环境工程地质问题研究中的整体性思维原则.pdf

2001年第4期 第4卷总13期 西安联合大学学报 Journal of Xi’an United University Vol. 4 No. 4 Oct. 2001 文章编号10082777X20010420061204 环境工程地质问题研究中的整体性思维原则 李忠良 西安联合大学,陕西 西安710065 摘 要地质环境的合理利用与保护,近年来成为人类特别关注的重大课题,在人类日益强大的地 质作用与自然地质作用力的混合作用日益显著的情况下,在解决其带来的问题时,必须有整体性思维, 即必须遵循连续性、 立体性、 系统性、 动态性等原则。 关键词环境工程地质;问题;整体性思维 中图分类号X141 文献标识码A 地质环境的合理利用与保护近年来才成为人类特别关注的重大课题.环境工程地质问题,主要是由 于人在经济-工程活动中引起地质环境的变异并超出环境自控能力,而影响人类生产活动、 生活健康、 生存安全的环境恶化问题,其中包括水资源开发利用中的环境工程地质问题,采掘矿产资源引起的环境 工程地质问题,兴修水利、 水电工程引起的环境工程问题,修建铁路、 公路引起的环境工程地质问题,滥 伐、 滥垦及过牧造成水土流失、 土地沙化引起的环境工程地质问题等.具体的环境工程地质问题包括诱 发地震、 地面沉降、 地裂塌陷、 斜坡失稳、 泥石流流域冲淤、 滨岸浸淹等. 由于环境工程地质问题涉及地质问题、 环境问题和工程问题,是人类日益强大的人工或人为地质作 用力与自然地质作用力混合作用的结果,在时间、 空间上相互交织,显现着复杂多变的态势,因此,在研 究环境工程地质问题时,必须有整体性思维. 整体性思维的任务是思维主体如何在整个思维过程中全面、 系统、 综合、 均衡、 立体地反映客观整 体性.其基本要求是把环境工程地质问题看成由各部分所构成,又把它看成是有机联系的不可分割的整 体.在研究环境工程地质问题时应具体贯彻如下原则. 一、 连续性原则 连续性原则是指思维主体从纵的方面去通过观照环境工程地质问题的种种表现揭示环境工程地质 问题的本来面目,就像把无数个不在一个平面上的点,连成无数条直线,进而把整个环境工程地质问题 勾画成一个有机连续而不间断的发展过程,不要人为地中断整个思维过程. 比如在斜坡稳定性判定过程中,可采用自然历史分析方法.即在进行坡体稳定性内在条件分析研究 的基础上,进行斜坡自然环境和形成历史的分析研究,查明影响斜坡演变的主导营力因素的发展变化过 程的因素、 线索,主要是区域水文及气象特征、 河流地质作用特点、 地下水埋藏和运动条件、 地形地貌特 征、 区域地质情况、 新构造与地震活动、 人类工程作用的现状和历史过程等,从而勾画出斜坡在其历史各 阶段起主导作用的营力因素的发展变化,为正确论证斜坡稳定现状并预测其发展趋势及采取有效的防 治措施提供依据. 连续性原则首先使我们把现今的地质状态看成是漫长地质过程的一个阶段,将今天与昨天、 近代与 古代联系在了一体;其次,连续性原则使我们清醒地判定相同的地质作用既然过去发生了,那么现在也 可能发生;第三,连续性原则为我们提供了 “由已知现在推断求知过去” 的基础;第四,连续性原则可使我 收稿日期2001 - 07 - 05 作者简介李忠良1963 , 男,天津人,西安联合大学副校长,长安大学地质工程与测绘工程学院在职博士研 究生. 们从已有地质事件保留信息中逆推出各种历史地质环境. 由以上可以看出,连续性原则实质上是一个时间性原则,它体现了辩证唯物主义把世界不仅看成是 事件的集合体,而且看成是事件过程的集合体的思想. 二、 立体性原则 立体性原则是指思维主体从横的方面去多方面反映环境工程地质问题的整体,即从环境工程地质 所包含的各种要素出发,全面、 综合、 整体地进行思考,从而建立起影响环境工程地质诸要素的立体网 络,使诸要素间的错综复杂的关系网清晰地展示在我们面前. 如在研究环境工程地质问题时,首先要建立起立体的 “环境” 空间,通过诸环境之间的关系,来准确 把握环境工程地质问题中环境要素的内在联系.具体来讲就是根据环境与人类关系的密切程度和人类 对自然环境改造加工的程度,由此及彼,由近及远,由小到大,将环境分为不同的层次和单位,分别研究 其内在的环境工程地质问题,以此勾画出影响环境工程地质问题中环境要素的网络. 