城市生態環境退化與土地工程基礎理論研究
一、土地是人類文明的載體
人類對土地的最原始需求是居住,從樹上下來在陸地生活后，首先要解決居住的問題，從以前的山洞、半地坑窯、窯洞到今天的高樓大廈等為人類提供了遮風擋雨的場所,并在此基礎上逐漸發展出了城市。隨著文明的發展，原始采摘已不滿足人類對食物的需求,產生了農業，從刀耕火種的原始農業到主要使用金屬、木制農具以及畜力的傳統農業，再到以機械化、市場化為主要特征的現代農業，人類對土地的需求和開發越來越大。人類對土地的不斷適應，深入了基因，長期對土地的開發利用，產生了文明，人類與土地逐步形成了“人——地”生命系統。土地承載著人類，產生了早期的城市，從“聚落”到“城堡”再到“城市”，城市的概念已經發展了幾千年，古羅馬、古希臘時代就已經發展出了城市規劃、排污、給排水技術等。土地是城市建設的母體，現代化城市是在城市規劃、給排水設計、土木工程、道路設計、園林設計等眾多學科和技術體系支撐下建設、擴展的。
二、生態環境的退化催生了土地工程的提出和實踐
當今社會，城市越來越大、功能越來越齊全，應該是人與生態環境最協調的時候，然而狀況卻恰恰相反。當前城市擴展過快，資源、人口過于集中，導致生態環境問題十分突出，如空氣污染嚴重，含硫化合物、含氮化合物、可吸入顆粒物等問題，水體、土體污染，飲用水難以保障安全，缺水問題嚴峻，垃圾圍城問題突出，城市生態系統整體脆弱等。據統計，中國現有600多座城市中，超過三分之二的城市存在缺水問題，垃圾累計堆存量超過7億噸，占地5萬多公頃，200多個大中城市已被垃圾包圍，填埋和露天堆放又造成了二次污染；擁堵、內澇問題更是困擾著每一個市民。這就是通常所說的“城市病”。產生這種病的主要原因在于一是對城市建設的母體——土地的承載力及土體結構關注不足，對不良土體的危害認識不足，特別是土體污染具有隱蔽性、累積性、滯后性和不可逆性，土體的緩沖性和溶解性能夠在承受范圍內自然降低污染物的危害，同時也會掩蓋土體污染問題。遮蔽人類的眼睛，土體污染危機一旦爆發，對自然環境、人類生活的危害將十分巨大，后果難以想象。
土地是人類賴以生存和發展的物質基礎，“地安百安”“地亂百亂”。陜西地建集團在多年的工程實踐中，意識到治好這種“病”，首先要解決土地問題，通過土體有機重構這種土地工程的核心技術從根本上解決城市土體污染等問題，從而使廣大市民生活在健康、“無病”的土地上。從本質上說土地工程是運用工程手段解決土地問題，把未利用土地、退化土地、有害土地等進行改造、凈化達到高效、無害利用，能動協調人地關系和諧發展的過程。土體有機重構就是通過對一定深度土體進行研究，以置換、復配和重構等技術手段，為承載生命體提供必要的條件。在此基礎上，地建集團在國際上首次倡議推動土地工程學科建設，以系統的理論基礎和學科體系指導土地工程實踐，培養土地工程人才，推動人地關系回歸到和諧發展的有序狀態。從這個意義上說，以土體有機重構為核心技術的土地工程是生態文明的基礎。
三、土體有機重構研究自成體系、內涵豐富
土地有機重構是土地整治工程的核心技術，其科研博采百科、自成體系，涵蓋以下研究方向：（一）力學需求研究。在土體有機重構中，需要對所使用和研究材料的物理性質以及工程分類有一個清晰明了的認識。深入研究土體材料的強度、變形、滲透等特性，分析和計算不同材料和基礎工程的承載力、固結壓縮、滲透等；（二）顆粒需求研究。將土壤、石礫等自然材料、高分子等人工合成材料應用于土體有機重構中，作為構成土體的物質組成。土體顆粒對土體的物理、化學、力學性質起決定性作用。開展土體中顆粒的大小與形狀、礦物成分與顆粒的相互搭配情況及其與水的相互作用和氣體在孔隙中的相對含量分析，科學指導土體的顆粒和結構改良；（三）土體剖面——層級重構研究。土體剖面構型改良實質為采用工程手段構建適宜作物生長及人類居住的良好剖面構型，改善土體環境質量，增強土體協調水、肥、氣、熱能力，提升土地質量；(四)生化需求研究。去除土體中的污染物質、放射性物質等；減少有毒物質的積累；促進環境的改善；(五)生物營養保障研究。主要依據是普探結果和目標作物，根據原有土體和外源土體的養分狀況，開展土體生物營養的調控等。荷蘭的科研人員模擬火星土壤進行了有機生命體培養試驗，初步結果表明，通過一定的處理措施，生命體能夠在火星土壤中生存，這說明，未來開展外星土體有機重構是有可能的；(六)水資源利用研究。隨著工業化的發展，城市的增多，人口的迅速增長，對水資源的需求量逐漸增大，水資源危機日益突出，因此土地工程的實施離不開水資源利用的配套工程建設，離不開開展水資源利用研究，達到最大限度的利用水資源；(七)生態環境設計研究。包括深入開展土地工程生態安全格局構建研究、土地工程設計的生態重建與生物多樣性保護研究、土地工程的人居環境建設研究以及土地工程對生態環境的影響研究等。
四、大數據是發展土地工程的重要工具
運用大數據手段能夠快速解決土地工程中的問題，提升土地工程學科數據采集能力、要素整合能力、計算仿真能力、決策支撐能力、成果展示能力。在多年的工程實踐中，特別是在國家大數據戰略的指引下，國土資源系統和廣大土地工程企業積累了大量的海量信息，全國基本形成國土資源“一張圖”數據庫，為提升國土資源管理與服務水平、推動土地工程發展發揮了重要作用。
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