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30－40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：①萌芽阶段（20前纪前）；②初始阶段（1900－1950年），开始应用地质学的基本理论研究地下水；③奠基阶段（1950－1970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；④成长时期（1970－2000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。70～80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。70～80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）。均得到普遍应用。在模型研究方面，王秉忱等编著的《地下水污染与地下水水质模拟》及朱学愚编著的《地下水运移模型》，为研究水质模型奠定了理论基础。林学钰等编著的《地下水水量模拟及管理程序集》，简明论述了建立各种模型的技术方法与求解过程，详细罗列了计算程序与使用指南，为开展水质模拟和预测研究，提供了有利工具。

与此同时，由于地下超量开采所造成的各种负环境效应，如水量枯竭、水质恶化、海水入侵、地面沉降、岩溶塌陷，以及生态环境恶化等，也都成为环境水文地质工作中的重要研究内容。有些城市通过管理模型的研究，对地下水过量开采问题，提出了调整开采布局或采取人工补给等措施的新方案。在海水入侵研究方面，山东莱州、龙口地区建立了三维咸淡水界面运移数学模型。北海市在模型研究中，对多层承压含水层的海底边界问题，提出“等效边界”的新概念，解决了模型计算问题。上海地面沉降通过长期研究，基本得到控制；80年代又通过与比利时专家的合作建立了水动力模型与土力学模型相结合的三维沉降模型，取得新的进展。此外，对岩溶塌陷以及西北地区生态环境恶化等方面，都完成了许多重要研究成果。

80年代我国参加国际水文计划（IHP）关于《水资源开发的环境效应与管理》的研究课题，负责其中地下水部分。该课题系统总结了地下水开采过程中，有关过量开采、水质恶化、海水入侵以及地面变形等各类负效应的基本原理、形成机制、治理措施与模型研究，突出反映了我国许多地区的典型研究实例。这项成果已于1988年由国际水文科学协会公开出版，获得国际上的较高评价。

在环境水文地球化学研究方面，从区域水文地球化学的研究，逐渐转入环境地球化学与人体健康和疾病关系的研究，已经形成医学环境地球化学新的学科体系。我国从60年代以来，就对克山病、高氟病等地方病的形成机理与防治措施，进行了深入研究，取得了重要进展。近年来又扩大到心血管、脑血管病，以及癌症等疾病与水文地球化学关系的研究，特别在癌症研究方面有所突破。通过多年来所累积的大量资料，科学出版社出版了《中华人民共和国地方病与环境图集》，吉林、内蒙、云南、甘肃省等，自治区也出版了相应的图集，较好地反映了各类地方病的环境水文地球化学背景。

为了满足有关院校教课的需要，1990年以来我国已先后出版三本作为高校教材用的《环境水文地质学》，虽然内容还不够完善，但反映环境水文地质学，已在我国发展成为水文地质学科中一门独立的分支学科。

五、80年代――水资源水文地质学的开创时期

在地下水资源研究方面，从80年代以来，由于地下水系统理论、非稳定理论的输入，以数值解或解析为代表的现代应用数学以及计算机系统的广泛应用，使地下水资源的研究发生了根本性的变化，把重点从传统研究方法转入到模型研究方面，不仅在计算方法上发生了巨大变革，而且其研究范畴，也由单纯研究地下水系统与自然环境系统之间的相互关系，扩大到研究与社会经济系统的相互关系。地矿部地质环境管理司出版的《中国典型水源地勘察实例汇编》和《中国2000年城市地下水资源及环境地质问题预测研究》，全面总结了各类地下水水源地关于勘察方法与资源评价的重要经验和城市环境水文地质研究的重要成果。是我国关于源地勘探工作与城市水资源与环境水文地质研究的初步总结。

