北京“最美科技工作人员”黄绵松:装点山河
如今,这一掷地有声的话语已化为了京华大地上的生动实践。首创环保集团智慧环保事业部总经理黄绵松无疑是实践者的代表。过去十多年里,他一直奋战在环保事业一线,致力于让水更清、让天更蓝——
他研发的堆石混凝土实施工程技术,带动了节能低碳筑坝技术的跨越发展;主持建设的水弹性城市,成为国内外争相学习参考的“样板”;开发的生态智慧运营平台,将水环境资产管起来,有效地推动了环保行业的精细化、智能化管理……
发表论文70余篇,出版专著2部,编写国家、行业及区域标准10部,授权专利8项……这些科研成果为他多年的努力写下注脚。前不久,他又在北京市委宣传部、市科协等部门联合开展的遴选活动中荣获2023年北京“最美科技工作人员”称号。
“前面是滚滚的江水,身后是灯火辉煌,我们的生活就是这样,战斗着奔向前方。”这是清华大学水利系的系歌。尽管毕业多年,这几句歌词,黄绵松一直熟记于心。“我和团队将继续向前奔涌,让绿水青山颜值更高,让金山银山成色更足,为我们的万里河山再添锦绣。”
顾名思义,这座15米高的大坝里的确藏着一块心形的石头。但字面之下还别有深意,这座坝是黄绵松参与研发的堆石混凝土实施工程技术第一次走出实验室的成果,凝聚了他和团队的无数心血。
堆石混凝土实施工程技术,是指将大粒径的块石直接堆放入仓,然后从堆石体的表面浇筑无需任何振捣的专用自密实混凝土,并利用其高流动性、高穿透性的特点,依靠自重完全填充堆石的空隙,从而形成完整的大体积混凝土。黄绵松将“自密实混凝土”比作“大米粥”,“整一个完整的过程,就是把熬得很黏糊的大米粥灌到石头里,封住石头缝。这种技术形成的混凝土,突破了以往混凝土对石块大小的限制。”
要理解这一点,还要从混凝土的构成和制备说起。黄绵松说,混凝土一般是由水泥、砂、石和水所组成。在新技术研发之前,混凝土中石块直径最大不超过15厘米,这是受制备工艺重要一环——搅拌所限,“石头再大,搅拌机就搅拌不动了。”而石头又是原材料中“性价比”最高的一种:最便宜,碳排放也低。“所以大家都希望混凝土中石头用得越多越好,但是一直没找到好的技术路径,不知道该怎么去实现。”
“能不能直接放弃搅拌的工艺?不用搅拌,又有什么好办法让混凝土的这些原料均匀混合呢?”黄绵松带着这样的疑问,在清华大学水利系教授安雪晖那里寻找到了“自密实混凝土”这个答案。安雪晖此前曾在日本东京大学工学部任教,多年扎根于混凝土的科学研究与应用实践。
20世纪80年代,日本东京大学罔村甫教授研究室率先提出“自密实混凝土”的概念并研制成功,之后,这一技术在日本、美国、英国等国家普遍的使用,在许多重大工程里都取得了良好的效果。自密实混凝土所占比重甚至成为了衡量一个国家混凝土行业技术水平高低的重要标志。
我国对自密实混凝土的研究与应用始于上世纪90年代初。但将自密实混凝土用于堆石混凝土研发中,黄绵松所在的团队是第一个。“自密实混凝土本身是一种混凝土,里面是有骨料的,所以我们既得保证它能流下去,还得让它分布均匀。”说到这里,黄绵松修正了之前的说法,“我们更应该称其为具有高自密实性能的混凝土,因为它比之前用于房屋建设中的自密实混凝土的要求更高。”
踏荒野、住窝棚,经过上百次的设计、试验,低碳环保型堆石混凝土技术渐具雏形——综合实验室结果及施工便利等因素考虑,团队认为,石块直径在30厘米至50厘米为宜。
2005年,这项技术首次走出实验室来到工地,跨出的这一大步让黄绵松有些措手不及。“当时市面上根本找不到30厘米大小的石头,因为大家都用不到。”辗转多处,团队才找到了砂石骨料的原材料厂家,求购了尚未被破碎的原始石料。
实际浇注时,问题又来了,“‘大米粥’是流动的液体,一浇到石头上会对周边模板产生非常大的侧压力,这个压力常常会把模板冲垮,最后搞得混凝土流得到处都是。”十几年过去,对当时的狼狈,黄绵松记忆犹新。“第一次从实验室出来,又是新生事物,一开始,类似的突发状况简直让我们应接不暇。”
为减少热胀冷缩对混凝土的影响,浇筑大多在晚上完成。“浇筑的时候我们得全程盯着,浇筑完一批就赶紧趁着运混凝土的时间睡上一觉,最多也就能睡上一两个小时。”20多天的工期里,一块心形石头的出现为高强度的单调生活增添了一丝浪漫。“当时发现的时候,我特意拿数码相机拍了照,本来想把石头清理出去,后来一想,这块石头代表着我们的心,就把它给混浇进坝里了。”黄绵松在心中默默给大坝起了个诗意的名字:“有心的坝”。
