环境地质和环境工程地质

10.1　环境地质和环境工程地质

10.1.1　环境地质学的发展

环境地质是在20世纪60年代早期被提出来的，其认识各不相同。有从土的学科观点出发，有的包括社会和文化环境，有的还包括生态环境。但人们逐渐认识到只考虑自然因素和生物方面的因素是不全面的，还必须要考虑人为因素的作用。“环境地质是应用地质学、水文学、工程地质学、地球物理学和其他相关学科的原理，来研究一个地区的资源，如何为人类最大利益而得到发展。它是一门研究与人类有关的环境学科，它的研究不仅对科学家有益，而且对所有关心该地区发展的人们有用。”

世界进入了可持续发展的时代。从20世纪50年代开始，随着工业经济的快速发展，一系列污染事件发生，形成了第一轮环境问题。80年代，新一轮经济的快速发展使环境与发展的矛盾再次突出。随着人类工程和经济活动的规模和范围日益扩大从而引起了具有代表性的问题——环境地质问题，我们必须解决工程活动对地质环境的作用所产生的新问题，这就形成现代工程地质学的新分支——环境工程地质。国际交流与协作为环境工程地质的创立作了组织准备，对加速环境工程地质问题的研究起了重要推动作用。

1970年，国际地球科学联合会（IUGS）正式成立了“地球科学与人类”专业委员会；1972年，第24届国际地质大会将“城市与环境地质”列为第一专题；1979年，国际工程地质学会（IAEG）在波兰召开首次“人类工程活动对地质环境变化的影响”专题讨论会；1980年，在巴黎第26届国际地质大会上，国际工程地质协会一致通过了《国际工程地质协会关于参与解决环境问题的宣言》。《宣言》倡议所有从事工程地质和相邻学科的人员，在设计和修建任何工程时，不仅要注重工程设施的可能性及经济效益，而且必须考虑保护和合理利用环境问题，要求查明工程地质条件，并在空间、时间上进行定量的预测评价；要求开展以了解某些地区地质环境为目的的区域地质调查，编制世界性的分类环境工程地质图。环境工程地质问题的研究，在经过多次各种类型的与人类活动有关的地质灾害的教训、长期的思想孕育和组织准备后，已开始在全世界普遍开屣。《宣言》已成为现代工程地质学向环境工程地质学进军的时代标志，同时，也肯定了已有的环境工程地质问题。

1980年12月，在印度新德里召开的第四届国际工程地质大会上，关于环境评价与开发的工程地质研究论文达119篇。1992年12月，我国召开了第四届工程地质大会，区域环境工程地质等方面的论文占了1／3，古建筑与古文物保护的工程地质研究受到了极大重视。1994年9月，在葡萄牙里斯本举行了第七届环境工程地质大会，主要讨论了地质与灾害、工程地质与环境保护等问题。

我国于1982年召开了第一次全国环境工程地质学术讨论会，1987年在北京召开了“山区环境工程地质国际学术讨论会”。1989年11月在西安召开了第二次会议，在这次会议上对环境工程地质的概念、含义、目的、特点和它的研究地位等问题都进行了比较深入的探讨，对环境工程地质的理论研究有重要的指导意义。1995年6月26日—30日在河北正定，地矿部召开了“地学与人类生存、环境、自然灾害学术讨论会”。1995年9月，在兰州又召开了第三次全国环境工程地质会议，在会上对环境工程地质的学科特点问题，各方面的专家与学者都发表了很多学术见解，在某些方面取得了共识，同时也存在着不同的学术观点，这些共识和不同的学术观点对工程地质的学科发展将产生深远影响。1999年8月在哈尔滨举行了第四届全国环境工程地质会议，共同探讨了环境工程地质科学的发展，明确了21世纪人口、环境与发展的战略。

10.1.2　环境地质的概念

环境地质学是近20年来兴起的一门新兴科学，它是环境科学中的一个重要组成部分，是地质学科的一个分支，它应用地质学的理论和方法来研究地质环境的基本特性、功能和演变规律，研究人类活动与地质环境之间的相互作用、相互制约的关系，解决人类开发利用自然环境遇到的和可能引起的地质问题，探索在经济发展过程中合理利用和保护地质环境的途径。