80年代出版的《中国干旱半干旱地区地下水资源评价》，汇集了70～80年代北方各地区区域地下水资源评价的研究成果，基本反映了我国80年代在这一领域的理论水平。报告内根据不同地区与不同条件，采用了各类不同的数学模型。如商丘在人工调蓄条件下，建立多年均衡法与有限元法结合的数学模型；石羊河流域根据地下水动态演变规律，应用不规格有限差分法建立的数学模型，以及黄土层饱和与非饱和地下水的联合数学模型等。不少有关地下水资源评价与计算方法的论著，先后在国内出版，如南大朱学愚的《地下水资源评价》、西安地院李俊亭编写的《水文地质统计的随机模拟》、《地下水流数值模拟》，陈雨孙所著《地下水运动与资源评价》，刘春平所著《地下水系统规划与管理优化模型》，以及李佩成所著《地下水非稳定流渗流解析法》等，为我国地下水资源评价研究，奠定了理论基础。

80年代后期地下水资源研究的一个重要标志，是把主要目标逐渐转向管理模型的研究，即研究如何合理开发、利用、调控和保护地下水资源，使之处于对人类生活与生产最有利状态。因此它不仅涉及水文地质学的各个领域，而且涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等各方面的问题，通过数学模型和最优化技术，建立地下水管理模型，实现管理目标。

目前许多城市如北京、西安、沈阳、新乡、平顶山等，都开展了管理模型的研究，根据不同目标与不同要求，分别建立了有以城市供水为目标的水资源管理模型，为水质控制改良和环境生态改善的管理模型，水质水量联合管理模型，水量调配和供排结合的管理模型，地表水，地下水联合调度模型，以及全流域为工农业生活用水优化分配的规划管理模型等。1991年在“唐山平原地下水盆地管理模型研究”和“邯郸西部平原地下水盆地管理模型研究”中，首次采用“两个耦合”，即分布参数地下水模拟模型与优化模型的耦合，水资源经济管理模型与优化模型的耦合，实现了水资源系统与经济系统的有机结合。90年代出版的《地下水管理》（林学钰、廖资生著），《实用地下水管理模型》（杨悦所、林学钰编著）以及《地下水资源管理》（陈爱光、李慈君、曹剑锋编著）等专著，都是有关管理模型研究的重要成果。

地下水动力学主要以研究地下水的渗流理论为主，根据含水介质的不同，正分别向孔隙水、裂隙水与岩溶水三种差异较大的渗流理论发展，形成不同的分支学科。近一二十年以来，地下水动力学结合水资源计算，吸取现代应用数学的基本内容而发展数学水文地质学。数学水文地质学主要包括地下水流数值模拟、水文地质统计和随机模拟、非稳定流解析法等方面，也分别向独立分支学科发展。地下水系统理论的引入，对水资源的研究产生了重大影响。地下水模型研究，已成为水资源研究的主要内容。应用系统工程的观点，从概念模型、数学模型、优化模型，到管理模型，实际上包括从水资源评价到水资源管理的全过程，已逐渐演变成水资源水文地质学。

六、90年代――信息水文地这的开创时期

为保证提供建立模型所需的大量水文地质信息，就必须建立相应的信息――检索系统和数据库。近年来通过对数据管理系统的研究，河南环境水文地质总站已先后开发了“河南省地下水资源数据管理系统”和“地下水均衡试验观测数据处理系统”，并都已正常运行。山西环境水文地质总站也建立了山西地下水动态数据库（GWD）管理系统，不仅可对动态资料进行输入，修改、查询、统计、打印报表、绘制图形，而且具有多种数量处理功能。许多城市如秦皇岛、石家庄、新乡等，也都分别建立了数据库与数据管理系统。

在信息系统研究的基础上，国内正在开展关于城市水资源环境管理专家决策系统的研究。专家系统是人工智能研究领域中的一个重要研究方向，通过对信息数据库、知识库、推理解释系统和知识获得的研究，可以建立通用的城市水资源――环境管理专家决策系统，从而将水资源――环境管理这一复杂系统工程微机化、自动化，为城市水资源业务管理部门，提供操作方便的技术工具，不仅可对水资源状态进行实时分析、过程模拟和信息输出，还可对水资源管理实现最佳决策选择。所以开发专家决策系统，是水文地质工作者今后一项重要任务，也是缓解城市水资源供需矛盾的一项不可缺少的战略措施。

信息系统的研究，已成为水资源研究不可缺少的重要内容之一，主要包括数据管理系统、动态监测信息系统、遥感信息系统、专家决策系统的开发以及三维地理信息系统在模型研究中的应用等，已逐渐向信息水文地质学的方向发展。

