地质工程与生态环境协调发展路径探索

引言

当前，地质工程在交通、能源、水利等领域快速发展，但其对生态系统的潜在干扰日益凸显，如边坡破坏导致植被退化、地下水疏排引发湿地萎缩、施工扰动加剧岩溶塌陷等。单纯追求工程效率已难满足高质量发展要求，亟需构建“工程—生态”耦合调控机制。通过理念革新、技术创新与制度完善，将生态保护融入勘察、设计、施工与运维全过程，实现资源高效利用与环境承载力动态平衡，是新时代地质工程转型升级的必然方向，也是支撑美丽中国建设的关键举措。

1 地质工程的定义

地质工程是研究岩土体与工程结构相互作用关系的综合性学科，旨在通过勘察、设计、施工与监测等手段，保障各类工程设施在复杂地质条件下的安全性、稳定性和耐久性。其核心任务包括识别不良地质现象如断层、岩溶、滑坡、评估地基承载力与边坡稳定性、优化支护与加固方案，并预测工程活动对环境的影响。地质工程融合地质学、土力学、岩体力学与环境科学，广泛应用于交通、水利、能源、城市地下空间等领域，是连接自然系统与人类工程实践的关键桥梁，对实现安全、绿色、可持续发展具有基础性意义。

2 生态环境的作用

生态环境是人类生存与发展的物质基础，维系着水、土、气、生等自然要素的平衡与循环。它不仅提供清洁水源、肥沃土壤与稳定气候，还承载生物多样性、调节气候灾害、净化污染物，并支撑农业、林业、渔业等产业可持续运行。生态系统的健康直接关系到粮食安全、公共卫生与社会稳定，一旦破坏将引发水土流失、土地荒漠化、极端天气频发等连锁效应。在地质工程实践中，忽视生态环境易导致不可逆损害，加剧人地矛盾；唯有尊重自然规律、保护生态本底，才能实现工程建设与环境共生共荣，筑牢高质量发展的绿色根基，保障代际公平与全球生态安全。

3 地质工程与生态环境协同发展的必要性

地质工程活动常引发生态系统扰动，尤以水文破坏与生物栖息地割裂最为显著。开挖、降水或隧道施工易改变地下水流向与补排关系，导致湿地萎缩、泉眼干涸或局部地面沉降；道路与隧道穿越山体则形成生态廊道阻隔，切断动物迁徙路径与植物基因交流，加剧种群隔离与生物多样性下降。此外，边坡支护材料、施工噪声与粉尘污染进一步干扰土壤微生物群落与植被恢复。此类扰动具有隐蔽性与滞后性，若未在设计阶段纳入生态评估并采取避让、修复与补偿措施，将长期削弱区域生态功能，威胁生态安全与工程可持续性。在生态环境约束日益趋紧的背景下，传统“先建后治”的工程模式已难以为继。随着生态红线划定、碳排放管控与生物多样性保护要求提升，工程活动对环境的扰动正面临更严苛的法律与社会监督。此类模式易导致生态破坏滞后显现、修复成本剧增，甚至引发群体性事件与项目停滞，造成资源浪费与信任危机。唯有将生态保护前置至勘察设计阶段，实施源头防控、过程管控与末端修复一体化策略，才能实现工程效益与生态价值的协同统一，推动地质工程从“代价型”向“共生型”转型，契合生态文明建设的时代需求。

4 地质工程与生态环境协调发展关键路径

数字孪生与遥感监测为生态岩土工程技术提供实时数据支撑与动态反馈，实现工程行为与生态响应的精准耦合；而敏感区差异化策略则依托前两者的技术成果，科学划定保护边界与修复阈值，形成感知—调控—适配的闭环体系，推动地质工程从被动应对向主动协同进化，保障生态安全与工程韧性双重目标落地。

4.1 数字孪生+遥感监测

数字孪生与遥感监测技术的融合，为地质工程全过程生态影响动态评估提供了高精度、可视化与智能化支撑。通过构建涵盖地形、岩性、水文与植被等多源数据的数字孪生模型，可实现对边坡变形、地下水位变化及地表扰动的实时映射与趋势预测，空间分辨率可达 0.5~1 米，时间更新频率≤24 小时。结合多光谱与热红外遥感影像，可识别植被指数、地表温度异常与土壤湿度梯度变化，量化生态扰动强度与范围，如林地覆盖率下降≥15%或湿地面积缩减超 10%即触发预警阈值。该体系支持从勘察到运维全周期的生态响应模拟与风险溯源，显著提升地质工程生态影响评价的时效性、科学性与决策可控性，助力“精准治理”与“绿色建造”。

4.2 智能支护、生态边坡、植被混凝土

智能支护、生态边坡与植被混凝土等生态岩土工程技术的集成应用，正推动地质工程向绿色化、韧性化转型。智能支护系统通过埋设应变计、位移传感器与孔隙水压力计，实时反馈边坡应力状态与变形速率（如>5mm/d 触发预警），实现主动调控与动态加固；生态边坡采用格构梁+植生袋+客土喷播工艺，结合土壤改良剂提升孔隙率与持水能力，促进原生植物群落重建；植被混凝土则以水泥、有机质与草籽混合配比如水泥:砂:有机肥=1:2:0.5，形成多孔结构如孔隙率 40～60% ，兼具抗冲刷性如抗剪强度≥0.8MPa 与生物活性，有效抑制水土流失并增强碳汇功能。此类技术显著降低传统刚性结构对生态系统的割裂效应，实现结构安全与生态恢复协同进化。

4.3 岩溶区、湿地、山体

针对岩溶区、湿地与山体等生态敏感区，需制定差异化保护与修复策略，以实现地质工程与生态功能的协同提升。岩溶区重点防控地表塌陷与地下水连通破坏，采用注浆封堵如水泥-水玻璃双液比 1:0.5~1:1 与地下水流场模拟如 MODFLOW 模型优化施工扰动控制；湿地则强调水文连通性维持，通过生态补偿区划定如缓冲带宽度≥30m、植被恢复如优先选用本地挺水植物如芦苇、香蒲与水质净化工程如人工湿地 COD 去除率 ≥60% ，防止因工程排水引发湿地退化；山体敏感区实施“削坡减载+生态护坡”组合措施，边坡坡度控制在 1:1.5 以内，结合植被混凝土如抗冲刷强度≥1.2MPa 与生物多样性廊道设计如宽度≥5m，减少生境破碎并增强碳汇能力。此类策略体现“精准识别—分类施策—动态评估”的闭环管理逻辑，保障工程安全与生态韧性双重目标。

结束语

总之，地质工程与生态环境的协调发展并非权宜之计，而是系统性、长期性的战略任务。未来，应强化生态约束下的工程选址优化、推广生态友好型材料与工艺、建立工程生态绩效评价体系，并借助数字化平台实现动态监管与智能预警。

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