探究當(dāng)代水工環(huán)地質(zhì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

謝 騰

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

在學(xué)術(shù)研究的過(guò)程之中相關(guān)的學(xué)者將水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)合稱為水工環(huán)，其是地學(xué)研究的重要組成部分之一。水工環(huán)其研究?jī)?nèi)容主要可以劃分為三個(gè)部分：一是研究地下水資源的形成過(guò)程，其運(yùn)動(dòng)方式和機(jī)理及在地球上的分布情況以及如何合理的對(duì)地下水資源進(jìn)行利用；二是研究巖土存在的地質(zhì)性質(zhì)，其在一定的工程力的作用下會(huì)發(fā)生的地質(zhì)作用，對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行勘探的理論和技術(shù)方法，深入的了解一定區(qū)域和環(huán)境內(nèi)的地質(zhì)條件；三是研究研究自然界之中存在的各種地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題和各種地質(zhì)現(xiàn)象，深入的研究全球環(huán)境變化對(duì)地球地質(zhì)條件的影響，全球的生態(tài)地質(zhì)和地質(zhì)環(huán)境的修復(fù)[1]。

1 水工環(huán)地質(zhì)研究的現(xiàn)狀

1.1 工程地質(zhì)研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)20世紀(jì)20年代工程地質(zhì)學(xué)從地質(zhì)學(xué)學(xué)科之中分離出來(lái)，經(jīng)過(guò)接近100年的的發(fā)展，其已經(jīng)成為了一門具有深厚理論支撐，研究面廣泛，同人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)緊密聯(lián)系，擁有多個(gè)分支學(xué)科的地學(xué)學(xué)科，其顯著的特點(diǎn)是具有非常強(qiáng)的應(yīng)用性?，F(xiàn)階段工程地質(zhì)學(xué)已經(jīng)成為了一門獨(dú)立完整且成體系的學(xué)科，其在各個(gè)學(xué)科構(gòu)成之中占據(jù)重要的地位。我國(guó)在改革開(kāi)放之后隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加速，這一學(xué)科也迎來(lái)了快速發(fā)展的一個(gè)階段，我國(guó)相關(guān)的研究人員積極的引入國(guó)外學(xué)術(shù)界取得的一系列全新的研究成果，在此基礎(chǔ)上依據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展以及科學(xué)體系的實(shí)際需要構(gòu)建了具有中國(guó)特色的工程地質(zhì)學(xué)理論技術(shù)體系，為我國(guó)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

現(xiàn)階段隨著人們對(duì)工程地質(zhì)學(xué)研究的深入，其在能源開(kāi)采，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)、城市建設(shè)、交通線路規(guī)劃設(shè)計(jì)，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警和防治等多個(gè)方面都發(fā)揮了非常重要的作用。工程地質(zhì)學(xué)在發(fā)展的過(guò)程之中積極的吸收和引用了其他學(xué)科最新的發(fā)展成果，將系統(tǒng)論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)等全新的學(xué)術(shù)成果有效的滲透和整合到自身的學(xué)術(shù)體系之中，使工程地質(zhì)學(xué)這門傳統(tǒng)的學(xué)科始終生機(jī)勃勃，煥發(fā)著青春活力。當(dāng)前階段這一學(xué)科以巖體工程特性和巖體工程地質(zhì)力學(xué)為研究起點(diǎn)，延伸到了研究區(qū)域工程地質(zhì)和區(qū)域工程地殼穩(wěn)定性，再擴(kuò)展到研究環(huán)境工程地質(zhì)和各種類型的地質(zhì)災(zāi)害?，F(xiàn)代科學(xué)之中不斷產(chǎn)生的新理論，新技術(shù)不斷的在工程地質(zhì)學(xué)之中得到實(shí)踐，其也有效的擴(kuò)大了工程地質(zhì)學(xué)的研究范圍，推動(dòng)了學(xué)科的發(fā)展。

1.2 環(huán)境工程地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害研究

現(xiàn)代工程地質(zhì)學(xué)的一個(gè)重要分支就是環(huán)境工程地質(zhì)，其研究的主要內(nèi)容是由于人類在社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程之中的一系列行為導(dǎo)致一定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)危害人類或人類工程地質(zhì)現(xiàn)象和導(dǎo)致這一現(xiàn)象的機(jī)制和條件以及對(duì)這種現(xiàn)象的預(yù)防和治理。從地質(zhì)災(zāi)害的角度出發(fā)環(huán)境工程地質(zhì)其研究的對(duì)象是地面沉降、土地塌陷、土地荒漠化、泥石流等多種因人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)而導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害。近十年來(lái)環(huán)境工程地質(zhì)的研究取得了豐碩的成果，對(duì)各種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害都展開(kāi)了全面有效的研究，為人類在生產(chǎn)建設(shè)的過(guò)程之中有效的避免和防治此類地質(zhì)災(zāi)害奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我國(guó)在1989年召開(kāi)的全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治會(huì)議時(shí)成立了地質(zhì)災(zāi)害研究會(huì)，其主要成員為我國(guó)著名的工程地質(zhì)學(xué)家，該學(xué)會(huì)在1990年成功的創(chuàng)辦了相關(guān)的學(xué)報(bào)，有效的促進(jìn)了對(duì)我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的研究。我國(guó)的工程地質(zhì)學(xué)家在該學(xué)報(bào)上就現(xiàn)階段常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害的分類、各種不同類型的地質(zhì)災(zāi)害形成的規(guī)律及機(jī)制、對(duì)各種地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防的手段、控制和防治各種地質(zhì)災(zāi)害的措施和手段進(jìn)行了全面深入的交流。上世紀(jì)90年代學(xué)會(huì)組織相關(guān)專家編制出版了我國(guó)地質(zhì)類型災(zāi)害圖，相關(guān)的專家出版了這一領(lǐng)域的權(quán)威專著。我國(guó)近年來(lái)在環(huán)境工程地質(zhì)之中取得的一系列研究成果，確立了這一學(xué)科在國(guó)際上處于領(lǐng)先的水平。