七、回顾与展望

五十年代水文地质学的发展，由于紧跟现代科学新思潮，从传统水文地质学，走向现代水文地质学，取得了重大进步。不仅在理论上有极大提高，而且在实际应用中，对国民、经济规划国土整治、城市和工业建设、以及环境保护等，都发挥了重要作用。综上所述，现代水文地质学的特征，主要表现为：①与现代科学的新理论新学科紧密结合，如系统论、信息论、控制论与相应产生的系统科学、环境科学、信息科学等，对水文地质学的发展发生了重大影响。近年来正在发展的开放复杂巨系统理论、非线性动力系统理论、以及耗散结构理论等，都会对今后水文地质学的发展，发生深远影响。②现代应用数学与水文地质学的结合，特别是数值模拟方法得到普遍应用，模型研究成为水资源研究的主要内容，使水文地质学从定性研究发展到定量研究的新阶段。③地下水的研究，从地下水系统与自然环境系统相互关系的研究，扩大到与社会经济系统相互关系的研究。地下水资源的研究，也从数学模型发展到管理模型与经济模型的研究。④许多新的分支学科的产生与发展，如区域水文地质学，岩溶水文地质学、遥感水文地质学、环境水文地质学、医学环境地球化学、污染水文地质学，以及数学水文地质学、水资源水文地质学等。⑤新技术、新方法的应用，除计算机技术外，如遥感技术、同位素技术、自动监测技术、室内模拟技术，以及有关水质分析技术等，都得到普遍应用，对推动水文地质学的发展，发挥了重要作用。

现代科学的发展过程，主要表现在高度分化和高度综合的轮回上升，即由分到合，由合到分，不断循环或同步前进的进化过程。不同学科之间的互相渗透而形成新的边缘学科，是产生新的分支学科的主要动力。分支学科的发展，又是促进学科发展的重要动力和必备的条件。回顾50年代各地质院校创办之初，水文地质专业仅有普通水文地质学、地下动力学、水文地球化学和专门水文地质学等基本课程。但从70年代以来，随着分支学科的发展，情况发生了很大变化，教学课程日新月异，出现了百花齐放的新局面。

水文地质学的各分支学科，按其性质可划分为三个方面，即理论水文地质学、应用水文地质学及技术方法水文地质学。它们彼此之间并无绝对界限，而往往是相互交叉、相互促进、组合成一个新的完整的学科体系。

普遍水文地质学逐渐向区域水文地质学发展，并派生岩溶水文地质学、古水文地质学等分支；地下水动力学与水文地球化学相互结合，逐渐演变为以研究地下水资源为重点的资源水文地质学，并向以研究数学模型为主的数学水文地质学和资源管理水文地质学发展。另一方面，专门水文地质学逐渐发展为城市水文地质学、农业水文地质学和矿区水文地质学，并在此基础上，发展成为环境水文地质学。环境水文地质学的发展，又形成区域环境水文地质学、污染环境水文地质学、医学环境水文地质学、生态环境水文地质学，以及地震水文地质学等分支。在技术方法方面，由普查勘探水文地质学，逐渐发展为钻探水文地质学、物探水文地质学、遥感水文地质学、同位素水文质学、监测水文地质学、计算机水文地质学、制图水文地质学，以及地下水分析化学等分支。由此可见，水文地质学的研究内容、理论水平与技术方法等，到90年代已经发展到一个崭新的时期。

综上所述，下世纪在理论水文地质学方面，将着重向水资源水文地质学发展；而应用水文地质学方面，将着重向环境水文地质学发展。今后水文地质学的发展趋向，可能演变为资源环境水文地质学。在理论水文地质学方面，将以渗流理论为基础，以水资源水文地质学为重点，以模型研究为中心，加快开发三维地理信息系统在模型研究中的应用。在应用水文地质学方面，将以环境水文地质学及其分支学科，作为主要发展方向。在技术方法研究方面，将以制图水文地质学、遥感水文地质学与同位素水文地质学，作为主要发展方向。在信息系统研究方面，将加强以数据管理系统、动态监测信息系统、遥感信息系统，以及专家决策系统的开发与应用。

