水是生命之源,生产之要,生态之基。水安全是涉及国家长治久安的大事,并上升为国家战略。以创新科技保障水资源安全,是新时期广大科研人员的职责和使命。

在2023年北京市人民政府颁发的“杰出青年中关村奖”(人物奖)获奖名单中,她是9位获奖者中唯一的女性,也是水利系统首位获奖人员。

她就是中国水利水电科学研究院教授级高级工程师邵薇薇。十五年来,她一直奋战在水文水资源科研一线,长期承担出差调研和野外实践等任务,求实创新,取得了丰硕的成果,为水利科技创新作出了杰出贡献。

创新突破  取得基础理论和技术研发成果

“我是江苏南通人,本科毕业于南京大学,以全系第一名的成绩保送清华大学攻读直博,博士毕业后进入中国水利水电科学研究院工作,一直从事城市水文与水务工程研究。主要研究方向包括城市洪涝灾害影响评估、海绵城市建设研究、城市生态水文研究、城市水资源和能源耦合研究等。”见我们来访,邵薇薇教高直奔主题自我介绍。

科研重任,职责担当。时至今日,邵薇薇教高是流域水循环模拟与调控国家重点实验室的固定成员、亚洲大洋洲地球科学学会女科学家联盟(AOGS-WNC)区域顾问、Sigma Xi科学研究荣誉学会会员、国际水文科学协会中国委员会(CNC-IAHS)分会委员、中国水利学会专委会委员、中国女科技工作者协会会员、“十四五”国家重点研发计划会评专家、国家海绵城市绩效评估专家、教育部学位与研究生教育评审专家、工程教育专业认证专家。

项目是进行科研的主要载体。综合数来,邵薇薇教高主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、水利部重大课题、国家重点实验室项目等20余项。在项目科研中,邵薇薇教高及研究团队提出了众多创新理论方法:

在京津冀区域关于水循环系统解析及水资源安全保障的研究成果中,依据王浩院士提出的“自然-社会”二元水循环理论,邵薇薇教高及研究团队成员解析了京津冀二元水循环驱动机理及其量化方法,提出了自然-社会二元水循环关键驱动力方程。研究分析了京津冀区域水与能量循环要素演变规律,以及地表水与地下水运动过程及通量。创建了“水资源需求场”的理论与方法,凸显了需水主体的用水需求对其周边产生的影响。量化图解了京津冀地区水资源需求场演变过程及驱动力空间分布。进行了水资源利用效率解析并构建了频谱化离散方法,科学描绘了我国水资源利用效率的演进频谱。研究创新了城市群区域水循环研究和水资源安全诊断的方法,支撑了京津冀地区水资源管理和水安全保障工作,为京津冀协同发展重大国家战略的实施提供了科技支撑。

针对高度城镇化地区洪涝灾害损失评估困难的问题,邵薇薇教高及研究团队成员采用大数据技术对百度、高德等数字地图平台的人口热力图、车辆通行速度等多种承灾体的实时数据进行采集,结合城市雨洪模型对洪涝淹没过程的模拟,获得洪涝灾害发生在任意时刻对社会经济活动的影响,实现了对洪涝灾害发展过程人口和交通影响的动态评估。并分析了洪涝灾害直接经济损失随洪涝水情变化的时序演变特征,提出了房屋、公共设施等不同资产损失的变化过程函数,提高了直接经济损失评估的精度;还提出了基于产业关联网络的洪涝灾害间接损失量化方法,解析了间接经济损失在整个经济系统恢复周期内的变化特征。研究为高度城镇化地区防灾减灾决策部署和实时调度提供了关键技术支撑,为缓解洪涝灾害对社会经济带来的影响和保障人民生命财产安全提供了重要支持。

结合生态水文地表建模和城市冠层模型原理,邵薇薇教高及研究团队成员构建了同时适用于自然生态系统和城市生态系统的蒸散发计算方法,并进行了尺度拓展。进一步分离了自然植被变化和城市化分别导致的蒸散发变化,基于机器学习方法研究了蒸散发变化的主要驱动因素。以王浩院士提出的二元水循环理论为依据,构建了城市植被水碳循环框架,同时考虑城市化和气候变化对水碳循环的影响,量化了京津冀地区的水碳循环过程,通过细化城市植被类型,对城市植被固碳潜力进行了评估。结合全球气候模式不同温室气体排放情景,预测了不同情景下城市水碳循环的趋势,评价了京津冀地区未来城市植被的水碳循环潜力。研究面向“双碳”目标,评估了城市化带来的生态水文效应,不仅对于海绵城市优化具有参考意义,而且对于京津冀地区适应全球环境变化也具有重要的理论意义。

