城市內澇怎么破？北京這群學生干了件大事

連日來，多輪極端強降雨接連侵襲北京，全市防汛工作已進入關鍵期。如何防范和應對洪澇災害？北京大中小學生早已開始了相關課題研究。從高校實驗室到中小學實踐課堂，北京的大中小學生們紛紛把目光投向城市防洪排澇的現實考題，用扎實的調研、創新的方案交出一份份答卷，為首都筑牢防汛安全屏障貢獻青少年的智慧。

用科技解新題

高校師生“水簾洞”里做實驗

幾場降雨過后，西城區什剎海街道油漆作胡同5號院卻始終保持著干爽，從前占地的防汛沙袋、連片的水洼都消失了。這些實打實的變化，是北京建筑大學城市雨水系統與水環境教育部重點實驗室的師生們，用一場“微手術”換來的。

實驗室主任、北建大副校長李俊奇（中）與實驗室人員一起觀看雨水實驗

深耕城市雨洪控制與海綿城市研究近30年，實驗室在城市內澇防治、風險預控預警、雨水資源化等領域產出了系列硬核成果，為北京安全度汛筑起科技屏障。

實驗室位于北建大大興校區，300平方米的人工降雨大廳貫穿三層，700多個降雨噴頭同時啟動后，大廳秒變“水簾洞”——從毛毛細雨到超百年一遇的特大暴雨，多種極端降雨場景都能精準復現。“最大雨強可達每小時200毫米。”實驗室主任、北建大副校長李俊奇說，科研人員不用“等雨來”，就能安全高效地完成各類極端場景實驗。

大廳里，每一處實驗設備都瞄準防汛痛點。多條城市道路被搬進實驗室，通過調整人工降雨參數，能模擬降雨后路面匯水流速、水深分布等，測算不同場景下行人涉水安全閾值、車輛通行風險臨界值。每年汛期，都是師生們最忙碌的時候。

目前，他們正在北京開展持續的雨洪治理與微更新服務。“油漆作胡同5號院是其中一個試點對象，這座歷史悠久的住宅大雜院，從前只要一下雨就會連片積水。”實驗室副主任宮永偉介紹，為了讓雨水有序匯集、排放和利用，師生們把凹凸不平的地面換成了實驗室的生態透水磚，從源頭削減了超80%的地表徑流；院里涼亭四角處嵌入了微調蓄空間，搭配鵝卵石鋪成“明水暗流”景觀。不止這方小院，團隊有關源頭減排、管渠排放、超標蓄排的方案和經驗已經在北京中心城區、城市副中心的海綿城市建設中應用。

目前，實驗室已建成“滲、滯、蓄、凈、用、排”六位一體的城市雨水技術體系，將持續聚焦首都防汛需求，推動更多科研成果走出實驗室。

研發監測系統實現三分鐘內預警

密云區太師屯鎮中心小學“生態使者團”“人工智能創新社團”的學生們在老師的帶領下，自主研發了“清水河智能監測預警系統”。這套集水質檢測、災害預警于一體的智能系統，能在汛期實時監測水位流速，為社區防汛爭取寶貴的“黃金三分鐘”。

在開展研究的過程中，學生們親手完成系統的安裝與調試。據學生們介紹，整套系統既是汛期敏銳的“防汛哨兵”，也是日常盡職的“水質衛士”。系統利用流速傳感器實時監控水位與河流動態，一旦數據超出預警值，大數據平臺將迅速響應，并聯動社區高音喇叭進行循環廣播，從發現險情到發出預警全程不超過三分鐘。在日常狀態下，該系統可以定時檢測河水pH值、濁度等關鍵指標，遇有異常即刻短信提醒工作人員。“學校依托‘生態養真’課程，帶領學生從校園‘小課堂’走向社會‘大課堂’。孩子們用科技守護家鄉，將課堂知識轉化為守護家園的實際行動。”學校黨總支書記郭春梅說。

科創小發明解決立交橋排水難題

“水位傳感器會根據橋下積水程度發出禁止通行的警報，同時還會向自動排水設備發出開始排水的指令，以保證積水能盡快回落到安全線以下的位置，從而有效避免人員傷亡、減少經濟損失。”在延慶區西屯中心小學，學生們的“立交橋水位報警及排水裝置”創新作品在區級創意市集上一經亮相，就得到了廣大師生的關注。