在面临我国经济建设进入高速发展时期，经济建设与资源、环境的矛盾将日趋严重。如何协调好水资源与环境同社会经济可持续发展的关系，将是摆在我们面前的一项严峻任务。诸如城市水资源紧缺与水资源管理，农田灌溉与建立节水农业，西北水资源的合理开发利用与防止生态环境恶化，水污染与污染治理，城市环境水文地质问题，长江三峡工程、黄河小浪底工程建成以后水环境的变化及其影响，酸雨的发展及其对地下水的影响，塔里木盆地沙漠地区油田供水问题、缺水山区人畜饮用水问题、地方病分布区的改水、换水问题海平面上升对沿海地区水环境的影响，等等，举不胜举。我们理所当然应该做好准备，鼓足勇气，满怀信心地迎接新世纪的挑战！

主要参考文献

陈梦熊，环境水文地质学的基本概念与研究范畴。长春地质学院学报，1987，专集

陈梦熊，现代水文地质学的演变与发展，水文地质工程地质，1993，20（5）

陈梦熊，水文地质学及其分支学科的发展，见：中国地质学科学展的回顾。武汉：中国地质大学出版社，1995

陈梦熊，新中国水文地质学发展的四个时期，见：中外地质科学交流史。北京：石油工业出版社，1992

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。”①我国工程地质学之所在能够成为一门独立的科学，并沿着正确的方向迅速发展，正是大规模社会主义经济建设的需要给予了巨大的推动力量。

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。1940－1942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1966－1976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^＋、Mg^2＋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2～3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

中国环境地质学的进展与展望

哈承佑

（环境地质研究所）

一、环境地质学的内涵与由来

地质科学是研究地球的科学，历来与人类社会生存发展联系在一起。传统的地质科学研究地球的形成、演化，进而在为满足不断发展的社会对矿产资源、能源的需求的同时，自身也得到了发展。随着人口剧增、资源的开发、科学技术的进步，人类面临资源、发展与环境的压力是前所未有的。顺应时代变化的需要，地质科学衍生出许多前缘学科，环境地质学是其中之一。

当今，地质科学在社会中的使命，不仅要继续深入研究矿产资源、能源及其中类资源形成、分布、富集规律，满足人类社会发展对矿产资源的不断增长的需求，而且更要面向资源、环境与可持续发展的挑战。所谓可持续发展是指既要满足当代人的需要，又要不损害后代人满足其需求能力的发展。地质科学研究告诉人们，一定的矿产资源是在特定的地质条件下形成的，资源总量是有限的，而且大部分是不可再生的。地质环境的容量也是有限的，即指一个特定地质空间可能承受人类社会―经济－工程发展能力也是有限的（毛同夏，1991）。不是可以任意对矿产资源过度开发与消耗，不是可以无限制地排放废弃物在人类生存环境之中。周宏春指出，可持续发展的含义还指发展要有后劲，立足当前，着眼未来，着眼于长远，发展要能够继续下去，一直延续下去，同时要为以后的发展创造条件和机会，不能“竭泽而渔”。自然科学从水、土等生命支持系统的角度，提出人类可持续发展“应以地球承载能力为限度”。这就需要研究自然规律，遵循自然规律，顺其自然，人类才能真正驾驭自然，人类的主动性与积极性才能得到充分的发挥。因此地质科学可以用来为人类生存的地质环境的可持续发展，为生态环境的平衡发挥愈来愈重要的作用。

讲到“环境”是指人类赖以生存的周围世界，它是作用于人类这一客体的所有外界因素的总和。那么什么是地质环境呢？大体上是指地壳表层在自然条件下，依其自然规律保持着动态平衡的系统，即通常所指地壳表层与大气圈、水圈、生物圈，在长期地质历史中进行着能量迁移和物质交换，并在长期演化过程中逐步建立相对平衡的开放系统（李烈荣等，1991；胡海涛等，1986）。张宗祜先生1991年指出“环境是自然实体与人类实体相互联系的系统”，认为“地质环境是有空间概念的”、“上限是岩石圈的表面――与大气、地表水体、生物界相互作用”，“下限是目前阶段人类能够涉及岩石圈的深度，大约为5km，最深的钻探深度可达12km” 。

