城市内涝怎么破？北京这群学生干了件大事

连日来，多轮极端强降雨接连侵袭北京，全市防汛工作已进入关键期。如何防范和应对洪涝灾害？北京大中小学生早已开始了相关课题研究。从高校实验室到中小学实践课堂，北京的大中小学生们纷纷把目光投向城市防洪排涝的现实考题，用扎实的调研、创新的方案交出一份份答卷，为首都筑牢防汛安全屏障贡献青少年的智慧。

用科技解新题

高校师生“水帘洞”里做实验

几场降雨过后，西城区什刹海街道油漆作胡同5号院却始终保持着干爽，从前占地的防汛沙袋、连片的水洼都消失了。这些实打实的变化，是北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室的师生们，用一场“微手术”换来的。

实验室主任、北建大副校长李俊奇（中）与实验室人员一起观看雨水实验

深耕城市雨洪控制与海绵城市研究近30年，实验室在城市内涝防治、风险预控预警、雨水资源化等领域产出了系列硬核成果，为北京安全度汛筑起科技屏障。

实验室位于北建大大兴校区，300平方米的人工降雨大厅贯穿三层，700多个降雨喷头同时启动后，大厅秒变“水帘洞”——从毛毛细雨到超百年一遇的特大暴雨，多种极端降雨场景都能精准复现。“最大雨强可达每小时200毫米。”实验室主任、北建大副校长李俊奇说，科研人员不用“等雨来”，就能安全高效地完成各类极端场景实验。

大厅里，每一处实验设备都瞄准防汛痛点。多条城市道路被搬进实验室，通过调整人工降雨参数，能模拟降雨后路面汇水流速、水深分布等，测算不同场景下行人涉水安全阈值、车辆通行风险临界值。每年汛期，都是师生们最忙碌的时候。

目前，他们正在北京开展持续的雨洪治理与微更新服务。“油漆作胡同5号院是其中一个试点对象，这座历史悠久的住宅大杂院，从前只要一下雨就会连片积水。”实验室副主任宫永伟介绍，为了让雨水有序汇集、排放和利用，师生们把凹凸不平的地面换成了实验室的生态透水砖，从源头削减了超80%的地表径流；院里凉亭四角处嵌入了微调蓄空间，搭配鹅卵石铺成“明水暗流”景观。不止这方小院，团队有关源头减排、管渠排放、超标蓄排的方案和经验已经在北京中心城区、城市副中心的海绵城市建设中应用。

目前，实验室已建成“渗、滞、蓄、净、用、排”六位一体的城市雨水技术体系，将持续聚焦首都防汛需求，推动更多科研成果走出实验室。

研发监测系统实现三分钟内预警

密云区太师屯镇中心小学“生态使者团”“人工智能创新社团”的学生们在老师的带领下，自主研发了“清水河智能监测预警系统”。这套集水质检测、灾害预警于一体的智能系统，能在汛期实时监测水位流速，为社区防汛争取宝贵的“黄金三分钟”。

在开展研究的过程中，学生们亲手完成系统的安装与调试。据学生们介绍，整套系统既是汛期敏锐的“防汛哨兵”，也是日常尽职的“水质卫士”。系统利用流速传感器实时监控水位与河流动态，一旦数据超出预警值，大数据平台将迅速响应，并联动社区高音喇叭进行循环广播，从发现险情到发出预警全程不超过三分钟。在日常状态下，该系统可以定时检测河水pH值、浊度等关键指标，遇有异常即刻短信提醒工作人员。“学校依托‘生态养真’课程，带领学生从校园‘小课堂’走向社会‘大课堂’。孩子们用科技守护家乡，将课堂知识转化为守护家园的实际行动。”学校党总支书记郭春梅说。

科创小发明解决立交桥排水难题

“水位传感器会根据桥下积水程度发出禁止通行的警报，同时还会向自动排水设备发出开始排水的指令，以保证积水能尽快回落到安全线以下的位置，从而有效避免人员伤亡、减少经济损失。”在延庆区西屯中心小学，学生们的“立交桥水位报警及排水装置”创新作品在区级创意市集上一经亮相，就得到了广大师生的关注。

