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中国工程地质学五十年张咸恭 （中国地质大学，北京） 恩格斯说：“社会方面一旦发生了技术上的需要，则这种需要就会比十数个大学更加把科学推向。”工程地质学是研究与工程建设有关的地质问题的科学。它的研究对象是地质环境与工程建筑二者相互制约、相互作用的关系，以及由此而产生的地质问题，包括对工程建筑有影响的工程地质问题，和对地质环境有影响的环境地质问题。它的任务是为各类工程建筑的规划、设计、施工提供地质依据，以便从地质上保证工程建筑的安全可靠、经济合理、使用方便、运行顺利。为此必须为工程建筑选择地质上较好的地址，对于存在的地质问题还应在深入分析的基础上提出处理措施直至地基加固工程的设计和施工。同时还要研究工程兴建引起的环境地质问题，可能引起的地质灾害对工程建筑本身及周围环境的影响，以及采取措施消除灾害。由此看来，工程地质研究的领域很广，研究内容十分复杂，涉及的学科较多，大大超出了地质学的范畴，使工程地质成为一门以地质学为基础的综合性科学。我国工程地质学是在新中国成立以后才发展起来的一门新的学科。它经历了从无到有，从知之甚少到内容丰富多彩、独具特色、跻身于国际先进水平的过程，成为一门有着自己的理论体系和一套技术方法，能够较好地解决工程建设与环境地质实际问题的应用科学。关于它的发展过程，下面作一简要论述。一、解放前的简史 我国古代修建的一些大型工程，已初步具有了工程地质的概念。例如公元前250年在修建四川都江堰灌溉工程时就巧妙地利用了地形地貌条件；并根据河流侵蚀、沉积规律制定了“深掏滩、低作堰”的治理法则；还应用当时最先进的方法，按照岩体构造特点，成功地开凿出宝瓶口引水源，将岷江水引入川西平原广大农田，造福人民。举世闻名的长城，在地形上充分利用了山脊分水岭，选择坚硬岩石作为地基，显示了它的宏伟与坚固。大运河则是没着低洼的平原、盆地，连接河湖洼地修建的，大大减少了挖方量，形成贯穿南北的大动脉。许多古老的桥梁，宫殿、寺院、宝塔以及亭台楼榭的修建也都考虑了地下水和地震条件，选择了优良的地基，并根据需要采取了合适的加固措施。因此，保证了这类建筑物很多都能逾千年而依然稳定屹立。在我国，自觉地把地质学的知识应用于工程建设，首推丁文江，他在20世纪20年代进行过天然建筑材料的调查。其后，李学清等曾先后考察过长江三峡和四川龙溪河坝址地质。30年代，在全国进行了公路和铁路地质调查，林文英根据积累的资料总结发表了公路地质学之初步研究和中国公路地质概论，初步反映了区域工程地质评价和工程地质分区。19401942年先后成立了公路研究实验室和水利实验处土工室。开始了对土的特刊力学笥质试验和对土体的定量评价。40年代中后期，侯德封、姜达权等曾对长江三峡。广东氵翁 江及台湾大甲溪等水电工程进行过工程地质调查。此外，在岷江、大渡河、黄河以及其他水系的流域规划工作中也有地质人员配合考察。1946年在南京地质调查所成立了工程地质研究室。在大学的地质系，没有专门的工程地质课程，只有为土木工程系讲授的工程地质课程，其内容基本上与普通地质相同，只有很小一部分涉步及工程建筑。孙鼐编写了工程地质学一书。当时工程建筑规模小，数量少，工程地质事业没有发展，尚处于萌芽阶段。这时只有少数人从土工角度，应用土力学与地基基础知识为高楼大厦、铁路公路和水利工程建筑承担勘测、基础设计和施工等项工作。二、我国工程地质学的发展历程 现代工程地质学是前苏联介绍到中国来的。1952年院系调整，按照莫斯科地质学院的模式，成立了北京和长春两所地质学院，设立有水文地质与工程地质专业，开始培养这方方的面的人才。建国初期一些老的地质学家为铁路的修建和水利水电工程建设担负起工程地质勘察的任务。主要是利用基础地质知识查明建筑地区的工程地质条件，能够做出正确的工程地质定性评价。1952年成立了地质部，其下设有水文地质工程地质局，起着领导专业工作的作用。类似的机构也在其他部门，如原水利水电部、铁道部、建设部、冶金部等建立起来。这方面科研机构在原地质部、中科院和一些产业部门也建立起来。这是我国工程地质发展的最初阶段。第二阶段是60年代，工程地质的实践，积累了大量资料和一定的实际经验，学科进入独立发展阶段，各建设部门制定自己的勘察规范，以山区工程建设为主，对工程地质提出更高的要求，岩土测试技术提高，定量评价有所发展。工程地质教育质量提高，已编出了专门的教材，强调工程地质问题分析。