发自地球的内部动力地质作用引起地质环境的变化，有些是急剧的，如地震、海啸、火山喷发，这些变化对人类的生存环境和生态平衡产生瞬时的灾难性的恶果，对于这些变化人类目前还不能有效地制止，甚至还没有把握预测它的出现。然而，大多数地质环境变化是缓慢的，似乎不为人们所觉察，例如长江、黄河这样世界规模的大江大河，从它的形成、发展至今已经经历了一个漫长的地质过程，经历了地球动力系统的不断变化，即侵蚀、搬运、沉积的地质过程，实际上也是自然界进行着不断平衡的过程，这类变化是在人们不知不觉之中进行的，这就是人们常说的地质环境变化。

自然界自从有了人类以来，人类为了生存、为了发展，适应自然、利用自然、开发自然，同时也给自然带来许多预想不到的变化，甚至危及人类自己。例如世界著名的阿斯旺水库（汉布林，1980；萨比尔，1990），现有装机容量为210万kW，1970年完工后，为埃及灌溉一万英亩旱地，提供100亿kW电力 ，使国家收入增加了一倍，为国家实现工业化提供了能源条件。但是水坝兴修后急剧改变了尼罗河水流系统的平衡，使三角洲岸线受到地中海海流的直接侵蚀，三角洲的某些部位每年后退几米。尼罗河的沉积物还是天然肥料来源，没有这些养分的补充，数百万亩农田缺乏足够的肥料。同时，大坝建成后改变了尼罗河的盐分循环过程，使中上游土壤盐分增高了，使成百万亩土地荒芜。不仅如此，大坝建成后，向下游放水速度过快，猛烈侵蚀河床两岸，这种冲刷作用破坏了3处拦河大坝500余座桥梁。表明一旦人类工程技术经济活动破坏了天然平衡，试图建立新的平衡同打破天然平衡的代价很有可能一样多，甚至有过之而无不及。例如为了保证宝成铁路的正常运营，据1981年统计，仅一年的支出的路基维修费用就是当年建成宝成线费用的50％，实际上至今新的平衡尚未建立。上述实例说明，人类工程技术经济活动已经成为巨大的地质营力，并且愈来愈广泛和深刻地参与着地质环境的变化。有人估计就其变化速度而言，人类工程技术经济活动有可能破坏以地质年代计程的地质作用，或者使相距很远的不同地质环境增大彼此依赖关系。由此环境地质学就应运而生，并且已成为地质科学中一门新兴的应用学科就不难理解了。

环境地质学是本世纪60年代初期在国外书刊上出现的，关于它的涵义和研究范畴，各国学者持有不同的理解。最初使用这个名词的是Hackett（1962），他认为“环境地质学是研究和使用地质学达到协调和完善状态的一个新方法” 。Flawn（1965）更广泛更明确地概括为“环境地质研究包括自然资源的寻找和开采，废物的处理，构造运动对建筑结构的效应，地球物质成分和细微变化对人体健康的影响，由于人口和工业的高度集中，产生各类环境地质问题，亦都在它的研究范畴之内”。Keller（1998）指出“环境地质学是一门应用地质学，主要研究人与自然环境之间的相互作用的各个方面” 。由Michael Abaly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、废弃物的消纳、地表侵蚀等地质评价）”。原苏联地质部制定了《地质生态调查和填图要求》赵运昌译编（1994），把环境地质学定义为地质生态学，指出“地质生态学是地质学科的分支学科，把地质环境的状态成分和性质作为生态系统的组成部分。指出地质环境与大气圈和水圈的相互作用，可能导致地球表面不断变化，出现生态和社会性的危险过程（灾害）；人类大规模经济和技术活动影响着地质环境状态和性质的改变，地质环境对国民经济的目标功能，起着超前的决定作用” 。当然也有的学者对环境地质一词持相反意见，如Oakeshott（1976）说“环境地质是一些荒谬名词”又说“所有地质学都是环境的” ，显然这些意见没有考虑到地质科学的发展。80年代初期，在第26届国际地质大会上，莫斯科大学Sergeev教授进一步举出了人类工程经济活动是强大的地质营力，并已成为一些新的灵生作用。国际地科联环境规划地质科学委员会出版《地学在规划和管理人类环境中的重要作用》①指出“人们不能制止环境问题的发生，但改善规划和维持人类社会的方式，是环境地质科学的目的” 。

