全面地有预见地进行需求分析 保障水工环地质调查有效运作

红粉佳人

1．有预见的需求分析是保障水工环地质调查有效运作的首要前提

在社会经济发展中，地质工作是先行军，“一马当道，万马不能奔腾”。

全面、协调、可持续发展的科学发展观的提出，要求水工环地质调查工作，在满足国家当前需要的同时，还必须拓宽视野，立足长远，从更大的时空尺度和更加深远的角度，为支撑国家社会经济的可持续发展，寻求长治久安的战略性治本对策。为此，我们认为，包括水工环地质在内的国家层面的基础性、公益性地质调查，应当赋予前瞻性和战略性的地位。

我国现有的水工环地质调查工作部署，整体上体现了保障水土资源安全、生态环境安全与进行重大工程建设前期地质论证的国家需求。但是，有限的地质调查资源，难以跟上我国经济快速发展的脚步。由于种种原因，围绕经济建设当前需要开展的水工环地质调查至今还没有完全摆脱紧跟追随的被动局面；前瞻性、战略性的水工环地质调查研究工作，还没有真正列入议事日程；提高水工环地质工作水平与成果有效转化的研究工作，力度尚嫌不足。

全面、准确、有预见地进行需求分析，是保证水工环地质调查面向国家目标、有序运作、有效产出的首要前提。可以从以下几个方面，进行水工环地质调查研究的需求分析：（1）根据国民经济发展规划与实际进展，参照发达国家相当发展时期的比较研究，有预见地分析水工环地质调查研究的潜在需求；（2）从保障可持续发展角度，进行有全局意义的战略需求分析；（3）从提高水工环地质工作水平与成果有效转化角度，进行需求分析。下面，我们试举例说明。

2．根据经济发展规划与现状进行需求分析举例

根据国民经济发展规划与现状，可以超前预测对水工环地质调查的潜在需求。例如，根据国家统计局统计资料，2001年我国汽车保有量已达1802万辆[中国汽车报，2002]，预计到2010年，我国汽车保有量将达7167万辆[了望新闻周刊，2002]；因此，石油污染土壤和地下水的监测调查工作和修复工作，应当及时开展。再如，我国SO2排放量已达1995万吨/年[袁道先，2004]，由此引起的土壤与地下水污染及其后果，需要尽早进行监测与调查研究。我国煤层气现已探明的资源总量为35万亿m3[杨坚，1997],有关研究已经列为973项目，煤层气的成藏与开采，与地下水密切相关，需要尽快立项进行有关水文地质调查研究。

发达国家的环境污染的发展进程为：1900～1940年，主要为粪便和微生物；1940～1980年，主要为重金属、核素、耗氧有机物、营养元素等；1980年至今，则是温室气体排放的高峰，并出现了二次污染物与持久性有机污染物[袁道先，2004]。来自化石燃料燃烧，垃圾、医疗废弃物和工业废弃物焚烧，以及农药、化工、造纸等排放形成的二次污染物与持久性有机污染物，不易降解，毒性更大[袁东星等,2001；王东利等，2003]。例如，二恶英便是持久性有机污染物，由于其有良好的脂溶性，容易通过食物链进入人体血液、脂肪、肝脏和母乳中，在全球人体中已经普遍发现；1克二恶英可使10000人致死，此外还具有致癌性、致畸性、生殖毒性等慢性毒性[陈建强，2003]；我国用于杀灭血吸虫寄主钉螺的五氯酚钠中，就检测出12种有毒二恶英[陈学诚等,2002]；及时开展持久性有机污染物的土壤与地下水监测调查，很有必要。

3．前瞻性战略需求分析举例

从保障可持续发展角度，有必要分析具有全局意义的战略需求，及早部署相应的水工环地质调查研究

水资源短缺是我国社会经济发展的瓶颈，除了节流，还需要千方百计开发一切可能利用的水源；土壤水有效利用、咸水利用、咸水改造、地下水库调蓄水资源等，都是开发潜在水资源的重要途径，而在这些方面，水文地质调查研究可以发挥重要作用。

农业是用水第一大户，2002年我国总用水量中，农田灌溉用水占61.4%[水利部，2003]。作物可以直接利用的，只能是土壤水——天然土壤水以及由灌溉水转化而来的人工土壤水[靳孟贵等，1999]。我国土壤水总量为3.5亿m3，占降水量的56%[钱正英等，2001]；而在缺水严重的河北黑龙港地区，降水的绝大部分（74%）转化为土壤水[靳孟贵等，1999]。土壤水是最重要的、应用最广、潜力最大的水资源。因此，土壤水的有效利用，是解决我国水资源短缺的关键。协同农业、土壤、水利等部门，开展土壤水资源评价及其有效利用的研究，是地质部门不可推卸的责任。