环境 地球环境 聚落环境 庭院环境 基本环境单元 村落环境 农业人口聚居的地方 城市环境 非农业人口聚居的地方 与人类的生产生活关系 最密切最直接的环境 地理环境 气 圈主要是对流层 水 圈约1. 4109km2体积 土壤圈含岩石圈表层 生物圈生物正常生长生活的场所 海洋水19. 7 冰水、 地下水、 湖泊水、 土壤水、 生物水、 大气水、 海流水2. 8 地质环境 岩石圈 为人提供矿藏及经济工程活动的空间 星际环境 宇宙 人类未来的活动场所 聚落环境、 地理环境、 地质环境和星际环境构成了人类的生存环境,是环境工程地质问题的载体.它 们之间不断进行着物质和能量的交换,相互影响,相互制约.聚落环境是和人类生产、 生活关系最密切、 最直接的环境,是产生环境工程地质问题的源头。它既是地理环境的一个组成部分,受到地理环境的制 约,同时又深刻地影响和改造着地理环境.如由于城市地下水的过度开采而导致的地面沉降、 地裂缝和 城市水源不足问题;滥伐、 滥垦、 过牧造成的水土流失、 土壤沙化、 沙尘暴、 河流断流问题;铁路、 公路的修 建引起的滑坡、 泥石流问题;修建水库引起诱发地震和上游浸淹问题;采掘矿产造成的塌陷、 山崩问题 等.地理环境是在地质环境基础上,在宇宙因素影响下发生和发展起来的,是人类活动的舞台和基地.如 山脉的高度、 走向影响和决定着区域性的气候条件和不同的水系分布;不同的地质构造单元决定着不同 种类的矿产资源分布和人类工程活动的类型,同时也引发出不同的环境工程地质问题;太阳辐射的变化 及星际尘埃的坠落对地理环境的负面影响等,这些都是构成环境工程地质问题的环境要素.值得关注的 是,随着人类科学技术的发展,人类对地球的改造能力无限扩大,移山填海,南水北调,上天入地,核能核 电,在造福人类的同时,也引发了严重的环境问题.立体性原则,使我们充分认识到人类今天的环境状态 不是单纯地由自然因素作用的结果,而是在自然环境的背景基础上,经过人类加工改造形成的,它有着 自然因素和社会因素的交互作用,体现了人类利用和改造自然的性质和水平.随着人类人口数量的增 加、 科学技术的发展及建设事业的需要,人类对环境的影响力越来越大,同时带来的环境破坏程度与日 俱增,环境工程地质问题愈发凸现.因此,立体性原则在环境工程地质问题研究中的应用,可使我们建立 完整的多层的环境工程地质问题及其诸要素之间互有关联性的清晰网络,立体地、 全面地反映事物本质 的内在联系. 三、 系统性原则 系统性原则就是从环境工程地质问题整体内部的诸要素本身所固有的联系来考察和分析整体性事 物,是时空统一的原则,即环境工程地质问题的成因联系、 构成环境工程地质问题的组合关系、 不同层次 的环境工程地质问题整体与其背景的关系等等. 如在地震、 滑坡、 泥石流问题的研究中,从成因上看,地壳运动是地震活动的内因,它的时强时弱,决 定地震在某个时期强烈,某个时期微弱.而地震又直接影响和控制着地裂缝、 滑坡和泥石流在时间和空 26 西安联合大学学报第4卷 间上的发生与发展.这是因为地震使岩土层开裂,产生地裂缝;斜坡在振动中失稳产生滑坡;滑坡产生的 松散堆积物在沟谷中拦住水流或在集中降雨中遭到浸泡,在重力作用下便产生泥石流.从层次关系上 看,全球有四个地震带,中国位于环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带交汇处,陕西关中地区则 位于次一级的汾渭地震带上.因此,关中地区地震活动、 地裂缝、 滑坡及泥石流的运动在时间上、 空间上 受控于汾渭地震带,而汾渭地震带的活动受控于全国、 全球地震带的活动.从整体与背景的关系上看,在 通常情况下,当地的气候条件、 地表水地下水的分布、 风化作用的强弱、 荷载的大小、 植被的发育程度、 地 形地貌和新构造运动共同构成了斜坡稳定的外部条件,即背景.当斜坡的平衡遭到破坏时,便可演变为 滑坡. 由此不难看出,系统性原则就是从环境工程地质问题整体内部的诸要素本身所固有的联系来考虑 和分析事件,它从纵横两方面对问题进行分析和综合,并按问题本身所固有的层次和结构,组成认识之 网,逻辑再现客观现象的全貌和本质.