60年代后期，文革期间建设有所削弱，工程地质勘察也不正常，主要是“三边”：边勘察、边设计、边施工导致了工程上的浪费。这种情况一直延续到70年代后期。第三阶段是1978年至今，以经济建设为中心和改革开放的时代，各方面的建设蓬勃发展，工程地质在已往在基础上取得了重大发展。勘察质量提高，新的勘察规范制定，向着工程领域拓展，承担勘测、工程处理的系统列工作。新型、巨型工程向工程地质勘察提出了新的要求。科学研究工作取得丰硕成果，创立了自己的新的理论，引入有关科学的新理论、新方法；学术活动频繁。教育方面，许多学校增设了工程地质专业，提高教学质量，大量培养研究生，编写系列教材，并形成了我国工程地质学的理论体系，具有中国特色。环境工程地质学和地质灾害研究迅速发展。凡此推动是着我国工程地质学不断前进，走进国际先进行列。三、工程地质勘察质量不断提高 工程地质的任务就在于为工程建筑进行工程地持勘察，认识拟建工程所在地区的工程地质条件，为建筑的位址选择和设计、施工提供地质依据。国家规定的基建程序是：任何工程建设不进行勘察工作就不准设计，没有设计不准施工。这就赋予了工程地质重大而光荣的职责，避免了不顾地质条件是否适宜而盲目兴建工程给国家造成的损失。建筑设计分为可行性研究、初步设计、技（术）施（工）设计等阶段，工程地质勘察也随之分阶段进行，对工程地质条件的了解愈来愈深入，这是完全符合认识规律的。建筑位址的选择具有战略意义，起着充分利用有利的地质条件、避开不利条件的作用。位址选得好，不但能保证工程的安全，而且工程处理也较简单，经济上合理。位址的地质选择只是一个方面，还要看政治、经济等方面的因素，最后综合考虑选定。我国的各类工程、铁路公路、水利水电、城乡建设、工业、国防、矿山、港口等建筑，尤其是大型建筑，都是先做了反复的工程地质勘察工作才进行设计、施工、修建完成的，因而基本上没有因为地质问题而失败。如果说有，那主要是在19661976年间违反基建程序，搞“三边”，实际上是放弃了前期工作，主观盲目乱干造成的。例如葛洲坝水电站勘察不足就仓卒动工，后来发现坝基白垩纪红层中夹有多层软岩和泥化夹层，缓倾下游，严重威胁大坝的抗滑稳定性。只得重新进行勘察，利用大口径钻探查出坝基下的软弱夹层共有70层，不得不重新设计施工，造成巨大的浪费。此外，焦枝铁路有的工段，第二汽车制造厂，以及有些重要国防工程等也有类似情况。在第一阶段，铁路建筑进展较快，主要有京包线、包兰线、兰新线、宝天线、天兰线、宝成线、成昆线、成渝线等，都进行了工程地质勘察，武汉和南京长江大桥的勘察也很出色。水利水电工程大量修建，最早修建的是重庆狮子滩水库、北京官厅水库，治淮工程的佛子岭水库东北的桓仁水库、大伙房水库等，汉水上的丹江口水库、石泉水库，湘江上的欧阳海水库、梅山水库、板桥水库等，浙江的黄坛口水库、新安江水电站，海河流域的西大洋水库、黄壁庄水库、岳城水库、陡河水库、密云水库等，黄河上的三门峡水库、刘家峡水库，沅江上的凤滩水库，江西修水上的柘林水库，广东的新丰江水库，海南省的松涛水库，云南省的水檀子水库等。三峡工程也开始了勘察工作。黄河、长江、珠江、黑龙江的流域规划工作，以及南水北调的线路勘察中也都进行了大量工程地质勘察工作。此外矿山工程地质、城市及工业建设工程地质都进行了大量工作。在这些勘察工作中无一不凝丰我国工程地质工作者的辛勤劳动。生产实践积累了丰富的资料和宝贵经验，推动着工程地质学科持续、快速、健康地发展。最初主要着重于工程地质条件的阐明，在选择工程位址、方案对比时从岩性的优劣、地质构造的复杂程度、断层的数量和宽度、地形地貌条件的好坏、水文地质特征等方面论述哪一方案较优，哪一方案较差。随着经验的积累逐渐感觉到这样做还是限于表面的，还没有把握住问题的实质。同时也发现了同一个地点对不同类型的建筑，甚至同一种建筑而其规模不同或结构不同，则其适应性也是不同的，评价也不一致。例如一个坝址修建混凝土重力坝较为合适而修建拱坝则不合适；同为重力坝，坝高100n是可以的，而提高到130m则不容许。由此可以思考：建筑物对工程地质条件也起作用，施加应力予地质体，引起地质体的变形甚至破坏，出现了工程地质问题。这就是说通过工程地质问题的分析，才能深刻地认识工程地质条件是否能够满足所拟建筑物的要求。在笔者（1964）主编的我国第一部专业工程地质学（下册）高等学校教材试用本中，初次论述了这一概念。