国内学者从70年代以后对环境地质开始有所讨论，胡海涛等（1986）认为环境地质学主要是研究地质作用，地球物质与人类活动之间的相互关系和影响，也可以说主要是研究人类工程－经济活动与地质环境之间的相互作用和影响，从而达到合理利用和保护地质环境之目的。张宗祜（1991）认为环境地质应当是研究人类技术活动与地质环境相互作用影响的学科。陈梦熊（1998）认为环境地质学是一门综合性很强应用地质学范畴的一门分支学科，以研究人－地关系为主，介于地质科学与环境科学之间的一门边缘学科或综合性学科。王瑞久等（1998）认为，环境地质学的研究对象分为两个方面：地球自身变化对人类的影响，包括火山、地震、海啸等方面和地球受人类活动引起的影响，二者可以概括为一句话，研究人类与地质环境之间相互作用的两个领域。其研究目的是保护人类的健康和安全，保护人类的环境质量，以及促进土地及其资源的合理利用。毛同夏（1991）认为环境地质学是环境科学领域的一个重要部分。指出环境地质学是应用地质学的理论与方法，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和可能引发的地质问题，探索在发展社会经济的活动中，合理利用与保护地质环境的途径。综上所述各家对环境地质学涵义有如下几点共同的认识：

（1）环境地质学是地质科学中一门新兴的应用学科，是环境科学的重要组成部分；

（2）环境地质学是应用地理论与方法，研究地质环境的基本特征、功能和自身演变规律的学科；

（3）环境地质学侧重研究人类工程技术经济活动与地质环境相互作用、相互影响、相互制约的关系；

（4）环境地质学着力为人类合理开发利用地质矿产资源和保护人类生存的地质环境，在可持续发展战略中做出贡献。

可见环境地质学已经成国际地质学界认同为地质科学中一支应用学科，并且已经成为环境和环境保护方面一项不可忽视的研究领域。

二、环境地质学科的进展

回顾50年代以来，我国的水文地质工程地质几乎全盘从苏联引进。随着第一个、第二个五年计划的实施，水文地质工程地质工作者力图认识和鉴定地下水或岩土工程的自然属性及其地质背景，或是论证地下水补给、迳流、排泄条件，求取含水层参数，提供符合国家标准的一定涌水量和水4质的新建水源地，或是为长江或三门峡水电站进行勘探，论证工程建设基础的稳定性，或是为新建铁路选线或是为长江大桥桥址选线方案比较进行着艰苦卓绝的野外勘探和试验（实验）工作，鉴定岩土工程的自然属性，包括力学强度评价和场区工程的稳定性，提供了一批符合国家建设要求的工程场址（厂址）。当时为了保证矿山建设环境安全，国家亦明确规定露天开采场的矿山必须对边坡的安息角加以确定、地下抗道开采要求对矿层顶部底板抗压、抗剪强工的测试，以及对预留矿柱的要求，并做出相应的评价。为了保护地下水质要求在地下水集中开采区建立相应的卫生防护带，这些都是早期对矿产资源开发的环境保护要求，对推动当时国家蓬勃发展的经济建设有着重大作用。

进入60年代及至70年代，随着国民经济发展，一方面社会经济有了长足进步，另一方面由于对自然资源的过度开发与消耗和污染物质的随意排放，开始出现了资源的短缺、环境污染和生态环境相继出现了意想不到或估计不足的环境地质问题，诸如过量抽汲地下水导致地面沉降以及随后天津、宁波、苏州、无锡、常州等地区，甚至一些内地相继出现了地面沉降。从60年代及至70年代，华北平原出现多次持续干旱，平原区出现了“机井热”，大量开采地下水，几乎与此同时华北平原海河流域，建成了控制山区面积86％、总库容达265亿m³的地表水库《地矿部地质专报（6）》（1992），以致改变了平原区天然迳流，当然也截断了地下水天然补给，导致水资源循环系统发生了根本性变化，一方面形成了严重的水资源供需矛盾，导致大面积地下水降落漏斗的扩张，出现了深层地下水的枯萎状态和浅层地下水疏干、地表迳流盐的功能受到了抑制，另一方面由于抽汲地下水灌溉，部分回归水入渗，产生了新的盐份返复式积聚，致使地下水资源进一步匮乏。由于周边水循环的环境变化，天津沿海地区地表水体的覆盖率由50年代的27.8％，减少到80年代的7.7％，这或许是人们不易察觉又十分重要的水循环负效应。随着大规模煤田、金属矿山的开发，著名的广东仁化凡口铅锌矿、湖南斗笠山煤矿等矿山，由于矿山疏干排水，降低地下水位，破坏了岩溶化含水层的岩体力学平衡状态，或者由于增大了水力坡度，使洞穴、溶隙及上覆土层被潜蚀冲刷，导致岩溶塌陷，危害矿井、城镇及农田。铁路沿线，特别山区铁路几乎年年受夏季暴雨袭击，导致山区铁路路基遭受崩塌、滑坡、泥石流的灾害侵袭而停止运营多有报导。