1.3 特殊土質(zhì)結(jié)構(gòu)及其工程特性研究

在工程地質(zhì)的研究之中特殊土主要指工程地質(zhì)性質(zhì)存在顯著特殊性的土質(zhì)，常見(jiàn)的如紅黏土、淤泥土、凍土等。這些土質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)都具有自身的獨(dú)特性，導(dǎo)致其在工程建設(shè)的過(guò)程之中受到工程力的作用時(shí)呈現(xiàn)了完全不一樣的地質(zhì)變化。在過(guò)去的一段時(shí)間里我國(guó)相關(guān)的科學(xué)家對(duì)特殊的土質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的分類，根據(jù)每一類的特點(diǎn)進(jìn)行了深入的研究，明確了各種特殊土質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，基本物質(zhì)構(gòu)成，受力特性以及在工程建筑的過(guò)程之中如何使其滿足建筑穩(wěn)定性的需要。

1.4 工程地質(zhì)勘探理論及技術(shù)方法

在工程建設(shè)的過(guò)程之中首先需要依據(jù)工程地質(zhì)學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)建設(shè)的環(huán)境進(jìn)行地質(zhì)勘探。

在工程建筑建設(shè)的過(guò)程之中待建建筑物同周邊的環(huán)境存在著一定的相互制約和相互作用的關(guān)系，只有借助工程地質(zhì)學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行深入全面的地質(zhì)勘探才能夠明確兩者之間互相影響和制約的具體內(nèi)容，為此后的建筑物建設(shè)奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段在工程地質(zhì)勘測(cè)的過(guò)程之中采用了一系列的新技術(shù)例如遙感技術(shù)，各種全新的鉆探勘測(cè)技術(shù)，地球物理成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)。這些新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提升地質(zhì)勘探的準(zhǔn)確性，擴(kuò)大工程地質(zhì)學(xué)在工程建設(shè)之中的應(yīng)用范圍起到了良好的助力作用。

2 水工環(huán)研究的趨勢(shì)展望

2.1 水工環(huán)重點(diǎn)研究領(lǐng)域

依據(jù)當(dāng)前階段我國(guó)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的實(shí)際需要，水工環(huán)學(xué)科在未來(lái)一段時(shí)間的研究重點(diǎn)為兩個(gè)方面：一是地下水資源的調(diào)查，其主要內(nèi)容為對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段的地下水資源進(jìn)行保護(hù)和管理并對(duì)水質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。我國(guó)人均水資源占有量?jī)H為世界平均人均水資源占有量的四分之一，再結(jié)合水資源分布不均勻和開(kāi)發(fā)利用等問(wèn)題，我國(guó)華北、西北等北方地區(qū)都嚴(yán)重缺乏水資源。經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的過(guò)程之中對(duì)地下水資源的依賴程度較高，合理的開(kāi)發(fā)利用地下水資源是保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)良好發(fā)展的一個(gè)重要因素；二是深入研究沿海地區(qū)地質(zhì)綜合環(huán)境。我國(guó)的人口大部分集中在沿海地區(qū)，這一地區(qū)人類的社會(huì)發(fā)展建設(shè)工程數(shù)量眾多，導(dǎo)致這一區(qū)域之中的地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜。深入的研究這一區(qū)域的綜合地質(zhì)環(huán)境對(duì)于構(gòu)建這一地區(qū)的未來(lái)發(fā)展規(guī)劃具有非常重要的意義。此外現(xiàn)階段我國(guó)沿海存在諸多的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題例如地面沉降、湖泊淤積等，深入的研究這一區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境對(duì)于解決和改善存在的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題具有非常積極的意義。

2.2 水工環(huán)未來(lái)研究方向

水工環(huán)是一門應(yīng)用實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，其未來(lái)的研究方向?qū)嵸|(zhì)上同人類進(jìn)行社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的實(shí)際需要有著密切的聯(lián)系。深入的總結(jié)和歸納水工環(huán)學(xué)科已經(jīng)取得的研究成果和人類在現(xiàn)階段的工程建設(shè)的過(guò)程之中遇到的問(wèn)題可以明確未來(lái)一段時(shí)間水工環(huán)的研究方向主要集中在以下幾個(gè)方面：一是對(duì)于崩滑地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)制和預(yù)測(cè)理論的研究。這一方向的研究以系統(tǒng)工程和信息工程基礎(chǔ)理論為依據(jù)，充分的考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化時(shí)散發(fā)出的各種信息，采用信息工程理論對(duì)散發(fā)出的信息進(jìn)行有效的加工進(jìn)而構(gòu)建一套有效的災(zāi)害預(yù)警體制。二是地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)和防治理論以及對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生過(guò)程的模擬及控制。在研究這一問(wèn)題過(guò)程之中其關(guān)鍵是對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的三維描述，依據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型從數(shù)學(xué)和力的關(guān)系上對(duì)災(zāi)害的發(fā)生過(guò)程進(jìn)行有效的模擬，其研究的重難點(diǎn)是模擬的過(guò)程之中采用的數(shù)學(xué)和力學(xué)算法，以及對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。