近日，我校喀斯特研究院李瑞研究员团队在水文学与地球科学领域TOP期刊《Journal of Hydrology》（中科院1区，IF=6.3）在线发表了题为“Development of a new surface sediment connectivity model based on network analysis and application to the Yeji River watershed in the karst region of southern China”的研究论文。该研究利用网络分析方法优化了传统泥沙连通性指数模型（IC），并基于中国南方典型喀斯特流域—野纪河流域石板塘水文站长系列高频实测泥沙数据进行了验证，证实了优化后模型的可靠性，从而发展了一种新的泥沙连通性指数模型SSCI。进一步基于新开发的SSCI模型，研究了流域泥沙输运动力学特征及作用机制。
泥沙连通性反映了泥沙从源到汇转移的潜力和过程。在众多评价方法中，由Borselli等人（2008）提出的IC指数模型因其简洁性和实用性而被广泛应用。然而，该方法通常仅使用单一的“阻力”因子表征地表对泥沙运动的阻碍作用，这在地形复杂的流域（例如喀斯特流域）可能产生较大偏差。此外，地表因子之间的复杂相互作用通常以等权的方式整合，这可能导致某些因子的影响被高估或低估。
野纪河流域连通性因子网络
鉴于此，本研究通过综合降雨侵蚀力（R）、植被（NDVI）、裸露岩石（D）、地表粗糙度（RI）及土壤厚度（T）等地表特征因子对IC模型进行了优化和验证，从而发展了一种新的泥沙连通性模型SSCI。研究显示，野纪河流域SSCI呈下降趋势，且流域南北部及出口附近区域SSCI显著较高，成为水土流失防治重点区。交叉滞后面板网络模型解析发现，NDVI、D、R、RI和T均对SSCI均存在稳定的预测关系。预期外影响（Out-EI）和预期内影响（In-EI）进一步解释了各因子之间的预测关系。R是SSCI的最强预测因子（Out-EI=1.080和1.433）。NDVI（IN-EI=1.388）和RI（IN-EI=0.929）是最有可能受R影响的因子。这表明，与其他因子相比，R增强了泥沙输移过程的复杂性，而NDVI和RI更显著地降低了泥沙的可达性。因此，应根据流域NDVI和RI的变化制定早期预防计划和实施干预策略。
野纪河流域交叉滞后面板网络
喀斯特区坡地二元水文地质结构示意图
该研究发展了一种适用于复杂流域的简单且可行的泥沙连通性建模方法，进一步丰富了流域水沙动力学理论和方法。
论文第一作者系李瑞研究员（通讯作者）指导的2023级自然地理学硕士生蔡飞杨。该项研究得到了国家自然科学基金项目（32572153；32360421）、贵州省自然科学基金重点项目（黔科合基础ZK-[2023]重点029）等的联合资助。
论文全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134505