70年代后期，人们开始重视环境地质研究，人们自觉不自觉地把水文地质、工程地质、环境地质联系起来，即人们通常称之为水、工、环。在一定意义上说来，水、工、环地质工作要求人们不仅重视人类工程技术经济活动与自然地质作用的复合系统引起的环境变化，并且尽可能减少或减缓环境的恶化对人类造成的损失。

近几十年来环境地质学科的发展，实际上与国民经济建设和社会发展联系在一起的，特别是改革开放以来，东部沿海城市获得了很大发展，当然面临环境地质矛盾亦是突出的、尖锐的，下面列举若干方面研究成果作为学科的进展。

1．沿海经济发达地区及城市环境地质研究取得进展

从世界范围来说城市人口增长是不可逆的，1900年前世界上没有500万人口的城市，1950年有6个人口为500万的城市。据联合国预测到2000年这样的城市将有60个，其中增长最快的是发展中国家，世界上将有60亿人口中的一半生活在城市，而且大部分居住在沿海。城市历来是人类活动对地壳表层影响最大的地区，我国沿海经济区人口密集，工业及经济发达，享有舟楫之利，历来是我国对外开放的门户，同时又是支援内地建设的基地。从60年代起地质部门首先为满足经济及国防建设，对沿海及岛屿开展了供水水文地质条件及工程建设适宜性的调查。70年代有关部门对海岸带进行了多学科、多层次的综合调查。随着改革开放的兴起，地矿部门专门先后多次开展了沿海城市环境地质环境，1986－1990年即“七五”期间选择了秦皇岛、南通、宁波、闽南三角开放区以及湛江等地的环境地质研究，1991－1996年即“八五”又开展了上海浦东及厦门专属性环境地质研究。

与此同时，由地矿部地质环境司主持沿海主要城市水资源及地质环境评价。上述多项研究成果，对沿海城市地震带分布、地震危险性、区域地壳稳定性规律，对沿海地下水资源开发与诱发地面沉降、地面塌陷以及水环境污染引发城市水资源短缺，对未来海平面升降，江岸、海岸稳定，港口回淤等重大环境地质问题进行了论证。还编制了一套适用沿海城市的环境地质样板图系（宁波），为沿海城市改革开放奠定了比较好的基础。

垃圾至今仍然是困扰城市发展的一大难题，据1999年2月科学时报报导，全国垃圾的历年固体废弃物堆存量已达60多亿t，侵占土地面积多达5亿m²，截至1996年底我国城市数目已达666座，其中有200多座城市陷入垃圾包围之中，北京地区50m²以上的垃圾堆已达4000多处；上海已达2000多处，长期以来采用露天堆放、自然填沟和填坑消纳城市垃圾，对土壤、地下水、大气已造成现实影响和潜在危害。上海浦东等地开展了垃圾地质填埋，对地下水污染影响做了有益的研究。现代化城市愈来愈向“高”、“大”、“深”方面发展，所谓有高是高层建筑林立，大指建筑物规模愈建愈大，所谓深是指建筑物向地下发展，甚至过江隧道、越海隧道都在拟议或建设之中。因此迫切需要研究质条件以及建设将引发或已经产生的那些负面效应，为指导城市建设规划提供科学依据，为满足改革开放城市健康发展提供地质科学建议。

