环境工程地质

2020/3/41环境工程地质漫谈武汉大学水电学院杨连生王涛2020/3/42一、蓝天白云何时有？秀水青山不复在?——环境工程地质问题的产生包括稀有野生动物植物灭绝等，一直困扰着地球的生态环境。土地减少大气污染温室效应水污染热污染水土流失放射性污染固体废物噪声污染石油污染农药滥用资源枯竭世界性的环境问题2020/3/43当前世界面临的七大环境问题气候变暖、土壤流失与土地沙漠化、森林资源日益减少、臭氧层耗损、生物种加速灭绝、淡水资源不足、空气污染。当前中国的环境问题：水土流失严重、沙漠化迅速蔓延、森林资源匮乏、生物种加速灭绝、地下水位下降、水体污染严重、大气污染加重、固体废弃物处理不利、垃圾包围城市、环境污染向农村蔓延。2020/3/442020/3/452020/3/46上述环境问题，人类是首当其冲的受害者。空气污染引起呼吸道疾病放射性污染导致癌症噪声污染长此以往，若干年后的地球，也许人类将无法居住破坏听力其次，与人类直接相关的自然环境的破坏还在加重。例如饮用水源污染使人们饮用水质量下降，农药、化肥的滥用造成农产品污染，自然景观的破坏减少人们对美的享受，宁静的乡村扩展为喧嚣的城镇，人们的居住环境变得拥挤，等等。环境问题，古己有之。西亚的美索不达米亚、我国的黄河流域，都曾是人类文明的发祥地。后来由于大规模毁林垦荒，又不注意培育林木，结果造成严重的水土流失，以致良田美景逐渐沦为贫壤瘠土。2020/3/472005年5月10日，在阜阳市颍上县城关镇詹家沟村五里沟的条小沟渠中，发现一条“白色泡沫水龙”正在川流不息。这是一家叫环宇纸品公司的企业正向颍河口直排工业污水。淮河污染组图12020/3/48淮南市杨郢孜排污总口附近，一大型化工厂正在向围墙外排污淮河污染组图22020/3/49井水浑浊不堪淮河污染组图32020/3/410这还能称之为“河”？淮河污染组图42020/3/411防毒！防熏！全副武装来上课！淮河污染组图52020/3/412蚌埠市３号码头的排污口。淮河污染组图62020/3/413在淮河支流安徽颍上县颍河闸边，一位打渔人拎着空空的鱼网对记者说：“河闸成了纳污闸。从闸里出来的水都是污水，鱼哪能活淮河污染组图72020/3/414淮河淮南段境内田家庵一个叫“小岛”的地方，河岸上边上满是垃圾淮河污染组图82020/3/415淮河污染现状淮河流域面积27万平方公里，生活着一亿七千万人口，自古就是我国农业主产区。淮河以占全国3.4%的水资源，养育着全国1／6多的人口。1950年，新中国刚刚诞生，毛泽东就发出了“一定要把淮河修好”的号召。1995年8月8日，我国制定了第一部，也是迄今为止惟一一部流域水污染防治法规————《淮河流域水污染防治暂行条例》。以这个条例的颁布实施为起点，淮河治污走过十年历程，又进入一个新阶段。综合沿淮各地环保局和淮河水利委员会提供的资料，目前的淮河水约60%为五类水，丧失了水功能，即不能饮用，不可工业用，也不能作为农业用。用环保或水利的术语说，“丧失水功能”的水，事实上已经不是“水”了。支流沙颖河、涡河、洪河等流域尤为严重。粗略估算，涉及1.3亿人口的饮用水危机，再现端倪！COD：衡量河水污染状况的重要指标，指水中所含有的耗氧物质的总量，通俗地说，也就是水里的有机污染物总量。其英文缩写就是“COD”。2020/3/416淮河流域的COD入河量1994年为150万吨；2000年为81.2万吨，比1994年削减了53%；2003年为71.2万吨；比2000年削减了12.3%。看来，十年治污（1995~2005）还是有成效的。十年前治污主要抓工业污染，十年后的今天，农业面源污染正在成为淮河污染又一个“威胁”。淮河流域化肥施用量从1990年的495万吨增加到目前的702万吨，平均每公顷化肥用量约500公斤，而化肥有效利用率平均只有30%—35%左右。