把工程地质条件定义为：与工程有关的地质因素之综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质构造、水文地质条件、物理（自然）地质作用与现象、天然建筑材料等六种地质因素。这就澄清了对工程地质条件的各种不确切的理解，纠正了书面上的不妥当提法。关于工程地质问题的定义，书中说：所谓工程地质问题，即一地的工程地质条件不能完全满足在该地进行建筑的要求，以致在建筑物的稳定、经济或正常使用方面发生的问题或存的缺陷。这时的认识没有抓住本质，哲学高度也还不够。后来才进一步做了补充。这里已经区分了各类建筑特有的工程地质问题和共同性的问题，并分别列举出来。在实际工作中应用这些理论，更能提高为工程服务的质量，做出妥当的评价。通过工程地质问题的分析也可以发现在勘察工作中工作的深度够不够，对工程地质条件查明的程度也有了评判的标准。可见工程地质问题分析在整个勘察工作地核心的地位。到了第二阶段的后期，勘察工作虽然维持工程建设的需要，但比较混乱，基本上没有新的进展。乌江渡水电站坝基坐落在三叠纪玉龙山灰岩上，岩溶发育，渗漏问题较严重，局部还存在抗滑稳定问题。由于工程地质勘察较仔细，工程地质条件了解清楚，工程地质问题分析深入正确，处理措施得当，利用了沙堡湾页岩不透水的有利条件，帷幕灌浆深达河床以下200m，解决了工程地质问题，工程质量较好，运行正常。这是岩溶地区成功修建大型水电站的实例，其关键了工程地质勘察做得好，为工程的设计和施工提供了可靠的地质依据。第三阶段，在邓小平同志“建设有中国特色社会主义”理论指引下，开展了前所未有的大规模国民经济建设。许多巨型工程和新型工程的修建对工程地质勘察提出了新的要求。例如核电站要求区域地壳稳定性安全可靠，高层超高层建筑对地基稳定性的要求较高，天然地基往往难以满足，而需要采取加固措施。此外高速公路建设、大型地下工程和国防工程也蓬勃兴起。环境问题的提出，地质灾害的防治，都是新的课题。为此工程地质必须向着工程的方向拓展，把地基加固和地质灾害防治工程的设计与施工承担起来。这一方向还是新的尝试，有待于逐步提高。在此阶段，各类工程勘察部门重新编制了工程地质或岩土工程勘察规范，以便与国际标准接轨，有利于开展国际合作。同时大力吸收新理论新技术方法，首先是遥感技术的应用；其次是金刚石小口径钻探、大口么探的应用大大提高了工程地质钻探的效果；各种新的物探方法，尤其是地质雷达、地震CT、瑞雷波技术的应用，很解决问题；“3S”的应用，以及各种监测方法的使用，对工程地质勘察都起了推动作用。数值模拟、物理模拟的开展，模糊数学、分数维、有限元、离散元、神经网络、灰色理论等的引入，推进了工程地质问题的定量分析，提高了工程地质评价的水平。这阶段的大工程最突出的是三峡水利枢纽、黄河小浪底水利枢纽，以及雅砻江二滩水电站三项水利工程；京九铁路、南昆铁路、西（安）康铁路，以及黄河、长江上的多座新的大桥；南水北调工程；大亚湾、秦山核电站；还有许多已建和在建的大型工程。在这些工程建筑的勘察工作中都应用了新理论、新技术、新方法，使勘察工作提高到新的水平。在铁路系统提出了“综合地质勘探”的技术政策并予以大力推广，以最佳的勘探方法组合模式，达到高质量、高效率和低成本的目的，进一步提高了工程地质勘察的水平。这种综合地质勘探是在工程地质测绘和钻探的基础上广泛应用航空航天遥感图像资料提高地质测绘的质量和效率；经常使用已发展成熟的触探方法取得测试数据；大量采用地震折射、直流电法测井等物探技术，90年代以后积极采用浅层地震反射、高密度电法、大地电磁、地质雷达等现代测试技术；根据条件恰当组合这些物探方法。在西康线秦岭隧道的深埋越岭长隧道的勘察中，这种综合勘探技术取得了突出的成果，勘察质量较高，经施工验证，所选隧道方案是正确的，所提工程地质勘察报告是较好的，岩带划分、断层产状宽度位置基本一致，富水性分段、不良地质地质段与预测基本吻合。在埋深达1600m的深处能够预测得这样准确，表明了勘探的水平达到了相当高的程度。四、我国工程地质学理论体系的形成 工程地质的研究对象是什么？经过多年实践，逐渐体会到：工程建筑与其所在的地质环境之间存在着相互制约、相互作用的关系，这就是工程地质学研究的对象。前面已经谈到工程地质问题的定义，当时还没有抓住本质，还没有认识到二者相互制约、相互作用的关系这种哲学高度上来进行考察。最初我们把注意的重点放在工程地质条件对建筑物的适宜性方面，以后才注意到二者的相互作用所引发的工程地质问题。