探究當代水工環地質現狀及發展趨勢

謝 騰

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

在學術研究的過程之中相關的學者將水文地質、工程地質、環境地質合稱為水工環，其是地學研究的重要組成部分之一。水工環其研究內容主要可以劃分為三個部分：一是研究地下水資源的形成過程，其運動方式和機理及在地球上的分布情況以及如何合理的對地下水資源進行利用；二是研究巖土存在的地質性質，其在一定的工程力的作用下會發生的地質作用，對地質條件進行勘探的理論和技術方法，深入的了解一定區域和環境內的地質條件；三是研究研究自然界之中存在的各種地質災害問題和各種地質現象，深入的研究全球環境變化對地球地質條件的影響，全球的生態地質和地質環境的修復[1]。

1 水工環地質研究的現狀

1.1 工程地質研究現狀

上世紀20世紀20年代工程地質學從地質學學科之中分離出來，經過接近100年的的發展，其已經成為了一門具有深厚理論支撐，研究面廣泛，同人類的社會經濟建設緊密聯系，擁有多個分支學科的地學學科，其顯著的特點是具有非常強的應用性。現階段工程地質學已經成為了一門獨立完整且成體系的學科，其在各個學科構成之中占據重要的地位。我國在改革開放之后隨著社會經濟建設的加速，這一學科也迎來了快速發展的一個階段，我國相關的研究人員積極的引入國外學術界取得的一系列全新的研究成果，在此基礎上依據我國經濟建設和社會發展以及科學體系的實際需要構建了具有中國特色的工程地質學理論技術體系，為我國社會發展和經濟建設奠定了堅實的基礎[2]。

現階段隨著人們對工程地質學研究的深入，其在能源開采，礦產資源開發、城市建設、交通線路規劃設計，地質災害預警和防治等多個方面都發揮了非常重要的作用。工程地質學在發展的過程之中積極的吸收和引用了其他學科最新的發展成果，將系統論、信息論、耗散結構等全新的學術成果有效的滲透和整合到自身的學術體系之中，使工程地質學這門傳統的學科始終生機勃勃，煥發著青春活力。當前階段這一學科以巖體工程特性和巖體工程地質力學為研究起點，延伸到了研究區域工程地質和區域工程地殼穩定性，再擴展到研究環境工程地質和各種類型的地質災害。現代科學之中不斷產生的新理論，新技術不斷的在工程地質學之中得到實踐，其也有效的擴大了工程地質學的研究范圍，推動了學科的發展。

1.2 環境工程地質和地質災害研究

現代工程地質學的一個重要分支就是環境工程地質，其研究的主要內容是由于人類在社會發展和經濟建設過程之中的一系列行為導致一定區域內出現危害人類或人類工程地質現象和導致這一現象的機制和條件以及對這種現象的預防和治理。從地質災害的角度出發環境工程地質其研究的對象是地面沉降、土地塌陷、土地荒漠化、泥石流等多種因人類社會經濟建設而導致的地質災害。近十年來環境工程地質的研究取得了豐碩的成果，對各種常見的地質災害都展開了全面有效的研究，為人類在生產建設的過程之中有效的避免和防治此類地質災害奠定了堅實的基礎。我國在1989年召開的全國地質災害防治會議時成立了地質災害研究會，其主要成員為我國著名的工程地質學家，該學會在1990年成功的創辦了相關的學報，有效的促進了對我國地質災害的研究。我國的工程地質學家在該學報上就現階段常見的地質災害的分類、各種不同類型的地質災害形成的規律及機制、對各種地質災害進行有效預防的手段、控制和防治各種地質災害的措施和手段進行了全面深入的交流。上世紀90年代學會組織相關專家編制出版了我國地質類型災害圖，相關的專家出版了這一領域的權威專著。我國近年來在環境工程地質之中取得的一系列研究成果，確立了這一學科在國際上處于領先的水平。

1.3 特殊土質結構及其工程特性研究

在工程地質的研究之中特殊土主要指工程地質性質存在顯著特殊性的土質，常見的如紅黏土、淤泥土、凍土等。這些土質的成分和結構都具有自身的獨特性，導致其在工程建設的過程之中受到工程力的作用時呈現了完全不一樣的地質變化。在過去的一段時間里我國相關的科學家對特殊的土質進行了詳細的分類，根據每一類的特點進行了深入的研究，明確了各種特殊土質的微觀結構，基本物質構成，受力特性以及在工程建筑的過程之中如何使其滿足建筑穩定性的需要。

1.4 工程地質勘探理論及技術方法

在工程建設的過程之中首先需要依據工程地質學的相關知識對建設的環境進行地質勘探。

在工程建筑建設的過程之中待建建筑物同周邊的環境存在著一定的相互制約和相互作用的關系，只有借助工程地質學的相關知識進行深入全面的地質勘探才能夠明確兩者之間互相影響和制約的具體內容，為此后的建筑物建設奠定基礎。現階段在工程地質勘測的過程之中采用了一系列的新技術例如遙感技術，各種全新的鉆探勘測技術，地球物理成像技術、圖像處理技術、計算機技術。這些新技術的應用對于提升地質勘探的準確性，擴大工程地質學在工程建設之中的應用范圍起到了良好的助力作用。

2 水工環研究的趨勢展望

2.1 水工環重點研究領域

依據當前階段我國社會發展和經濟建設的實際需要，水工環學科在未來一段時間的研究重點為兩個方面：一是地下水資源的調查，其主要內容為對我國現階段的地下水資源進行保護和管理并對水質質量進行評價。我國人均水資源占有量僅為世界平均人均水資源占有量的四分之一，再結合水資源分布不均勻和開發利用等問題，我國華北、西北等北方地區都嚴重缺乏水資源。經濟建設和社會發展的過程之中對地下水資源的依賴程度較高，合理的開發利用地下水資源是保證我國經濟持續良好發展的一個重要因素；二是深入研究沿海地區地質綜合環境。我國的人口大部分集中在沿海地區，這一地區人類的社會發展建設工程數量眾多，導致這一區域之中的地質環境較為復雜。深入的研究這一區域的綜合地質環境對于構建這一地區的未來發展規劃具有非常重要的意義。此外現階段我國沿海存在諸多的地質環境問題例如地面沉降、湖泊淤積等，深入的研究這一區域的地質環境對于解決和改善存在的地質環境問題具有非常積極的意義。

2.2 水工環未來研究方向

水工環是一門應用實踐性極強的學科，其未來的研究方向實質上同人類進行社會發展和經濟建設的實際需要有著密切的聯系。深入的總結和歸納水工環學科已經取得的研究成果和人類在現階段的工程建設的過程之中遇到的問題可以明確未來一段時間水工環的研究方向主要集中在以下幾個方面：一是對于崩滑地質災害發生機制和預測理論的研究。這一方向的研究以系統工程和信息工程基礎理論為依據，充分的考慮地質結構在發生變化時散發出的各種信息，采用信息工程理論對散發出的信息進行有效的加工進而構建一套有效的災害預警體制。二是地質災害評價和防治理論以及對地質災害發生過程的模擬及控制。在研究這一問題過程之中其關鍵是對復雜的地質結構進行有效的三維描述，依據地質結構模型從數學和力的關系上對災害的發生過程進行有效的模擬，其研究的重難點是模擬的過程之中采用的數學和力學算法，以及對相關數據進行保存處理的數據結構。