项目成果卓著,邵薇薇教高也获得诸多荣誉和奖项:近年来发表论文150余篇,发表专著译著7部,授权发明专利20余项,科研成果获得省部级特等奖1项,省部级一等奖2项,省部级二等奖3项。2023年,邵薇薇教高获北京市人民政府颁发的“杰出青年中关村奖”(人物奖),再次展现了巾帼力量。

勇担先锋 服务国家重大战略和工程建设

“南水北调工程、北京城市副中心、北京大兴国际机场等都是国家重大战略或重点工程,我很荣幸能和研究团队参与其中,并做出了应有的贡献。”谈到贡献,邵薇薇教高总是很谦虚。她及研究团队,在王浩院士悉心指导下,在单位各位领导的关怀下,面向国家和行业重大需求,面向水利科技前沿,承担城市水文与水务工程的重要研究任务,随时准备着响应国家重大或突发任务需求,执行紧急攻关任务。

邵薇薇教高及研究团队成员依据前期调研数据提出的北京市城市副中心水循环调控方案,科学确定了副中心水系控制水位,保障了副中心的防洪安全,为副中心统筹生产、生活、生态三大空间,建设蓝绿交织、水城共融的生态城市提供了技术支撑。

邵薇薇教高及研究团队成员研究和发展了海绵机场建设理论,协助大兴机场开展了雨水管理系统运维提升,为机场水安全保障和水资源高效利用提供了关键技术支撑。

在南水北调后续工程高质量发展重大问题研究工作中,邵薇薇教高作为课题联系人和技术骨干与团队全力推进后续工程关键问题的研究,成果通过了南水北调工程专咨委的评审,为南水北调后续工程高质量发展提供了重要技术保障。

“海河‘23.7’流域性特大洪水,让我们难以忘却。”至今,回忆起那场暴雨洪涝灾害,邵薇薇教高深感痛惜。灾害后,她以高度责任感和使命感,连夜紧急行动,参与撰写并提交了关于加强特大暴雨山洪与城市内涝联防联控的建议等咨询报告。

针对长江中游经济带绿色发展中的水问题,连续奔赴武汉、南昌等城市与各相关单位调研,参与撰写并提交了关于长江中游城市群洪涝治理中规划-建设-管理的脱节问题与统筹防控的建议,为我国极端水文过程应对贡献了智慧。

投身科普  助力国家节水行动

“水资源蕴含着很多的知识,需要我们每个公民理解和运用,从而更好的节约和保护水资源。我就想利用我的专长和热爱,传播水资源常识,助力国家节水行动。”邵薇薇教高对水利科普无比热爱,并在科研工作之余,长期从事水资源科普相关工作。

为了拓展科普宣传,邵薇薇教高作为主创团队成员,参与了流域水循环模拟与调控国家重点实验室《惜水爱水·保护水质》科普视频的制作,并在2021年全国科技活动周发布,科普成果获得了广泛的关注和认可。

“校园是我进行科普的主要方向之一。”邵薇薇教高锁定教师学生群体,加大对节水科普宣传。

作为受邀科普专家,邵薇薇教高参与了由水利部和教育部组织的全国节水辅导员培训活动,为来自不同地区近百名中小学教师讲授了中国水资源的现状、危机与应对。“这些教师作为各学校的节水辅导员,通过为他们讲解,辐射带动了其所在学校更为广泛的节水宣传教育活动,增强了青少年的节水意识。”邵薇薇教高说。

邵薇薇教高还参加了首都师范大学实验小学的科普讲堂活动,为多个班级的小学生讲授水资源科普知识,为小朋友们介绍了水的来源和形式、水循环的过程和当前我国水资源形势及日常生活节水技巧等,使小朋友们开阔了眼界,增加了知识。

此外,邵薇薇教高还参加了北京工业大学等高校的水利前沿知识科普讲座的授课,为多个专业的大学生们介绍了当前城市水安全保障及城市洪涝灾害评估等方面的前沿理论和先进技术。并为法国、巴基斯坦等国家来本单位进行短期交流访问的留学生们进行授课,为他们介绍了当前城市水文的研究进展及常用的模型工具及分析方法。

面向水资源节约保护和高效利用、水生态环境持续健康发展,立足发展水利新质生产力、推进水利高质量发展,作为奋斗者还有很多事情要做。

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