所以,系统观是环境工程地质问题研究中整体性思维的最重要的 原则和思想. 四、 动态性原则 所谓动态性原则,是指思维的主体要从变化的角度去反映环境工程地质问题的整体.这是因为任何 整体都是动态的开放系统,它在与周围环境进行物质、 能量的交换过程中,除了要接受外部环境的各种 作用,其内部各部分之间也通过结构而相互作用,相互影响,互为运动的前提和条件. 如在研究城市环境工程地质问题当中,原生地质环境、 次生地质环境和人为地质环境共同构成一个 动态大系统见下图 . 城市环境工程地质系统图 从以上可以看出,城市环境工程地质是一个复杂的、 立体的、 多层次、 多影响因素的动态系统.该系 统的作用因素不仅与自然地质因素有关,而且与人类工程活动密切相关.人类对自然资源的消耗及对地 质环境的破坏,无时不在改变着城市地质环境系统,同时,自然地质环境又对人类工程活动起限制和约 束作用,两者在时间上无休止地相互作用和影响,形成一个开放的动态平衡系统.当某种均衡被打破,就 会引发出一系列城市环境工程地质问题. 因此,在研究环境工程地质问题过程中,思维绝不可停留在一个平面上,也不能停留在一个阶段上, 而应根据实际情况不断地调整自己的思维导向和思维方法,要把对象看成是 “活” 的动态整体,要有动态 性思维,从而正确地反映、 认识和把握环境工程地质问题的发展变化规律. 36 第4期李忠良环境工程地质问题研究中的整体性思维原则 我国的环境工程地质问题是一个十分复杂的大系统,它具有系统的结构和层次方式,而其自身又是 一个动态的开放系统,对该系统的认识必须用整体思维方式,用全球动力学的观点,立足在区域自然条 件的广度上去分析.对环境工程地质问题应从单体、 局部研究拓展到群体、 区域性研究,对层次认识应从 低序次追溯到高序次,防治对策应从可持续发展的角度由局部效益考虑到长远的全面效益,从而确立我 国环境工程地质问题防治的战略方针,使我国步入经济发展与地质环境协调发展的科学轨道. [参 考 文 献] [1] 张明定.辩证唯物主义与系统科学[M].西安西北工业大学出版社,1993. [2] 张明定,马桂芝.论地质学的系统思维与结构主义思维[M].西安西北工业大学出版社,1993. [3] 杜东菊,李同录.我国城市地质灾害系统分类与防灾战略研究[M].西安西北工业大学出版社,1993. [4] 雷援朝,段联合,彭建兵.地质学的思维[M].西安西安地图出版社,2000. [5] 刘玉海,等.延安城市工程地质[M].北京中国地质大学出版社,1988. [6] 胡广韬,杨文远.工程地质学[M].北京地质出版社,1984. [7] 李天斌.论工程地质的柔性思维观[J ].山地学报,2000增刊 98 ～101. [责任编辑 同 甫] Principle of Integral Thought for the Research on the Problems in Environmental Engineering Geology LI Zhong2liang Xi ’an United University , Xi’an 710065 , China Abstract Rational utilization and protection of geological environment have become a major topic arousing people’s attention. As the mixed action of growing powerful artificial geological action and natural one be2 comes stronger and stronger , integral thought is needed to solve the resulting problems , i. e. , the principle of continuity , subject , system and dynamics should be followed. Key words Environmental Engineering Geology; Problem; Integral Thought 46 西安联合大学学报第4卷