除了土壤水有效利用之外，咸水改造、地下水库调蓄水资源等，也都是具有战略意义的水资源开发利用课题。我们认为，河北平原长期无序开发地下水，水资源供需矛盾最为突出，集中力量在此开展综合性合理开发与管理水资源的调查研究，对于全国有重要的示范作用。

良好的土壤结构，有利于保持水分、肥料和农药，提高水分、肥料和农药的高效利用，避免化肥农药流失污染水体，因此，土壤改良是促进土壤水有效利用、化肥农药高效利用，以及减少水体污染的重要途径。综合采取物理、化学和微生物措施，是土壤改良的有效途径。秸杆还田，施加泥炭、粉煤灰、膨润土、沸石、木炭、城市生活污泥、处理后的垃圾，都有利于土壤形成团聚体[韩文质，1997；秦梅枝等，1995；马友华,1996；江焜，1997；赵树森等，1994；周立祥等，1994]。有些微生物，不但有利于土壤团聚体的形成，还能够降解某些污染物质[程丽娟等,1994；旱津等，1994]。考虑到土壤改良具有的重要水文地质和环境地质意义，地质部门有必要介入此项极有意义的工作。

江湖是内外地质营力共同作用的产物，既是水文系统，也是地质环境系统。江湖治理的实质，是重新构建人与自然协调的水文系统与地质环境系统。因此，江湖整治的地质工作不能仅仅局限于水利工程的地质条件论证和地质灾害防治，而必须对全流域进行系统的地质调查研究。例如，流水将泥沙从构造隆升的山地搬运堆积于构造沉降的盆地与平原，削高填低，既是不可抗拒的自然规律，也为人类创造了适合生存与发展的沃土。但是，长江中游的堤防愈修愈高，人为阻断了削高填低的自然地质作用；使得河床成为人工过饱盆地，不断淤高；河床以外的低地成为人工饥饿盆地，得不到沉积补偿，高程不断降低；历史时期至今，洪灾之所以不断加剧，正是违反自然规律所酿成的恶果[张人权等，2003]。

2003年秋，陕西渭河下游5年一遇的小洪水，导致50年不遇的大洪灾，经济损失80多亿元[向华龙等，。这完全是三门峡水库泥沙淤积导致的恶果，如果当时的地质工作能够超越工程地质条件论证的局限，从全流域地质作用的角度进行深入调查分析，向决策者提供有说服力的全面情景显示，这样的悲剧也许有可能避免。这一历史教训，无可争辩地说明地质工作全面介入江湖治理的必要性。

“圣人出，黄河清”，从来是中华民族的美好理想。但是，从地质角度分析，黄河清，不仅是不可能的，也是不合理的。若没有河流不断搬运泥沙淤积于下游，持续的构造沉降终将使广袤的平原被海水蚕食，乃至全部浸淹，就不会有适于人类生存与发展的冲积平原。地质历史上华北平原黄河淤积物的存在，证明即使在人口稀少的远古，黄土高原的侵蚀同样存在，黄河从来也没有“清”过。

作为地上悬河的下游黄河，地质时期与历史时期经常决口改道，这也是难以抗拒的自然规律；采用加高加固堤防的办法保持现有河道，只能适度而行，不能长期持续；积之愈久，为害愈甚，决口改道造成的经济损失与社会动荡，将难以估量。因此，对于黄河改道的可能方案，完全有必要进行超前的地质调查研究。

综上所述，地质工作全面介入大江大湖的治理，势在必行。如何用有说服力的地质依据，向中央论证其必要性，以及化解现存的体制障碍，则是地质工作能否成功介入的关键。

前瞻战略性的水工环地质调查工作，带有很强的研究性质，往往又是多学科跨部门的协同性调查研究，需要花费相当多的投入，延续相当长的时间，工作难度很大，而又不能收到立竿见影的效果。但是，此类调查研究，乃是寻求可持续发展的治本对策的决策依据，掌握规律，兴利避害，造福子孙，利在千秋，乃是水工环地质工作义不容辞的历史责任。

4．提高工作水平与成果转化的需求分析举例

从提高水工环地质工作水平与推动成果有效转化角度，也需要进行有关水工环地质调查研究的需求分析；这方面的需求包括：水工环地质的基本理论、方法与技术（调查研究技术与工程技术）的完善，作用过程的机理研究，水工环地质调查研究成果的有效转化等。