在开展环境问题研究之后才理解到，不单工程地质条件制约着工程建筑，而且工程建筑也制约着地质环境，引起环境工程地质问题。这就明确了：不论工程地质问题，还是环境工程地质问题，都是由工程建筑和地质环境（可由工程地质条件来表征）二者相互制约和相互作用的矛盾关系引发出来的。抓住这个纲，才能以辩证唯物主义的哲学思想指导工程地研究方向。以此作为研究对象，就涵盖了工程地质的整个研究范畴。在这种矛盾关系中工程地质条件是基本的，它制约着工程建筑，尤其是其中的薄弱环节，取不利的因素，对工程建筑的规模和类型起着控制作用。因为建筑物的规模愈大，则其所施加于地质体的应力愈强，建筑物的不同，其施加应力的方向和形式也就不同，地质体在不同应务作用下所引起的变形大小和表现方式也随之不同。变形过大超过地质体的容许能力，变形发展为破坏，建筑物也随之失宣布是发生事故，这就是工程地质问题。由建筑物破坏而造成的灾害，以及建筑物作用于地质环境而直接造成的灾害，就成为环境问题。工程地质问题和环境地质问题是可以预测的，只要查清工程地质条件，又有了规划设计部门所提供的有关工程建筑的类型和规模，尤其是建筑物作用力的大小和性质，就可以建立二者相互作用的物理模型，进而建立计算模型，作出问题的定性分析和定量分析，对建筑场地给予工程地质评价，指出问题的严重，哪些地质因素不利，不能满足工程建筑的要求。应当采取何种措施予以补救，是减小建筑物的规模以适应地质条件，还是采取工程处理措施，改善条件，以满足建筑物的要求、消除不良影响。这要从技术条件上和经济合理性上进行比较才能确定。由上述可知，工程地质学研究的目标在于协调工程建筑与工程地质条件之间的矛盾关系，既保证工程建筑造福人类，又避免它对环境造成不良影响。经过多年的实践和理论研究，90年代初终于在我们编写中国工程地质学一书时总结出了我国工程地质学的理论体系，这说是：以工程地质条件的研究为基础，以工程地质问题的分析为核心，以工程地质评价为目的，以工程地质勘察为手段。这是我国工程地质学的特色，中国工程地质学就是按照这一理论体系编写的。五、50年来的工程地质教育 由于大规模建设的需要，工程地质教育一直兴旺不衰。1952年成立北京、长春两所地质学院，在南京大学地质系设立了水文地质工程地质专业。1956年成都地质学院成立，设有水文地质工程地质专业，唐山铁道学院（现成都西南交通大学）、同济大学也设立这一专业。后来兰州大学地质系、华北水利水电学院、河海大学、桂林工学院、中国矿业大学、华东地质学院等也先后设立了这一专业，大量培养人才。在不同时期还短时间设立训练、培训班等。一些地质学校也设立本专业。从70年代末又培养了很多研究生，形成了一支宏大的工程地质专业队伍。基于生产实验和教学实践，编写了工程地质教材。第一本我国自己的高等院校教材是由北京地质学院工程地质教研室编写的工程地质学上册主要内容是与工程有关的物理（自然）地质作用与现象，包括岩石风化、海岸和湖岸的冲蚀与堆积、斜坡土石的移动、喀斯特、地震等九章。下册为工程地质勘察，提出了“专门工程地质学”的概念。共分四篇，第一篇对工程地质勘察原则、各种技术方法，均独立成章加以全面论述，把生产中的经验和实践体会尽力吸收入内。还是常用的基本的知识与技能，我们称之为勘察“通论”。第二、三、四篇分别论述了城市建设、道路建设、以及水利建设工程地质勘察，工程类型不同，各有其特点，勘察内容和安排也有所差异，总称之为勘察“各论”。书中第一次提出工程地质条件和工程地质问题的概念，并强调工程地质问题的核心作用。80年代初张倬元主编的工程地质分析原理一书以较大的篇幅详细论述了各类工程地质问题分析的理论和方法。笔者编写的工程地质学明确指出：“工程地质学研究的对象是工程地质条件与工程建筑之间的矛盾，相互作用，引起工程地质条件的变化，这种变化又会反过来影响建筑物的稳定性，这种矛盾就叫做工程地质问题。”并列举了各种工程地质问题，分为与各类建筑均有关系的一般性工程地质问题，包括区域地壳稳定性问题、斜坡稳定性问题、地下洞室围岩稳定性问题，以及地基稳定性问题。因为地基稳定性问题在土力学中有重点论述，该书就省略了，其他三个问题在书中专篇分章详予论述。另一类工程地质问题是各类建筑特有的，就在各类建筑工程地质勘察中分别论述，例如坝基抗滑稳定性在水利工程地质勘察中详述。此外还在工程地质课程指导委员会指导下编写了一系列专业课程教材，如工程岩土学、土力学、工程地质学基础等。