2．水资源开发引起的环境的地质问题受到了重视

我国水资源总量居世界第六位，人均占有量却只有2300m³，约为世界人均的1/4、美国的1/6、前苏联的1/8。人均水资源已排在世界的121位，是世界上13个贫困水国家之一。我国是一个季风气候的国家，同时水资源时空分布极为不平衡给水环境带来先天性矛盾。降水70％～80％集中在夏季6～9月，长江及其以南地区水资源占全国总量的80.4％，人口占全国53.3％，耕地却只占35.2％，属于人多地少水资源相对丰富的地区，而长江以北水资源仅占全国总量的14.7％，耕地占59.2％，人口占44.4％，属于人多地多水资源短缺地区（陈志凯，1989）。黄淮海流域耕地和农业产量，几乎占全国40％，人口占34.8％，而水资源仅及全国7.7％，人均水资源只有500m³，相当于以色列水平，亩均水资源少于400m3，这里既是我国主要农业产粮区，又是我国水资源短缺地区。但是这个地区地下水资源为754.12亿m³，占黄淮海平原水资源总量1549.37亿m3的48.7％，妇挥地下水在时空分布上的优势，对改善这个地区水环境有着重意义。以海河流域为例，截至目前，无论地表水还是地下水，开发利用程度均居高不下，几乎到了枯竭状态。多年来河北省地太及水文地质工程地质研究所，原北京地质学院和现中国地质大学（武汉）等单位均为此做了大量工作。研究表明充分发挥当地浅层地下水上调节的功能，合理开发利用当地浅层地下水，以丰补歉，对于旱涝碱咸等多种自然灾害治理，防止环境退化，都是现实意义的，特别在开采咸水区浅部薄层淡水，汛期前降低了地下水位，腾出库容，有利于接受雨水补给，达到防涝治碱的目的。

地下水资源在国民经济建设和人民生活方面起着重要的作用是众所周知的，特别在长江以北的城市地下水资源开发占有重要地位，据统计（王兆馨，1992），全国有310个城市以开采利用地下水作为供水水源，约占全国城市供水的71％。其中有54个城市以地下水为主要供水水源，北方城市就占46个，约占70％，南方8个城市以地下水作为主要供水水源，占20％左右。因此地下水在人民生活中作用是不容忽视的。环境地质工作不仅在于提供足够水量又符合饮用或工业用的水质，而且要弄清开发后将产生哪些负面问题，并提出预防办法。

由于水资源开发不当而造成生态环境恶化，在西北干旱地区最为突出，已严重影响农业生产和居民生活。以甘肃河西走廊为例（陈梦熊，1996），由于盲目兴修水利工程，导致绿洲地区泉流量从50年代32亿m³减少到90年代到90年代14亿m³。其中石羊河流域由年泉排泄量8亿m³减少到现今完全消失，以致原有灌系统，几乎全面破坏。下游民勤地区，由于上游截流，补给来源减少，地下水位剧烈下降，造成大片植被死亡，草场退化水抟恶化，沙漠面积不断扩大。

我国本来水资源并不充裕但水环境污染又十分严重，据调查全国10亿km干支流的河道已污染达4.6亿km，占46.4％。地下水污染，特别在城市中地下水都不同程度受到污染，其中浅层地下水中“三氮”和硬度指标呈上升趋势，致使综合超标状况逐渐加重。为了保护地下水水源，地下水污染研究始于70年代，大体要求弄清地下水污染源，污染途径和污染程度，从而提出防治地下水污染措施，在一定意义土那时对地下水污染研究还处在被动状态。80年代以来国外开展了地下水污染源位处理的方法多种多样，国内许多单位开展了类似研究。诸如清华大学、南京大学等，对山东淄博大武水源地岩溶地下水受到石油类有机污染，借助长期强力抽水，抽水总量达26000m³/天，基本上能截获地下水污染。由中国水勘院与美国环境保护署在中国北方饮用水应用膜技术合作方面取得了较大进展，该项目采用膜技术对石油化工污染地下水、含高氟地下水和地下水受微生物污染的处理等方面显示了广阔的应用前景。中国地质大学（北京）沈照理、钟佐塬（1998），汪民（1991