之后近十年里,黄绵松不断推动着这一技术体系的规范和完善;技术的成熟,也直接带动了国内外节能低碳筑坝技术的跨越式发展。这项成果还被潘家铮、马洪琪等10多位院士评价为“混凝土筑坝方法的重大创新,成果达到国际领先水平”,并被列入《国家鼓励的循环经济技术、工艺和设备名录》《国家重点低碳技术目录》等推广名录。目前,这项技术已应用于国内外165个工程,其中最大的坝高达90米,实现直接经济效益超4.5亿元,降低碳排放170万吨,节约了17.1万吨标准煤。
一句俗语,道出了多年前西海固地区黄沙漫天、缺水少雨的恶劣天气和贫苦环境。1972年,西海固被联合国粮食开发署认定为世界上22个“最不适宜人类生存的地区”之一。
距此200多公里之外的吴忠是黄绵松的故乡,同样缺水的环境给他的人生刻上了深深的印记,这种对水的渴望甚至直接影响了他的人生选择。在填报大学志愿时,他几乎没怎么犹豫,就选择了清华大学水利系。“当时就觉得我们宁夏实在太需要水了,需要建设更多的水利设施。”当时的黄绵松也不会想到,未来某一天,他真的有机会再次回到宁夏,将童年时的梦想变为现实。
2016年,西海固的“固”——固原跻身全国第二批水弹性城市建设试点名单。彼时,黄绵松刚向自己发出人生的新挑战:走出学校的研究中心来到企业。“之前我们建大坝也好,做挡墙也好,都是在一个点上不断深入、不断精进,这个点是城市水系统水源供给的重要一环。”黄绵松说,当时,关于水环境综合治理的政策频频出台,激发了他内心新的渴望。“在一个点上打磨了十多年后,我很想跳到更大的面上,以更系统化、更全面的视角来看看还能不能做一些与水相关的工作。”
将固原打造成水弹性城市,是黄绵松来到新领域后接过的首张“试卷”。这张“试卷”题目刁钻。黄绵松还记得刚到固原时的“触目惊心”:城市极度缺水,而能见到的水又几乎都是黑臭水。有固原“母亲河”之称的清水河水质严重超标,达到劣五类,常年穿城而过。“一下雨,黑乎乎的水像墨汁一样往河里淌,但是比墨汁臭多了。”这一现状与“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”的水弹性城市建设目标隔了十万八千里。
要把城市建成会吸水的“海绵”,就要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系,也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。“我们大家都希望能让更多的雨水留存下来。”黄绵松以目标为导向,降低绿化带,打造下沉式绿地公园,既留住了雨水,也节约了绿化浇灌用水;建设调蓄池,让雨水在城市中流动起来;打造海绵公园,使被垃圾坑占用的河沟重见天日……与此同时,团队也在向黑臭水体开刀。
作为“试卷”的主作答,黄绵松忙得团团转。技术有问题了,他得带团队攻关;工程建设遇卡点了,他得想办法……最多的时候,30多个工地在同时开工。那些日子里,黄绵松每天围着一个个工地打转,看技术细节是否落地,看建设进度是不是正常。一次在工地转悠半天了,黄绵松才发觉脚有点儿冷飕飕的,低头一看,两只脚上,一只是布鞋,一只是网鞋。
“非常感谢家里人的支持和理解。”回望一心扑在固原的那三年,黄绵松对家人充满歉疚。建设初期,他的第二个孩子刚刚出生。为了不缺席孩子的成长,黄绵松尽量每周末回一次北京。当年,从固原到北京没有直飞航班,他只能在周五下班后马不停蹄地赶往银川或是西安,每次辗转到家都已是第二天凌晨两三点;而到了周日晚上,同样的行程还要反向上演一次。家里人心疼他,这样奔波的周末只持续了一个月。
黄绵松将对家人的歉疚化为了工作的动力,黄土地终究没有辜负游子的桑梓情。渐渐地,西海固的地变绿了、花变多了、水变清了、空气变好了。2022年,仅固原清水河湿地公园湿地鸟类就同比增加了4目8科29种,种类上升了72.5%,人们在这里还首次发现了极危物种青头潜鸭。
如今,徜徉在固原的大街小巷,一步一景,处处是鸟语花香。黄绵松发自内心地感到自豪,他计划着未来某一天,带两个孩子重返“故土”,骄傲地指给孩子们看,“爸爸不在你们身边的日子,干成了一件大事儿!”
