生利用與節水、水資源優化配置與管理領域，通過環境工程、市政工程和環境科學學科之間的相互交叉和滲透，重點開展跨學科創新性應用基礎研究。

　　經過近20年的不懈努力和開拓創新，實驗室在城市雨水系統與水環境領域科研與工程實踐方面積累了一系列理論及工程應用成果。建設期間，實驗室承擔課題共計150余項、科研服務經費超過1億元，獲得教育部自然科學一等獎、住建部華夏建設科學技術一等獎、北京市科技進步二等獎在內各類科研獎勵11項。2015年，實驗室被北京市政府授予“首都環境保護先進集體”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指南——《海綿城市建設技術指南》，并參編多部城市排水相關國家規范。2015年至今，團隊協助濟南、白城、嘉興、大連、寧波等多地成功申報海綿城市建設試點城市。目前，團隊負責濟南、池州、大連、西咸新區等試點城市的海綿城市建設技術總體咨詢服務工作。同時，承擔了部分海綿城市監測平臺設計、工程項目設計等100余項；實驗室研發的大量城市雨水控制關鍵技術在項目中得到技術轉化和產業化應用；實驗室研發的多項海綿城市關鍵技術作為“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注和報道。

　　在低影響開發的城市道路方面，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雨水系統與示范項目（2010ZX07320-002）”研究。項目涉及給排水科學與工程、環境科學、環境工程、市政工程等多個專業。通過自主創新，形成了多項自主知識產權的創新性成果及發明專利。研發過程中，項目負責人李俊奇教授帶領項目團隊開展了關鍵技術攻關，針對城市化過程中面臨的內澇災害風險加劇、徑流污染日益嚴重、雨水資源流失等突出水環境問題，圍繞城市道路和開放空間對基于低影響開發模式的城市雨水系統進行研究，構建了城市道路與開放空間低影響開發成套技術措施。同時編制和修訂了系列雨水低影響開發標準規范，詮釋了海綿城市內涵，建立了海綿城市建設的核心系統及其銜接關系，系統的指導了國家海綿城市建設。依托項目研究，已發表學術論文39篇、授權發明專利13余項、完成編制《城市道路及相關設施低影響開發技術導則》。

　　項目在技術領域的創新點體現在，構建了“源頭減量—過程滲濾滯留減排—末端生態凈化回用”的雨水三級處理技術體系；提出了以年徑流總量控制率為目標的雨水處理和利用設施的設計方法；研發了城市道路高效安全滲透減排路面鋪裝技術、城市道路復合介質生物滯留減排技術、城市道路高效截污過流凈化技術、城市綠地多功能調蓄—滯留減排—水質保障技術、雨水管道用旋流沉沙技術、融雪劑自動滲濾棄流與抗凍融透水鋪裝集成技術、基于雨水沖擊和變化水位的綠地植物種植、養護與快速修復技術等低影響開發成套技術措施；提出了城市道路低影響開發的設計方法和流程，完成了城市道路及其相關設施低影響開發雨水系統示范工程的施工圖設計。

　　項目在新產品、新材料、新設備開發及產業化領域的創新點體現在，研制了新型人工分子篩和生態混凝土材料、基于吸附材料制備生態混凝土及用于水質凈化的方法，研發了徑流雨污水N、P營養鹽回收生物生態循環利用技術和多介質雨水滲濾回補地下水系統，并構建了植生透水生態混凝土破岸穩定凈化技術系統、地表漫流生物處理系統和處理方法，其產品在北京、河北、江蘇、湖南等地區得到應用推廣；研發的組合型多介質滲濾凈化樹池，不僅可有效控制初期雨水污染，而且能夠利用內部過濾介質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，適用范圍廣，已在深圳光明新區示范項目中應用160余套；研發的溫拌開級配瀝青抗滑磨耗層（OGFC）和再生（OGFC）新型材料、塑料網格砂基透水磚鋪裝系統在深圳市自行車道工程和河南省省道改建工程得中到應用；項目還研發了選擇截污雨水口、再生料透水鋪裝等典型低影響開發雨水控制利用技術和產品，并進行產業化，為低影響開發城市雨水系統在城市道路與開放空間專業領域推廣應用，帶動城市道路與綠色基礎設施、材料業、化工業、景觀園林等相關行業的發展提供支持，相關研究成果獲得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準規范建設領域的創新點體現在，實驗室編制和修訂了系列雨水低影響開發標準規范，梳理出了海綿城市內涵和海綿城市建設的核心系統及其銜接關系。實驗室低影響開發雨水系統研究成果已應用于以下國家標準規范：《城市道路設計規范》（CJJ37-90）、《公園設計規范》（51192-2016）、《城市綠地設計規范》（GB50420-2007）、《城市道路及相關設施低影響開發技術導則》《城市開放空間低影響開發規劃設計指南》《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》（試行）等。同時，系列裝備產品列入《海綿城市建設先進適用技術與產品目錄》。

　　此外，項目還設計研發了城市低影響開發雨水系統綜合數據庫、河流域雨水管網模型、城市低影響開發雨水系統規劃設計工具。基于深圳市茅洲河流域雨水系統相關地圖數據、表格數據和影像數據構建的深圳市茅洲河流域雨水系統綜合數據庫，能夠為城市低影響開發雨水系統的管理和模型集成化研究提供數據支持。基于GIS技術，將SWMM水文分析模型、低影響開發模擬模型及低影響開發規劃設計程序進行集成，開發低影響開發雨水系統水文分析工具，可準確模擬各種低影響開發措施的運行效果、輔助低影響開發的規劃、設計與優化等工作、模擬降雨過程中雨水在地表上的產、匯流過程，污染物的累積、沖刷和在雨水管道中的水力、水質變化，從而掌握城市雨水系統的運行規律與特征。

　　近年來，實驗室通過研發源頭滲濾減排與截污凈化的低影響開發成套技術，確保海綿城市規劃設計方案能夠切實控制城市雨洪風險，治理城市內澇、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標準規范，為海綿城市的規劃設計提供科學依據與支撐，提高海綿城市建設的科學性與標準化；實驗室基于本項目研發低影響開發成套技術、編制、修訂的系列雨水低影響開發標準規范，有力的支撐國家海綿城市建設，并獲得了相關部門、地方政府和居民的好評。