工程地质教育为我国生产、科研及教学部门输送了大量优秀专业人才，为壮大工程地质队伍、推动学科发展做出贡献。六、50年来的科研成就 （一）岩体工程地质力学的建立与岩体力学研究与土力学相比，岩体力学直到60年代还还是知之甚少。谷德振与其同事们在治淮工程、武汉和南京长江大桥以及三峡工程等一系列工程地质勘察中发现岩体中的裂隙发育情况不同对岩体的力学性质与行为影响很大，而岩体的变形破坏实际上是受其中的软弱结构面的控制，包括层面、断层面、裂隙、片理、劈理等，也称不连续面，使岩体成为非均质、各向异性的不联系介质。结构面之间的岩石体称为结构体。总体上来说岩体就是由结构面和结构体组合而成的。结构面按其延续的长短可以分级，但其形成则受岩石成因和后期地质构造变动的控制，因而其分布规律和形状、宽度等可以通过地质力学加以分析。这样他们就把地质力学与岩石力学结合起来对岩体结构加以分析，创立了一门新的分支学科：岩体工程地质力学。把岩体结构分为块状结构、镶嵌结构、碎裂结构、层状结构、层状碎裂结构、散体结构等类型。不同结构类型的岩体其力学性质和变形破坏规律是不同。在谷德振所著的岩体工程地质力学基础一书中对上述论点做了深刻的分析，代表了我国岩体工程地质力学的特色。此后孙广忠在岩体结构力学中对岩体结构类型及其变形破坏机理做了更加系统全面的论述。我国在软弱、破碎岩体的研究方面也取得较大进展，例如断层岩的分类及其物理力学特性和稳定性评价的研究；泥化夹层的物质与结构特征及其力学性质的研究；膨胀岩的膨胀机理和处理措施的研究等。（二）土体研究我国在土的微观结构方面开展了广泛研究，取得较大进展。但是土的微观结构与土的物理学性质的关系研究还不够充分。海洋土的研究进展显著，其与陆相土的区别在于其Na、Mg2氯化物含量较高，并具有絮凝蜂窝状结构。南海土中石英含量较少而硅质和钙质沉淀物较多，因而其工程性质有所不同。膨胀土的研究成绩突出，70年代以后在华中地区广泛遇到这一问题，引起注意。这些年来对其分布范围、判别方法、土的干容重对膨胀性的影响等方面取得了新的认识。其他特殊土的研究进展也较明显，如西北内陆盆地的盐渍土、黄土高原的黄土、华南的红土、以及沿海地区的淤泥软土等均取得大量研究成果。有关它们的特性、物理力学性质指标、建筑稳定性评价、以及处理措施等都取得了更深入的地基承载力，扰动小，取得的数据可靠，对我国东南沿海广泛分布有这种土的地区高层建筑经济效益显著。（三）区域工程地质研究早在50年代末，刘国昌、姜达权等就曾开展我国区域工程地质研究，出版了专著，编制了全国区域工程地质分区图，但因分区原则有争议，分区图没有出版。80年代初大河流域的部分地段和各省市在编制环境地质图册时也曾编过工程地质图。1986年任国林在前人研究和各方面资料的基础上编制了1：40万中国工程地质图及说明书于1990年首镒正式出版。按照大地构造和大地貌将我国分为37个工程地质区，又根据次级构造和地貌，划分出83个亚区，有一幅分区图放在说明书中，比例尺1：2000万。北京地质学院等校曾讲授过“区域工程地质学”课。（四）区域地壳稳定性研究在三峡和二滩等巨型水利水电工程和苏南、大亚湾等核电站的工程地质勘察中，区域地壳稳定性成为重要因素，这方面的研究取得巨大进展。谷德振、刘国昌、胡海涛等利用地质力学理论，对断层发育情况、活动性，地壳升性速度、地应力状况、地球物理特征值、以及区域地震危险性分析等进行全面研究。基于这些因素的分析和定量指标，做出区域地壳稳定性评价，做出稳定性分区，分为稳定区、基本稳定区，次稳定区和不稳定区几个等级。并把稳定区视为“安全岛”，是适于进行这类工程建筑的区域。这也是具有中国特色的研究项目。（五）环境工程地质与地质灾害研究80年代以来，环境问题日益严重。为了合理利用和保护地质环境，我国开展了环境工程地质的研究。1982年召开了第一次全国环境工程地质学术讨论会，明确了概念、研究范畴、研究方向等，提出了在我国加强环境工程地质研究的建议，推动了这门新的学科的发展。1999年8月将召开第四次学术讨论会。几十年来在一些重点地区和大型工程地区做了不少研究工作，以工程建筑所引起的闪生地质环境研究为主，包括对人类生存和生产造成损失和威胁的各种地质灾害，诸如地面沉降、地面塌陷、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流、水库诱发地震、沙漠化、水土流失等。