“之前,我们要管理一个污水处理厂很简单,十来个人天天在厂子里面,啥东西也都在那儿,管理起来很方便。不过一旦放到一座城市的范围来看,人力就完全跟不上了。”黄绵松举例:城市水系统最末端还是传统的污水处理厂,前端则有排水管网、泵站、调蓄池、分散式污水处理设备等,还包括自然的河道、湿地,以及海绵城市建设中的植草沟、生物滞留设施、下沉式绿地等。“我们做过一个不完全统计,这里面涉及到的设施设备大概有900多种,如何让这些设备能听懂彼此之间的‘语言’,相互协作,为我们运营提供参考和数据,是新的挑战。”在黄绵松看来,传统的手段显然已没办法实现对这些资产设施的精细化管理,“要用数字赋能新环保”。
经过500多个日夜的调研,黄绵松带领团队创建了水环境资产管理技术体系,构建了“资产评定估计-分级维护-智慧管理”的全过程运营管理技术标准,为统一水务环保大市场奠定了基础。在平台内涝模型、调度模型等的支持下,技术人员还能够准确的通过预报的降雨强度,预测地面形成的径流大小,从而预测积水点,提前进行部署决策。
为搭建这个体系,黄绵松和团队没少做“逆行者”。“城市水系统的一些问题,在雨天最容易暴露。”黄绵松举例,比如下雨时,雨水会带着污水冲向河道,造成污染。“一下雨,大家都待在家里不出门,但我们是‘逆行者’,要顶着雨到各个地方踩点儿,看哪个管口会冒水,哪些地方会出现积水内涝。”
目前,该研究已经指导了20多个国家水弹性城市试点城市、示范城市和全国黑臭水体治理示范城市项目的运营管理,项目资产规模近500亿元;同时建成了包含100余万项资产、500余万条资产数据的全域尺度下的水环境资产数据库,综合节省运营维护成本10%至15%,极大的提升了环保行业的精细化、智能化管理上的水准。提到这一连串的数据,黄绵松语气中难掩自豪。
在顺义区杨镇焦各庄村,一处环境优美的围栏内布设了多个小型污水处理设备,水池旁边的管道可以连通到附近的村民家中。黄绵松说,与城市相比,农村污水处理面临着不一样的挑战:住房多为一家一户,较为分散,人口数量少且距离远;污水流量的波动起伏不明显。“这就要求我们更精准地确定污水处理场站的位置和规模,对污水处理技术进行更精准的选型。”此外,不同场站分布在不同的区域,有的旁边是水源,有的是农田,不一样的区域场站管理的要求也不一样。“基于农村污水处理的现状,加上运维资金的考量,我们的场站必须做到无人值守,用智慧化的手段来处理一系列难题。”
目前,黄绵松团队正在依据水环境资产管理技术体系,对北京市1200余座农村污水处理设备开展风险评估研究,建立农污设施风险评估指标体系,为后续农污设施动态风险管理与预警,实现农污设施风险预判、分级运营提供支撑。
回首自己的从业历程,黄绵松一直在拓展着人生的新赛道。“我原来学的是水利水电工程,后来的工作涉及水利、市政、环保、园林等多个专业;做了智慧化之后,又开始学着以技术人员的方式来思考问题。”最近,他又跨行到了“经济”领域,“我们都知道‘绿水青山就是金山银山’,但如何将‘绿水青山’变为‘金山银山’,也就是让生态产品完成价值实现,还要不断总结经验。我们还有非常长的路要走。”新的赛道势必带来新的挑战。但面对这些未知和挑战,黄绵松兴致勃勃、乐此不疲。