学校负责人介绍，近几年，不少学生都结合自身经历，关注到了北京城市暴雨以及防洪防汛相关问题，为了用所学知识服务城市发展，在老师的带领下，学生们开展跨学科学习，运用科学知识解决生活中的实际问题。“立交桥水位报警及排水装置”创新作品在北京市第24届金鹏科技论坛上获得发明创造类二等奖。

向古人借智慧

探究故宫“排水黑科技”

东城区东交民巷小学学生将“故宫排水系统的秘密”作为经典课题开展跨学科学习探究。

学生们通过深入探究故宫“五重排水黑科技”的结构原理，将图纸逐步转化为实物模型——以泡沫板精细切割出明渠暗渠，按比例复原三层台基，连螭首排水口亦精心雕刻成形；太和殿部分先以乐高搭建主体结构，再通过3D打印完善建筑细节；为真实模拟古建排水功能，学生们还自主研发了具有吸水与渗水特性的仿制青砖；最后安装喷淋系统，动态演示了完整的排水过程。

通过学习了解，学生们纷纷表示，故宫的排水系统是古人留下的宝贵财富，治水不能只靠“硬工程”，更要“顺自然、巧设计”。未来，学生们想利用更多的知识，把古代的治水智慧和现代科技结合起来，成为守护古都北京的城市“小卫士”。

揭开古村建筑防洪“秘密”

2023年7月底，北京市门头沟区曾遭遇了历史罕见的山洪泥石流等地质灾害。在重建家园的过程中，门头沟区育园小学的师生们发现了门头沟区千年古村爨底下的防洪泄洪“秘密”。

“为什么在很多房屋都被洪水冲毁之后，这些有几百年历史的古建筑却完好无损？”学生们采用观察法、调查法、资料分析法等方式，经过史料研究、实地测量和考察之后，形成了项目式学习报告。“爨底下村建于明代，距今已有600多年历史。古代建筑的屋顶多采用高屋脊、大坡度的设计，体现了古代建筑‘以排为主，以防为辅’、‘多道设防，刚柔并济’的防水设计理念。”有的学生从房屋建筑的角度，找到了答案。还有的学生观察到，爨底下村中间的石板路，其实就是一条防洪通道，还有下水道，这些排水系统都可以泄洪。民居、建筑位置比较高，山地四合院都设有排水口。

此外，学生们通过查阅史料发现，爨底下村作为古代军事要地，由军户后裔繁衍成村，历史上曾遭受水患。因此，在后续建设中十分注重防御与防洪，不仅以弧形的街角、围墙、台基削弱洪水冲击力的作用，更通过道路明排与院落涵洞暗排结合，有组织分区排水。学校相关负责人表示，学生们已经将古村探秘的项目式学习成果，纳入学校及区域构建校园“安全岛”的工作中，以实际行动为家乡做贡献。

从身边事寻答案

学生从了解原理到破解校园难题

北京市十一学校一分校的学生提前了解相关原理，并制作了各种模型。为了应对洪水灾害，学生们还制作了一些洪灾的预警和防护指南。

“我们学校的排水系统是否需要改进？”“暴雨来袭，我们该如何应对？”带着问题，学生们开始着手调查学校的排水系统，到实地去考察。在研究过程中，学生们发现，操场四周的排水口在落叶累积掉入较多后，会形成阻挡，排水效率会大大降低。为此，学生们经过电脑模型比对，在排水口加上一层铁丝网，并进行实地验证。为了迅速排水，学生们还研究出了在排水管道下加装海绵体，以增加排水效率。

“小问题不小，只有从解决身边的小问题做起，才能积累知识，未来做城市建设的小主人。”学生们表示。

绘制村域避险路线图

平谷区黄松峪中心小学依托野外地质研学课堂，组织学生们走进地质灾害监测站，系统学习滑坡、崩塌、泥石流等常见地质灾害的形成原理，熟练掌握灾害识别、应急避险等核心知识。

在知识学习的基础上，学生们“脑洞大开”，自制暴雨预警器，精准监测雨情水位变化，筑牢前置预警防线。同时，学生们还深入村落实地勘察，绘制精准的村域避险路线图，清晰标注撤离方向与临时避险点位。学校负责人表示，学生们以“小手拉大手”的方式，不仅将科普知识送入千家万户，还将知识转化为实践动力，用行动切实提升乡村基层防灾避险能力水平。

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