1989年底成立了地质灾害研究会，1990年起创办了中国地质灾害与防治学报对地质灾害的研究起了促进作用，举凡地质灾害的分类、形成机制、分布规律、预测方法、防治对策等研究成果，及时在学报上开展交流。有的还对处理措施进行和施工，如三责工程近坝区链子崖危岩体的治理，上海、天津等城市地面沉降的防治等均取得明显成效。还编制了中国地质灾害图，出版了段永侯的专著中国地质灾害。七、学术活动促进了学科的发展 1979年中国地质学会工程地质专业委员会成立，并在苏州召开了首届全国工程地质大会。这次大会由科院地质研究所主办，谷德振为召集人，老的工程地质工作者和各部委系统，以及科研、教学单位的代表近200人踊跃参加，会上讨论热烈，气氛活跃，制定了学会章程，选出谷德振为主任委员，并选出副主任委员、常务委员若干人，我也名列其中。专委会挂靠在地质研究所，这次大会开得成功是与地质所的同行们积极努力、不怕辛劳分不开的。从这次大会开始，全国工程地质工作者有了一个学术活动中心，研究成果得到及时交流。第二届大会于1984年在成都召开，选张倬元为主任委员，挂靠在成都地质学院。第三届以后又回到地质研究所，相继由孙广忠、王思敬任主任委员。2000年将召开第六届工程地质大会。每次大会都有数百篇论文，通过评选汇编成论文集，有的时候达三大厚本。这些论文代表着我国工程地质发展的水平和研究的方向。除了大会之外，每届还组织23次专题学术讨论会，深入研讨某一专门方面的问题，这对提高学术水平和解决专门问题起着推动作用。穿插着还召开环境工程地质学术讨论会和青年学术讨论会等。同行们见面还可以达成一些协作项目，为生产部门的实际问题提供解决途径。与国际工程地质协会的联系也是密切的，早在80年代初许多同行加入了国际工程地质协会，建立了中国国家小组，随专业委员会一起活动。从历年国际工程地质大会我国提交的论文和大会宣读论文的篇数看，我国都位于前列。王思敬曾两次就任副主席，1998年在第8届国际工程地质大会上被选为国际工程地质环境协会主席，这是我国工程地质界的光荣，说明我国工程地质学在国际前列已占有一席之地。此外还于80年代中期，经过同行论证，中国科学院在地质研究所设立了工程地质力学开放研究实验室，吸收国内学者共同协作，开展工程地质前沿课题和生产上需要解决的问题的研究工作，每次学术委员会上都要讨论工程地质学发展的趋势和应制定的科研方向。无形中成为我国工程地质学的研究中心，推动着我国工程地质学的不断发展。50年代来，中国工程地质学从建国初期的一片空白，发展到今天成为一门内容丰富，理论体系严谨，具有中国特色的综合性学科，发展之迅速是惊人的。当前我国改革开放形势大好，新世纪的到来，经济建设任务更为艰巨，新型城镇、新型铁路、高速公路的建设、黄河的治理、西南水电资源的开发、南水北调工程、海峡通道等等，为工程地质学研究开拓了美好前景。让我们加倍努力，把我国工程地质学推向世界高峰。主要参考文献北京地质学院，工程地质学。北京：中国工业出版社，1963（上册）、1964（下册）谷德振，中国工程地质学的发展，见：谷德振文集。北京：地震出版社，1994张咸恭，我国工程学。北京：地质出版社，1979张咸恭，我国工质学的发展与瞻望。工程勘察，1987，（1）张咸恭，我国工程地质学的发展方向。地球科学，1989，（2）张咸恭主编，中国工程地质学。北京：科学出版社Zhang Xiangong, A development history of engineering geology in China, Development of geoscience disciplines in China, Wuhan: China University Geosciences Pres. 1996五十年来我国水文地质学的演变与发展 陈梦熊 （国土资源部） 一、前言 “水文地质学”这一术语，虽然早在19世纪初，就在欧洲被正式提出来，但真正成为地质科学中一门比较完整、系统的独立学科，祗是本世纪3040年代的事。特别是第二次世界大战结束以后，随着地质科学的迅速发展，西方许多（包括前苏联）对地下水的研究，开始在地质科学的基础上（如地层学、岩石学、构造地质学、地球化学、地球物理学等），和其他一系列基础自然科学（如数学、物理学、化学、生物学等）以及水文科学相互结合，相互渗透，逐渐发展成为一门跨学科的综合性边缘学科。水文地质学从研究地下水的自然现象、形成过程和基本规律，发展到对地下水的定性、定量评价；它的基本理论，勘察方法和应用方向，也逐步形成。