当代水工环地质学科发展战略的关键，是发展适应时代需要的理论、方法与技术。

构建人与自然协调的、良性循环的地下水系统、水文系统、地质环境系统、地质——工程系统和生态地质系统，已经成为当前水工环地质的核心课题，因此，如何将以系统科学为代表的横断科学全面引入水工环地质，用以指导水工环地质调查研究，具有头等重要意义。

相对于水文地质和环境地质，我国工程地质学科的发展更为迅速；视野宽广，学术思想活跃，新的工程技术手段大量采用；其中，推动我国工程地质学发展的重要原因之一，是重视以系统科学为代表的横断科学的引入与结合[黄润秋，1997；杨志法，1996]。

早在20年前，陈梦熊等[1984]就已经全面介绍了地下水系统理论。但是，迄今为止，我国水文地质环境地质界虽然普遍采用地下水系统这一名词，而真正利用地下水系统理论解决水文地质和环境地质问题的成果，仍然不多。现有的地下水脆弱性（敏感性）评价，并没有结合地下水系统理论，是一个重大缺陷。横断科学——系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同论、超循环理论、突变论、混沌、分形——虽然已经受到部分水文地质和环境地质者的注意，但是，离学科的真正渗透结合，还有很大距离。

将横断科学,特别是系统分析、系统动力学和系统工程，全面应用于水工环地质调查研究，必将使水工环地质工作上升到一个新的水平；这方面的立项研究，需要加以重点资助。

机理研究，能够导致意想不到的实际应用；而缺乏对作用过程内在机理的认识，不可能顺应自然规律，构建良性循环的系统；然而，机理研究始终是水工环地质的薄弱环节。

粘土对于水文地质、工程地质与环境地质均有重要的意义。软土地基基础的固结处理、工后沉降预测、循环载荷下软土的变形等，都是工程地质中尚未很好解决的难题。黏土保持水分的性能良好，有可能在有效利用土壤水中发挥重要作用。黏土矿物的吸附性、离子交换性和膨胀性，对水土的污染修复有广阔前景[汤艳杰等，2002]。改性黏土渗透性降低，降解垃圾场渗滤液有机物能力增强，是良好的垃圾填埋场衬里材料[陈延君等，2003]。但是，迄今为止，对于黏土的微观结构、粘粒与水关系，以及其变形、污染修复等的机理，尚缺乏深入研究。有关专题的立项研究，对水文地质、工程地质与环境地质工作，将具有重大的理论意义和实际价值。

此外，降水入渗补给机理，包气带水盐运移机理，地下水和土壤污染的原位微生物修复机理，土的次固结机理等，都还有待进一步的研究。

半个世纪以来，我国的水文地质和环境地质的发展，远没有工程地质那样有活力。工程地质工作的长足发展，得益于吸收当今科学思想丰富自身的理论，并且较好地实现了理论、测试技术与工程技术的结合；若干年来，工程地质的实用工程技术发展十分迅速，例如，岩体处理的铆喷技术、帷幕灌浆，软土处理的预压加载、排水砂井、排水塑料板等；岩土工程、地质工程等分支的兴起，反映了地质与工程实践的融合；工程地质工作已经由工程的单纯地质论证，延伸到了工程实践领域，从而成为工程地质长足发展的动力。

然而，迄今为止，水文地质与环境地质工作，仍然局限于地质论证，而很少延伸到工程实践领域；长期以来，缺乏相应的实用工程技术手段，限制了水文地质与环境地质与生产实践的结合。地下水污染原位修复技术、西南岩溶区石漠化综合治理等[中国地质调查局，2003]，在水文地质与环境地质与工程实践相结合方面，迈出了可喜的一步；向生产领域延伸、与生产实践融合，是水文地质和环境地质发展的必然趋势。汪民等[1995]正确地指出，地下水环境工程（包含地下水资源合理开发利用工程、生态地质环境退化控制与改良工程、地下水污染控制工程、废物地质处置工程等），是水文地质学发展的新方向。现在的问题在于，如何结合水文地质环境地质调查研究，采取切实可行的措施，有计划有步骤地去实现这种转变。

水文地质与环境地质向工程领域的延伸，必须应用与发展相应的实用工程技术手段。例如，在岩溶地区应用帷幕灌浆的技术建造地下水库。再如，以水平井为主的浅井井型改革与凿井技术的开发，乃是支撑水文地质与环境地质向生产实际延伸、实现水文地质与环境地质工作产业化的一项关键措施。

白昼的夜游者

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