謝 騰

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

在學術(shù)研究的過程之中相關(guān)的學者將水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)合稱為水工環(huán)，其是地學研究的重要組成部分之一。水工環(huán)其研究內(nèi)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(zhì)性質(zhì)，其在一定的工程力的作用下會發(fā)生的地質(zhì)作用，對地質(zhì)條件進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)害問題和各種地質(zhì)現(xiàn)象，深入的研究全球環(huán)境變化對地球地質(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20世紀20年代工程地質(zhì)學從地質(zhì)學學科之中分離出來，經(jīng)過接近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，同人類的社會經(jīng)濟建設(shè)緊密聯(lián)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(yīng)用性?，F(xiàn)階段工程地質(zhì)學已經(jīng)成為了一門獨立完整且成體系的學科，其在各個學科構(gòu)成之中占據(jù)重要的地位。我國在改革開放之后隨著社會經(jīng)濟建設(shè)的加速，這一學科也迎來了快速發(fā)展的一個階段，我國相關(guān)的研究人員積極的引入國外學術(shù)界取得的一系列全新的研究成果，在此基礎(chǔ)上依據(jù)我國經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展以及科學體系的實際需要構(gòu)建了具有中國特色的工程地質(zhì)學理論技術(shù)體系，為我國社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)[2]。

現(xiàn)階段隨著人們對工程地質(zhì)學研究的深入，其在能源開采，礦產(chǎn)資源開發(fā)、城市建設(shè)、交通線路規(guī)劃設(shè)計，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警和防治等多個方面都發(fā)揮了非常重要的作用。工程地質(zhì)學在發(fā)展的過程之中積極的吸收和引用了其他學科最新的發(fā)展成果，將系統(tǒng)論、信息論、耗散結(jié)構(gòu)等全新的學術(shù)成果有效的滲透和整合到自身的學術(shù)體系之中，使工程地質(zhì)學這門傳統(tǒng)的學科始終生機勃勃，煥發(fā)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(zhì)力學為研究起點，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)學之中得到實踐，其也有效的擴大了工程地質(zhì)學的研究范圍，推動了學科的發(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)學的一個重要分支就是環(huán)境工程地質(zhì)，其研究的主要內(nèi)容是由于人類在社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)過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)象的機制和條件以及對這種現(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(jīng)濟建設(shè)而導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害。近十年來環(huán)境工程地質(zhì)的研究取得了豐碩的成果，對各種常見的地質(zhì)災(zāi)害都展開了全面有效的研究，為人類在生產(chǎn)建設(shè)的過程之中有效的避免和防治此類地質(zhì)災(zāi)害奠定了堅實的基礎(chǔ)。我國在1989年召開的全國地質(zhì)災(zāi)害防治會議時成立了地質(zhì)災(zāi)害研究會，其主要成員為我國著名的工程地質(zhì)學家，該學會在1990年成功的創(chuàng)辦了相關(guān)的學報，有效的促進了對我國地質(zhì)災(zāi)害的研究。我國的工程地質(zhì)學家在該學報上就現(xiàn)階段常見的地質(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)律及機制、對各種地質(zhì)災(zāi)害進行有效預(yù)防的手段、控制和防治各種地質(zhì)災(zāi)害的措施和手段進行了全面深入的交流。上世紀90年代學會組織相關(guān)專家編制出版了我國地質(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。我國近年來在環(huán)境工程地質(zhì)之中取得的一系列研究成果，確立了這一學科在國際上處于領(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)都具有自身的獨特性，導(dǎo)致其在工程建設(shè)的過程之中受到工程力的作用時呈現(xiàn)了完全不一樣的地質(zhì)變化。在過去的一段時間里我國相關(guān)的科學家對特殊的土質(zhì)進行了詳細的分類，根據(jù)每一類的特點進行了深入的研究，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)的過程之中首先需要依據(jù)工程地質(zhì)學的相關(guān)知識對建設(shè)的環(huán)境進行地質(zhì)勘探。

在工程建筑建設(shè)的過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)學的相關(guān)知識進行深入全面的地質(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)勘測的過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技術(shù)，地球物理成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)、計算機技術(shù)。這些新技術(shù)的應(yīng)用對于提升地質(zhì)勘探的準確性，擴大工程地質(zhì)學在工程建設(shè)之中的應(yīng)用范圍起到了良好的助力作用。

2 水工環(huán)研究的趨勢展望

2.1 水工環(huán)重點研究領(lǐng)域

依據(jù)當前階段我國社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)的實際需要，水工環(huán)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(diào)查，其主要內(nèi)容為對我國現(xiàn)階段的地下水資源進行保護和管理并對水質(zhì)質(zhì)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(jié)合水資源分布不均勻和開發(fā)利用等問題，我國華北、西北等北方地區(qū)都嚴重缺乏水資源。經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的過程之中對地下水資源的依賴程度較高，合理的開發(fā)利用地下水資源是保證我國經(jīng)濟持續(xù)良好發(fā)展的一個重要因素；二是深入研究沿海地區(qū)地質(zhì)綜合環(huán)境。我國的人口大部分集中在沿海地區(qū)，這一地區(qū)人類的社會發(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)境對于構(gòu)建這一地區(qū)的未來發(fā)展規(guī)劃具有非常重要的意義。此外現(xiàn)階段我國沿海存在諸多的地質(zhì)環(huán)境問題例如地面沉降、湖泊淤積等，深入的研究這一區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境對于解決和改善存在的地質(zhì)環(huán)境問題具有非常積極的意義。

2.2 水工環(huán)未來研究方向

水工環(huán)是一門應(yīng)用實踐性極強的學科，其未來的研究方向?qū)嵸|(zhì)上同人類進行社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)的實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)的過程之中遇到的問題可以明確未來一段時間水工環(huán)的研究方向主要集中在以下幾個方面：一是對于崩滑地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機制和預(yù)測理論的研究。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)生變化時散發(fā)出的各種信息，采用信息工程理論對散發(fā)出的信息進行有效的加工進而構(gòu)建一套有效的災(zāi)害預(yù)警體制。二是地質(zhì)災(zāi)害評價和防治理論以及對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生過程的模擬及控制。在研究這一問題過程之中其關(guān)鍵是對復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行有效的三維描述，依據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型從數(shù)學和力的關(guān)系上對災(zāi)害的發(fā)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(shù)學和力學算法，以及對相關(guān)數(shù)據(jù)進行保存處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。