农药的使用量从1990年的4.7万吨增长到目前的9.3万吨，每公顷用量约10公斤，而70%的用量流失或残存在土壤和农产品中，并最终进入水体。加上现有的工业污染及不断增长的城市排污等，使得治理淮河的任务愈显艰巨，形势严峻。2020/3/417投资400亿的金沙江溪洛渡水电站因环保问题停工溪洛渡水电站位于云南省永善县和四川省雷波县之间的金沙江溪洛渡峡谷，中国长江三峡工程开发总公司溪洛渡工程建设部设在永善县。这个水电站投资超过400亿元、总库容122.3亿立方米总装机容量12600兆瓦，是金沙江上开工建设的第一座巨型水电站，建成后将是我国仅次于三峡电站的第二大水电工程。在2005年1月18日国家环保总局宣布因违反《环境影响评价法》而停建的30个大型项目中，溪洛渡水电站首当其冲。2003年8月动工至今，溪洛渡水电站“三通一平”(通水、通电、通路与场地平整)已经基本完成，施工营地建设已完成一半(10万平方米)，大江截流的关键和控制性工程——左右岸导流洞工程也已全线动工。中国长江三峡工程开发总公司副总经理樊启祥称：洛渡水电站工程已经按要求停工，“什么时候问题解决了，什么时候再复工。”目前，该公司正在按照国家环保总局和国家发展改革委最近下发的《关于加强水电建设环境保护工作的通知》要求，编制“三通一平”工程环境影响评价文件，将尽快报云南、四川两省环保局审批；与此同时，溪洛渡水电站《环境影响报告书》送审稿即将报送国家环保总局，获得批准之前，大坝、厂房等主体工程不会开工建设。2020/3/418工地内随处可见的停工标志溪洛渡图12020/3/419溪洛渡图2（溪洛渡水电站所在地山高谷深，被水电专家认为是“天造地设的好坝址”）。2020/3/420溪洛渡图3（渡桥边等着拉活的“摩的”。水电站暂时停工后，他们的生意显然受到了影响）。2020/3/421环境保护的任务：防止或减轻人类活动对环境的污染和破坏，保护地球环境和生态平衡，改善人类生存环境，促进人类社会健康发展。其内容大致有两个方面:一是保护自然环境，合理利用资源;二是改善人类生存条件，提高环境质量。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便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—环境工程地质问题，人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。2020/3/422二、环境工程地质的基本概念和学科特点我国的地质词典(1986年)对环境工程地质的定义:它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的科学。（这些有害的地质作用是诱发地震、滑坡、泥石流等。）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。关于环境，从广义来说，其中包括第一环境与第二环境。所谓第一环境，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。所谓第二环境，即是人类的工程一经济活动的影响，除与自然工程地质条件有关外，更主要与人类的工程一经济活动有关，故区域性规律不明显。显然，环境工程地质是研究解决与人类工程一经济活动有关的合理开发、利用，改造和保护工程地质环境的一门学科。2020/3/423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：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。环境工程地质的主要研究内容：在查明工程地质条件和自然地质作用的基础上，探索人类工程与地质环境相互作用，从定性分析到定量评价，由静态认识到动态观测，着重于研究各种工程环境系统的演化和它的发展趋势，提出合理利用、经济的防治措施，为制定人类工程一经济活动发展规划提供科学依据。