从70年代以来，水文地质学又从地下水系统的研究，进一步扩大为研究地下水与人类圈内由资源、环境、生态、技术、经济、社会组成的大系统。因此水文地质学的研究目标，开始转入到研究整个水系统与自然环境系统和社会经济系统之间相互交叉关系的新时期。我国对地下水的认识和开发利用，虽具有数千年的悠久历史，但真正运用地质科学的理论与方法，进行地下水的调查研究，仅开端于30年代。如老一辈的地质学家朱庭祜，谢家荣等，曾于这一时期分别到过江西、河南及南京等地区进行地下水的调查研究，并著有论文或报告。但水文地质学，作为地质科学领域内一门独立的应用地质学科，是在50年代新中国成立后才迅速发展起来的。作者曾把我国水文地质学的发展历史，划分为四个阶段，即：萌芽阶段（20前纪前）；初始阶段（19001950年），开始应用地质学的基本理论研究地下水；奠基阶段（19501970年），主要有前苏联学术思想影响下，奠定水文地质的理论基础，是区域水文地质学与农业水文地质学的开创时期；成长时期（19702000年），是水资源水文地质学与环境水文地质学的发展时期，主要受西方科学技术思想影响，如系统论、系统工程、计算机技术等新理论、新技术的输入，使我国的传统水文地质学，发展到一个以研究水资源与环境问题为重点的现代水文地质学。二、50年代区域水文地质学的开创时期 50年代地质部成立以后，各省的水文地质专业队伍和有关的研究机构以及地质院校等也先后建立；这为水文地质学的发展，创造了必要的条件。当时长春地质学院苏联专家克里门托夫教授，结合讲学编者了水文地质学、水文地质学概论、普查与勘探水文地质学、地下水动力学、矿床水文地质学、等教材，成为我国最早的一批水文地质专业教科书。前苏联新的理论，还通过许多著名学者的著述，不断输入中国。如朗格关于区域水文地质分区理论，卡明斯基关于地下水的渗流理论，普洛特尼柯夫关于地下水储量分类与评价，列别捷夫关于灌区地下水动态预测，以及奥弗琴尼柯夫关于矿水方面的专著等，对我国水文地质科学的发展，都产生了深远的影响。各国水文地质学的发展都是从区域水文地质的调查研究开始，我国也不例外。从50年代中期起，我国有计划地在全国开展区域水文地质普查，推动了区域水文地质学的发展。1958年编制出版第一幅比例尺1：300万中国水文地质图和第一本专著中国区域水文地质概论，1959年为纪念建国十周年，出版了我国第一本利用本国资料编著实用水文地质学。1957年正式出版发行我国第一种水文地质工程地质刊物。这一时期发表了许多有关中国水文地质分区、中国潜水分带规律、中国的自流盆地，以及有关华北平原，松辽平原、关中平原、内蒙古高原、河西走廊，柴达木盆地、准噶尔盆地、塔里木盆地等的区域水文地质论文或专著。因此50年代是我国区域水文地质学的开创时期。7080年代除少数困难地区外，我国区域水文地质普查基本完成，并开始转入重点经济发展区，如黄淮海平原、济徐淮地区、长江三角洲、东北经济区等地区，开展区域地下水资源与环境水文地质评价的调查研究，完成了许多重要研究成果。在区域水文地质普查资料的基础上，从60年代起，我国中小比例尺水文地质图编图工作迅速发展，并创立了一套具有本国特色的水文地质图编图方法，编制出版了许多按省、市或按地区编制的图幅、图系或图集。其中1978年出版的中华人民共和国水文地质图集，基本上系统地反映隐国从50年代以来，区域水文地质工作的主要成果。在此以后，北京、河北、辽宁等省市，也都编制出版了本地区的水文地质图集。80年代以来，在普查资料基础上，还开展了许多专题研究，如四川、湖南等省对红层裂隙水的研究，中国玄武岩裂隙孔洞水的研究，黄土地下水的研究，以及北方岩溶水的研究等，均已取得重要成果。此外，在普查工作中普遍应用了遥感技术，在系统总结大量遥感资料的基础上，编制出版了北方遥感水文地质应用文集，同时还编制了北方典型遥感水文地质图像集与中国岩溶地区典型遥感水文地质图像集，促进了我国遥感水文地质的发展。以上大量成果，为创建我国的区域水文地质学，奠定了良好基础。三、60年代农业水文地质学的开创时期 60年代，由于在华北开展大规模的抗旱打井运动，成为农业水文地质学的开创时期。针对农田供水与盐土改良两项任务，开展了大量的调查研究，编制了大量图件，为北方地区发展井灌，实行农田水利化，做出重要贡献。