2020年10月14日，国际著名水文学期刊Journal of Hydrology(SCI一区，TOP期刊)在线发表了西南大学地理科学学院、岩溶环境重庆市重点实验室在站博士后李计研究小组的最新科研成果，其合作导师为袁道先院士和蒋勇军教授。

一般来说，岩溶地区隧道开挖会影响当地自然岩溶水文过程和径流循环规律，导致地表水渗漏，地下暗河干涸甚至断流，以及其他诸如岩溶塌陷，隧道涌水突水等严重的生态环境问题。以本文研究区为例，重庆中梁山岩溶槽谷区，这里地形狭长，总体上表现为三山夹两槽的地势和地貌特征，区内隧道分布密集，在仅12平方公里的范围内有3条隧道，平均间距约2公里。根据之前的在研究区进行的流域调查，结果表明这些隧道已经对当地的岩溶水系统和生态环境产生了严重的影响。因此有必要针对岩溶地区隧道开挖的水文效应进行分析和评估。

本研究提出了一种结构和参数相对简单的、基于物理意义的、全分布式岩溶隧道水文模型，即Karst Tunnel Hydrological Model (KTHM)。相比于其他常用的分布式水文模型，该模型KTHM结构较为简单，其中模型地下汇流模块仅分为两层:包括表层岩溶带汇流和地下河系统汇流。这种简单的模型结构使得仅用少量的水文地质资料就可以建立岩溶地区的分布式水文模型。在模型的结构中，隧道模块是一个特别设计的子模块，用来量化隧道水文效应对地下河出口水量的影响。如果关闭隧道子模块，则该模型变为Karst Hydrological Model (KHM)，可用于其他无隧道的岩溶流域水文模拟研究。图1为该KTHM模型设计思路图。

本研究通过在重庆中梁山岩溶槽谷地区20场径流过程以及两场年径流过程的模拟验证，基于KTHM模型的岩溶水文模拟效果优于KHM，说明在模型中设计的隧道子模块是有效的和必要的。通过计算这两个模型（KHM和KTHM）模拟径流量的差异，其代表了隧道工程对于研究区内地下河出口水量的影响，即本研究所指的隧道水文效应。研究区内隧道工程对不同的径流量影响的敏感性顺序为：枯季径流水量>正常径流水量>年际径流总量>洪峰流量>洪水总量。

该论文在线发表链接为：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125639

图1 KTHM模型设计思路图

另外，10月28日李计研究小组关于城市化水文过程模拟的最新科研成果在线发表在国际著名农林科学期刊Catena(SCI一区，TOP期刊)。

城市化，特别是土地利用格局的变化，对岩溶流域的自然洪水事件影响很大。城市化过程中的建筑面积的增加会大大增加不透水面积，改变地表径流的时空格局和水平衡条件，导致降雨入渗减少而形成快速的地表径流，这些地表径流容易诱发严重的内涝灾害。因此，需要对城市化进程中土地利用方式变化对于当地岩溶水文过程的影响进行定量模拟和评估，可为区域防洪减灾非工程措施方面提供重要的理论指导。

本文选取西南地区重庆南山老龙洞岩溶流域为例，进行了城市化对岩溶地区洪水事件和年径流的影响分析。本研究提出了一种基于物理意义的全分布式岩溶水文模型，即改进的岩溶-流溪河（IKL）模型，用于模拟和预报城市化影响下的岩溶洪水事件。该IKL模型是在岩溶-流溪河(KL)模型的基础上进行结构和功能的改进而来的。主要改进之处体现在增加了表层岩溶带中径流生成算法和地下河汇流模块。从两个模型的洪水模拟效果以及评价指标来看，IKL模型的岩溶洪水模拟结果远优于KL模型：其中确定性系数、相关系数和水平衡系数的平均值分别提高了23%、23%和26%，而相对过程误差、洪峰流量相对误差和峰现时间差分别降低了21%、22%和3小时，证实了本研究对于KL模型的改进是有效和可行的。因此，本文基于4种极端土地利用情景，利用改进后的IKL模型模拟了城市化影响下的岩溶洪水事件和年径流，并预测了城市化影响下的未来的岩溶洪水事件和年径流(图2)。包括预测了2030年、2040年和2050年的未来径流总量。

本研究还利用改进后的IKL模型来定量分析研究区域内建成区面积与洪水灾害之间的相关关系。结果表明，当研究区内建成区土地面积占流域总面积的45%，即城市化比例系数为45%，地下河入口处的水量超过其极限排水量，则研究区内可能出现内涝灾害。

该论文在线发表链接为：https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104990

上述研究成果主要得到重庆市岩溶环境重点实验室开放性课题项目(Cqk201801)，中央高校基础科研专项基金(XDJK2019C017)，国家博士后基金(2019M653316)，以及国家重点研究开发项目(2016 YFC0502306)等的大力支持。

图2重庆南山老龙洞流域不同土地利用情景设置