1983年再版，由Michael　Allaly主编的《环境辞典》中，将“环境地质”一词定义为：应用地质数据和原理，解决人类占有或活动造成的问题（如矿物的采取、构造物的建造、地表侵蚀等）的地质评价。在我国，环境地质这一词的出现和使用较晚。

人类为了达到与自然协调发展的目的，就必须尊重和适应自然规律，根据地质环境特点进行人类工程建设，适度地改造自然，使其向良性方向发展，造福于人类。所谓环境地质，是研究人类活动与地质环境相互作用、相互制约的关系，用以解决人类开发利用自然环境所遇到的和可能引起的地质问题，探求防治对策，促使社会、经济的持续繁荣与地质环境保护的协调发展。环境地质学运用生态学的观点和时、空变化的观点进行研究，因此，国际上又有人把它定义为地质生态学，即把地质环境作为现代生态学研究的中心问题。

应当指出的是，地质环境与环境地质，是完全不同含义和性质的两个专用名词。地质环境仅指环境的空间实体，而环境地质则是人类与环境空间实体之间的关系，是以人—地质环境为研究对象的科学。也就是说，环境地质学的研究对象已经从传统地质学的范畴扩大到了自然环境与人类社会的相互作用，扩大到了高层次的人—地系统。

在地质环境中，人类进行的技术—经济活动与地质环境的相互作用是一个复杂的自然一技术系统。两者之间相互作用的特点，取决于地质环境的特点和工程技术活动类型。地质环境是按自然规律发展的，而人类的工程技术活动则是按技术经济规律进行的，所以，环境地质工作就要充分考虑这两者的特点，以及它们相互作用的结果。还要考虑自然—技术系统的空间范围界限，也就是要考虑人类的工程活动与地质环境相互作用可能影响的范围。因此，环境地质研究应以各种技术经济活动的长远效应，改变或影响地质环境变化的方向，探讨地质环境潜在的变化趋势、能力、效果等作为重要的工作内容，最终作出地质环境的科学评价，提出防治对策。要有针对性地，对于质量好的地质环境提出保护、预防措施，对于可能有潜在问题的地质环境提出预防、治理措施，对于质量较差的地质环境要提出限制、改进、治理措施，防患于未然。

环境地质学是研究由于人类活动所引起的一切地质现象。这些现象随着社会经济的发展和科学进步在不断扩大。就现阶段而言，人类的生产活动主要可引起以下几方面的地质作用。

①人为的剥蚀地质作用。主要有矿山剥离盖层、工程挖掘土石、农业平整土地等。人工对大自然的剥蚀作用，其速率和强度有时大于天然剥蚀作用。

②人类的搬运地质作用。人类为了开发和利用自然资源，为了某项经济活动，每年要搬运大量不同类型的材料。如填筑工程地基、采矿、开垦荒地和坡地等都会引起人类搬运地质作用。据估计，由于人类地质活动，每年搬运的物质达1　000万立方米，超过全球水流的搬运作用。

③人类的堆积地质作用。人类在地球上许多地方的堆积已达到相当大的规模，如布拉格市有一层厚6m的人工堆积物。

④人为塑造地形作用。人为塑造地形作用和经济建设有关，往往形成许多地貌景观，如人造平原、梯田、水库、运河、人工边坡、假山、填平低地、天堑、人工岛等，其速率甚至比天然外动力地质作用更强大。

