近日，由市地矿局南江地质队牵头，联合市勘测院及市交通规划研究院共同承担的重庆市技术创新与应用发展专项重点项目——《重庆主城“四山”复杂岩溶地区三维水文地质模型研究与应用》顺利结题，主管部门和专家组对项目成果给予了高度评价。项目成果为重庆主城“四山”地区的隧道工程建设提供了科学、精准的地质数据支持和决策依据，对于提升城市基础设施建设的安全性、高效性具有重大意义。
图1 结题验收汇报图
项目于2020年1月启动，项目组攻坚克难，不断突破技术瓶颈，最终实现既定目标，并取得了较为丰富的科研成果。完成研究成果报告及技术指南3份，发表核心及以上论文7篇（SCI 1篇）、出版专著1部、获专利3项（发明专利2项）、获软件著作权2项等。
图2 项目研究成果报告部分展示
图3 科研成果部分展示
项目通过收集整理已有成果资料，实地补充调查，创造性地总结概括出“四山”典型岩溶水系统的空间特性、“四山”隧道建成区岩溶水系统的改造和利用特征、隧道建设与隧址区生态环境破坏的耦合关系、复杂岩溶水系统破坏与交通规划建设的作用规律等研究成果，完成了理论模型的系统构建。
项目采用具有自主发明专利的山地城市三维地质建模方法，首次系统性构建了重庆“四山”地区精细的地质结构、水文地质、地下水位、隧道群等三维基础模型。同时将三维模型结果与专业水文数值模拟软件进行交互，开展多级次、小尺度、高精度的三维地下水数值模拟，精细刻画了中梁山典型地区地下水随交通建设的演变过程，实现了重庆主城“四山”地区地下空间的透明化。
图5 中梁山地下水三维模拟示意图
项目在透明“四山”的基础上，利用机器学习算法对“四山”地区拟建隧道进行了基于地质环境承载力的适应性评价，建立了适用于山地城市的规划隧道选址、建设及运营期间生态环境安全评价模式。
项目以集景三维数字城市平台为基础，进行重庆“四山”地质地理三维空间数据库建设与融合，实现了“四山”地区三维精细化地理、地质模型的搭建。结合山地城市特色的规划隧道选址、建设及运营期间生态环境安全评价算法，完善了三维模拟平台的地理、地质展示模型，实现了三维地理、地质模型的数据统一管理与实时查询，在平台三维空间下直接点选任意拟建隧道进出口，便可进行规划隧道的三维评价分析。
图6 规划C4线中梁山隧道的三维评价分析
图7 规划C4线中梁山隧道三维地质剖切图
项目选取中梁山两江段作为示范区，首次运用基于三维地质模型的“四山”隧道规划适应性分析评价体系以及三维可视化平台的隧道规划评价模块，对区内重庆2021—2035年规划隧道进行开发潜力评价分析，评价结果高效、直观。最终对“四山”地区进行了规划隧道开发潜力的适应性分区，划定了8处推荐廊道，为隧道工程选址提供了辅助决策的依据。
项目组还根据相关研究内容结合机器学习方法开展了地面塌陷早期识别、变化监测与临塌破坏等关键技术攻关，提高了岩溶地面塌陷的识别精度，多次成功预警地灾险情，守护人民群众生命财产安全。
图9 基于支持向量机算法（左）、随机森林算法（右）的地面塌陷易发程度平面图
该项目通过对复杂岩溶水系统和三维可视化技术的研究及应用，为隧道工程的选址、设计和施工提供了强有力的技术保障。不仅极力促进了超大城市的现代化治理进程，还显著提升了城市地质安全风险防控水平，为未来城市的可持续发展筑牢了坚实基础。
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撰稿：龚思宇 魏来
编辑：蒙 璐
编审：甘 源
审核：王 蓉
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