7080年代又进一步开展许多主要为发展农业 服务的专题研究，如黄、淮、海平原旱、涝、盐等自然综合治理的研究，河南商丘地区潜水资源与人工调蓄的研究，河套平原和银种平原关于水盐均衡和盐土治理的研究，以及河西走廊地下水合理开发利用的研究等，为农业水文地质学的发展奠定基础。长期以来地质部门对土壤水的研究是一个薄弱环节，而土壤水研究是促进农业增产与建立节水型农业体制的关键。从70年代到80年代，随着许多均衡试验场的建立，以及负压计、中子仪等新的测试技术的引进，促进了包气带土壤水运移规律的研究。河南水文地质总站与有关部门合作，通过“四水”转化关系的机理研究，对土壤水运移机理进行系统分析，并通过田间作物的观测试验，应用土壤水分运动通量法和定位通量法，计算了有植被条件下的降水入渗量、蒸发量以及其他有关数据，建立了“四水”均衡模型，证明在“四水”相互转化关系中，土壤水起着重要的调蓄作用与相互制约作用。这对如何充分发挥土壤水的功能，提高作物用水效率，和建立节水型农业，具有重要的实际意义。零通量面法是近期国外发展起来的一种研究土壤水补给，损耗和均衡的田间试验新方法；对研究土壤水分运动，有重要的实用价值。它采用测量土壤含水量和土壤水势的先进技术，方法简便；与数学模拟方法或地中渗透仪测试方法相比，具有经济、区域代表性强、设点推广容易等优点。不久前水文地质工程地质研究所完成了专著零通量面方法应用基础研究，系统地论述了零通量面的基本原理，形成规律及其计算方法。研究工作采用物理模拟试验和田间试验相结合的方法，提出了零通量面法的应用范围以及零通量面法与定位通量法的联合运用法；并建立了改进型定位通量法，提出零通量面法与改进型定位通量法，联合运用等各种不同的计算方法。这为今后开展土壤水的研究，创造了有利条件，对发展我国农业水文地质学，也能起到重要作用。四、70年代环境水文地质学的开创时期 随着城市建设和工业建设的迅速发展，人民生活水平的不断提高，城市水资源的供需矛盾与相应发展的环境问题日趋严重。因此从70年代到80年代，各省都开展了主要为城市和工业建设服务的水文地质工作。也可以说，这是我国城市水文地质学的开创时期。虽然早在50年代，北京、西安、包头、太原等城市，就已进行过水源地的勘察研究，但当时主要局限于水资源评价，而当前城市水文地质研究的目标，不仅要查明城市区域水文地质条件，对地下水资源做出评价，而且还要分析研究水质污染与地下水大量开采所引起的各种负环境效应，如海水入侵、地面沉降、岩溶塌陷等地质灾害。从70年代开始，大多数大中城市，开展了城市地下水污染现状的调查，包括污染源、污染途径、污染成分、污染程度、分布范围、发展趋势等等。80年代在污染现状调查的基础上，进一步开展了地下水污染机理的研究、包括污染物质的运转、累积、转化与自净过程、特别是污染物质的机械渗滤作用，物理化学吸附作用，离子交换作用，浓缩或稀释净化作用，以及放射性元素的衰变作用等的研究。研究工作普遍采用了室内模拟试验等新方法。例如呼和浩特市所进行的地下水硝酸盐氮污染机理与防治对策的研究，运用多种模拟试验，研究三氮在包气带介质环境中的行为过程，深入分析砂化与反硝化作用的主要影响因素。通过微生物检验和生物化学的研究，认为硝酸盐氮的污染机理，主要是以硝化作用为主的生物化学反应过程，证明硝化菌在三氮转化中占有重要地位，是硝化反应中的主要影响因素。生物化学作用在污染机理研究中，是我国的一个薄弱环节，这项成果，是对生物化学作用研究的一个突破。此外，如上海地下水As污染研究，北京关于地下水硬度变化机理的研究等，都进行了大量室内模拟试验，大大提高了研究水平。西安进行的污灌现场入渗试验，以及济宁水质模拟研究所进行的弥散试验，均取得良好效果，查明了污染物的运移、富集规律，为选择污染治理对策，提供了科学依据。为了预测水污染的发展趋势，并进行合理控制，近年来水质模型的研究，也已取得很大进展。1984年完成的山东济宁地下水水质模拟及其污染趋势预测的试验研究，是我国最早的一项水质模型研究，起到了带头示范作用。以后石家庄、新乡、平顶山等城市，对地下水管理模型的研究，都在建立水量模型的同时，建立了研究溶质运移的模拟模型。在计算方法上，普遍采用了有限元或有限差分等数值法，从而提高了参数的精度和计算结果的可信性与可靠性。许多城市开展了地下水的环境质量评价，并已逐渐由单项有害离子评价，进入到综合评价；由单项环境因素评价，进入到综合因素评价；从现状评价，发展到趋势评价；由数理统计分析，发展到污染预测和建立水质数学模型。各种评价方法，如综合指数法、概率统计法，以及聚类分析法（包括模糊聚法与系统聚类法