因此，环境工程地质是一门应用型科学，是工程地质学与环境科学之间的边缘学科，也是现代工程地质学的一门分支学科。2020/3/424环境工程地质的学科特点：（一）环境工程地质的广泛性环境科学所研究的环境问题是以人为主体而言的外部世界，即人类环境问题。它的广泛性起因于人类工程—经济活动的广泛性。它具有非常广泛的环境概念，如图0—1所示。2020/3/425由图可见，人类环境是由自然环境、工程环境和社会环境等三方面构成的。三者之间是相互联系、相互影响、相互作用的。但其中起主导作用的是人类工程活动，由此而产生的环境问题，毫不夸大地说，是环境科学中最主要的环境问题，也是环境工程地质的最主要的研究内容和研究任务。由此可以说明环境工程地质在环境学中占有重要的地位。由于人类工程规模越来越大，对环境影响也越来越明显，对解决环境工程问题的迫切感也越来越强。(二)环境工程地质的多学科性工程环境问题涉及面很广，如大型水库建成后，对小气候的改变，涉及到气象学等问题；水库浸没对土壤的改变，涉及到水文地质学和土壤学等问题；矿山开发、交通建设、破坏植被、占用农田、造成水土流失，涉及水文学和生态学问题；城市建设中出现的地裂缝、地表沉陷、滑坡等，涉及到工程地质学等问题。所以，环境工程地质的理论和方法是多元化的、多学科的。但是，其中最主要的理论基础是工程地质学与生态学。认识环境工程地质问题发生和发展过程，必须应用工程地质学的成因理论和工程岩土体稳定性理论。2020/3/426(三)环境工程地质问题的复杂性对环境工程地质问题的研究，必须从研究环境要素开始。环境要素是多序列的，每个序列中又有多种类型。在工程活动中，各种要素之间的相互关系和相互作用又在不断地变化。由此而产生的环境工程地质问题，由局部逐渐向区域扩展，对这种扩展的过程和未来发展趋势进行分析，需要收集大量的信息，并要快速地处理。解决这种复杂的环境演化问题，只能运用现代系统工程的理论与方法，才能获得满意的效果.(四)环境工程地质成果的社会性环境工程地质的研究成果，具有广泛的应用价值，这一点是毫无疑问的。但又是一种很难应用的成果，不像数、理、化方面的成果，应用十分方便。谁都需要一个好的环境，谁都知道环境的重要性，但就个人和某一个单位讲，谁都无能为力改变环境的现状。因为环境问题是系统工程问题。由此产生了这样一个问题：环境工程地质的研究成果，除能帮助人们提高环境意识外，如何能得到实施?解决这个问题，必须得到法规的承认和支持。正是由于这个道理，我国政府为保护环境制定许多法规，如环境保护法、森林法、资源法、水法、大气污染治理法、海洋环境保护法等。这是解决环境问题极为重要的手段。因此，环境工程地质研究成果的重要性，具有法律的性质，为制定环境保护法规提供科学依据。2020/3/427认清以上四个方面的特点，对环境工程地质学科的发展有重要的指导意义。根据这些特点，创造环境工程地质学科的特色，建立有特色的一套学科理论和方法，学科发展才有生命力。三、环境工程地质研究的主要内容环境工程地质研究的主要内容一般按以下两个体系来划分。(1)按自然学科形态划分，理性的环境工程地质研究内容为:①诱发地震研究由水库、注液、采矿及核试验等诱发地震现象的规律及预防，进而有助于地震灾害预防。②人类活动与地表岩土工程边坡研究因水库蓄水、各类工程开挖及矿山采掘等引起的大范围破坏地表及工程设施的边坡变形、失稳等问题。③地面沉降研究由过量抽取地下液态矿体或开采固态矿体而引起的地面沉降、地裂缝及地面陷落等。④人工堆积物引起的地表环境恶化如城市生活垃圾与人工填土、废矿矸石堆放及核废物的工程地质处理。2020/3/428(2)按社会部门形态，环境工程地质可分为：①城镇环境工程地质——主要研究城镇地区的环境工程地质问题，因为城镇是人类工程一经济活动最集中的地方，故有人认为城镇地