學校負責人介紹，近幾年，不少學生都結合自身經歷，關注到了北京城市暴雨以及防洪防汛相關問題，為了用所學知識服務城市發展，在老師的帶領下，學生們開展跨學科學習，運用科學知識解決生活中的實際問題。“立交橋水位報警及排水裝置”創新作品在北京市第24屆金鵬科技論壇上獲得發明創造類二等獎。

向古人借智慧

探究故宮“排水黑科技”

東城區東交民巷小學學生將“故宮排水系統的秘密”作為經典課題開展跨學科學習探究。

學生們通過深入探究故宮“五重排水黑科技”的結構原理，將圖紙逐步轉化為實物模型——以泡沫板精細切割出明渠暗渠，按比例復原三層臺基，連螭首排水口亦精心雕刻成形；太和殿部分先以樂高搭建主體結構，再通過3D打印完善建筑細節；為真實模擬古建排水功能，學生們還自主研發了具有吸水與滲水特性的仿制青磚；最后安裝噴淋系統，動態演示了完整的排水過程。

通過學習了解，學生們紛紛表示，故宮的排水系統是古人留下的寶貴財富，治水不能只靠“硬工程”，更要“順自然、巧設計”。未來，學生們想利用更多的知識，把古代的治水智慧和現代科技結合起來，成為守護古都北京的城市“小衛士”。

揭開古村建筑防洪“秘密”

2023年7月底，北京市門頭溝區曾遭遇了歷史罕見的山洪泥石流等地質災害。在重建家園的過程中，門頭溝區育園小學的師生們發現了門頭溝區千年古村爨底下的防洪泄洪“秘密”。

“為什么在很多房屋都被洪水沖毀之后，這些有幾百年歷史的古建筑卻完好無損？”學生們采用觀察法、調查法、資料分析法等方式，經過史料研究、實地測量和考察之后，形成了項目式學習報告。“爨底下村建于明代，距今已有600多年歷史。古代建筑的屋頂多采用高屋脊、大坡度的設計，體現了古代建筑‘以排為主，以防為輔’、‘多道設防，剛柔并濟’的防水設計理念。”有的學生從房屋建筑的角度，找到了答案。還有的學生觀察到，爨底下村中間的石板路，其實就是一條防洪通道，還有下水道，這些排水系統都可以泄洪。民居、建筑位置比較高，山地四合院都設有排水口。

此外，學生們通過查閱史料發現，爨底下村作為古代軍事要地，由軍戶后裔繁衍成村，歷史上曾遭受水患。因此，在后續建設中十分注重防御與防洪，不僅以弧形的街角、圍墻、臺基削弱洪水沖擊力的作用，更通過道路明排與院落涵洞暗排結合，有組織分區排水。學校相關負責人表示，學生們已經將古村探秘的項目式學習成果，納入學校及區域構建校園“安全島”的工作中，以實際行動為家鄉做貢獻。

從身邊事尋答案

學生從了解原理到破解校園難題

北京市十一學校一分校的學生提前了解相關原理，并制作了各種模型。為了應對洪水災害，學生們還制作了一些洪災的預警和防護指南。

“我們學校的排水系統是否需要改進？”“暴雨來襲，我們該如何應對？”帶著問題，學生們開始著手調查學校的排水系統，到實地去考察。在研究過程中，學生們發現，操場四周的排水口在落葉累積掉入較多后，會形成阻擋，排水效率會大大降低。為此，學生們經過電腦模型比對，在排水口加上一層鐵絲網，并進行實地驗證。為了迅速排水，學生們還研究出了在排水管道下加裝海綿體，以增加排水效率。

“小問題不小，只有從解決身邊的小問題做起，才能積累知識，未來做城市建設的小主人。”學生們表示。

繪制村域避險路線圖

平谷區黃松峪中心小學依托野外地質研學課堂，組織學生們走進地質災害監測站，系統學習滑坡、崩塌、泥石流等常見地質災害的形成原理，熟練掌握災害識別、應急避險等核心知識。

在知識學習的基礎上，學生們“腦洞大開”，自制暴雨預警器，精準監測雨情水位變化，筑牢前置預警防線。同時，學生們還深入村落實地勘察，繪制精準的村域避險路線圖，清晰標注撤離方向與臨時避險點位。學校負責人表示，學生們以“小手拉大手”的方式，不僅將科普知識送入千家萬戶，還將知識轉化為實踐動力，用行動切實提升鄉村基層防災避險能力水平。

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策劃：孟莞 姜思瑤 楊旭 蘇珊

部分來源：各區各學校微信公眾號

編輯：蘇珊

校對：智雨荷

審核：張秋穎

終審：冉陽 常悅

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