⑤人类活动所诱发的地质作用。如大规模开采地下水而引起的地面沉降、在喀斯特地区所造成的地面塌陷；水库和深井注水引起的诱发地震等。

上述举例的一些地质作用，常导致天然地质环境失去平衡。深入研究这些人为地质作用发生、发展，对改善地质环境是十分有益的。

10.1.3　环境地质学的研究内容

环境地质学主要的研究内容为：凡是由人类活动激发地质作用过程引起的环境问题，如洪水泛滥、滑坡、泥石流、地震等现代地质过程造成人类环境灾害，以及因地壳表层化学元素分布不均，使某些地区某些元素严重不足或过剩引起动植物和人体的生物地球化学地方病。人类活动，加速了环境中的原自然物流、能流的循环过程、规模，并引起环境地质问题：如水污染；废物处置、选址不当，引起环境污染危害；大型水利工程建成引起的负面效应、潜在的环境地质问题（如诱发地震等）；矿产资源的开采、利用中引起的环境地质问题；城市化引起的环境地质问题等。

由于上述的许多研究内容又具有其特殊的方面，不断地深入，形成一个多分支学科共同发展的环境地质科学体系。陈梦熊指出，在环境地质科学领域，目前初具轮廓或正在发展中的分支学科主要有环境水文地质学、环境工程地质学、环境地球化学、灾害地质学、地震工程地质学、城市环境地质学、农业环境地质学、矿山环境地质学等。

10.1.4　环境工程地质的基本概念

环境工程地质学的兴起与近代经济—工程活动的作用密切相关。人类对地质环境的作用主要表现为各种工程建设活动、开发矿产资源、水利建设活动、战争活动、综合经济活动等，它们对地质环境带来的影响变化已有明显表现。

环境工程地质问题随着环境地质学的出现，也引起了工程地质界的关注，并提出了新的概念。著名工程地质学家E.M.谢尔盖也夫教授认为，地质环境指的是地壳上部，包括岩石、水、气和生物在内相互关联的系统，在此范围内由于人类的作用改变着自然地质作用和现象，或是形成新的工程地质作用和现象。在地质环境内各种作用的形成与发展，是由于人类工程活动使其各种组分的性质和状态、各种成分重新分布与变化的结果。地质环境的上限是地表，其下限则是人类作用于地壳的深度。在研究合理利用与保护地质环境课题时，不能回避大气圈、水圈、生物圈的影响，必须认识到构成人类自然环境各要素的人为变化是彼此相互联系的，不能人为地将它们割裂或孤立起来。

环境工程地质是工程地质学的一个分支，是研究由于人类工程—经济活动所引起的（或诱发的）区域性和有害的工程地质作用（如诱发地震、滑坡、泥石流等）的科学。环境工程地质研究这些作用产生的条件和机制，提出减弱或消除它的工程措施，为制定利用、保护和改造地质环境方案提出依据。1982年，刘国昌提出环境地质的中心问题是环境工程地质问题，并提出了第一环境与第二环境的概念。第一环境即自然环境，它是在区域工程地质条件下发生、发展的，具有显著区域性规律；第二环境即是指与人类的工程—经济活动规律有关的地质环境，而环境工程地质问题主要与第二环境有关。1984年，胡海涛曾经提出过一个比较全面的论述：“环境工程地质学是在区域工程地质学研究基础上，主要研究由于人类工程—经济活动引起的地质环境的变化，以及这种变化所造成的影响，其目的是为了改造、利用和保护地质环境。”因此，环境工程地质学以其研究领域的广泛性、研究内容和方法的综合性、环境评价的预测性和改造利用地质环境的能动性，以及以人类活动为主导的动力因素来区别于传统工程地质学。环境工程地质是研究解决与人类工程—经济活动有关的合理开发、利用、改造、影响、诱发和保护工程地质环境的一门学科。

环境工程地质的产生，是经济活动不断加剧的必然产物。换句话说，在现代科学技术条件下，人类的工程创造给人类带来了极大利益，同时也给人类环境带来极大影响，出现了各种不良的工程地质现象，直接或间接地对人类环境产生反作用。为了解决这个问题，开展了环境工程地质研究。

环境工程地质的主要研究目标，是为了合理地进行工程开发，在满足人类发展需要的同时，保护地质环境，使人类工程活动与地质环境保持良好的协调关系，更有利于人类的生存、生活和生产的发展，为工程地质环境预测调控与改造利用，提供了可靠的科学依据。