城市环境工程地质系统工程分析方法及其应用
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【摘 要】城市的工程地质环境是城市发展所面临的复杂的系统之一。其复杂性集中表现在系统在内、外动力作用下，特别是在人类经济工程活动作用下的动态变化特征及，因此给人们评价和预测城市环境工程地质质量现状及发展趋势，制定有效的防治灾害和环境管理措施而带来的障碍。
【关键词】城市环境工程；地质；系统工程
1城市环境工程地质与城市环境工程地质问题
城市环境工程地质是研究城市及其辐射地域内，由于自然和人为工程活动而产生的环境工程地质问题及其对人类生存环境的影响，保护和改善城市环境工程地质质量的专门性工程技术。城市环境工程地质以其具有的研究地理地域的局限性，研究内容和方法的综合性，环境评价的预测性和改造、利用环境的能动性为其特征。
城市环境工程地质问题是城市工程地质环境的一种变异现象。当这种变异足以使地质环境产生突发性或累进性的恶化（破坏），并造成生命财产的毁损事件就成为城市地质灾害。
城市环境工程地质问题的产生和发展受着自然和社会双重因素的制约，其复杂性源于各种原因，主要取决于城市所处的不同的地质环境及城市的经济结构。
我国地城辽阔，地质条件复杂，生产力发展极不平衡，致使城市在分布、规模、类型和功能（性质）呈现多层次、梯级形的变化。城市的性质（或功能）反映了人类改造自然行为的类型和方式，也就相应地规定了可能产生的环境工程地质问题的种类和形式。城市环境工程地质作用的强度在时间上有阶段性；在空间分布上有不平衡性。就我国各省市的工程地质环境、人口分布、经济基础，以及现有城市的状况，大体可划分为沿海区、中南中原区、西北西南区和边疆带。
当前，城市中呈现的复杂多变的环境工程地质问题，并不完全取决于城市工程地质环境的差异，很多是由于后天人为工程经济活动所致。即使是在自然地质环境相似的地区，由于人类经济活动的方式、类型和程度的不同，可以产生完全不同的环境工程地址问题。
主要城市环境工程地质问题可归纳为下述四个方面：
（1）与内、外自然动力地质作用有关的环境工程地质问题；
（2）与不同性状岩土类型有关的环境工程地质问题；
（3）与水文地质条件有关的环境工程地质问题；
（4）与人类活动对地质环境反馈作用有关的环境工程地质问题。
2城市环境工程地质系统特征
2.1它具有复杂的内部结构，因而完整地描述这一系统所需项目太多，有些属性由于受到多种因素（自然、人为的、设备条件等）的限制无法观测到，而导致系统结构存在着一定的模糊性；
2.2它是一个开放系统，与城市大环境系统始终处于动态平衡状态，维系着复杂而频繁的物质和信息交流。外界对系统的干扰作用常常表现为随机型的，并且一般很难寻得一种确定的数学表征；
2.3系统除了受到本系统人为工程行为的制约，同时也受到外系统其它行为者不同程度的制约，属于整个大社会系统的运动限定。当这种制约超过了某种限度，即人类的工程——经济活动对工程地质条件的改造，超过了系统自身的承受力，那么这一制约力的矢量方向就会发生倒转，系统障碍（即环境工程地质问题）就会产生，不仅系统本身的正常运行将受到破坏，而且还必然波及相关系统乃至整个城市系统；
2.4系统障碍的出现具有很大的滞后性，而系统障碍一旦形成，又具有很大的不可逆性.因此，系统的设计必须考虑当前尚未出现的干扰，并对此做出有效的反应；
2.5政治、社会、美学等人文为行为因素，以及计划和决策部门的主观意识都对系统的客观行为具有很大的影响。
3城市坏境工程地质的系统工程学分析方法
应用系统工程解决的核心内容是组织技术和方法技术.城市环境工程地质系统工程研究体现在指导思想的系统观点，技术方法的模型化和计算机化。如果仅仅是对系统作了理论上的剖析，而未能建立适宜的数学模型和采用匹配的数学方法揭示主导城市工程地质环境变化的内在规律和运动机制，对系统的现状和未来做出恰当评价及预测，便很难说是完整的系统工程学研究。
对于一个复杂系统的系统工程研究，通常都是按照三维结构（即时间维、逻辑维和专业维）组成的立体空间的结构思想进行的。
从这个思想出发，可以把城市环境工程地质系统分解为对象系统和过程系统两部分。在这里，一方面由模型（群）来描述对象系统的本身结构；另一方面由网络关系来描述研究问题的过程系统.这样，城市环境工程地质的研究过程就成为进行系统分析与系统综合的过程。
模型技术是城市环境工程地质系统研究的核心何题。模型是自然科学中實验室的对照物，是一种表现实体状态变化与未来行为的智力结构和量化方法。建立环境工程地质模型的目的，是最终要达到对环境工程地质系统的数学分析，揭示系统内部还未表现出来的状态变量间的内在关系，并通过模拟，探求在不确知情况下，起障碍作用因素的影响程度，做出系统发展趋势的超前分析。
建立城市环境工程地质模型的主要步骤：
（1）建立系统的环境（条件），模型。通过对某个城市的环境工程地质问题产生的自然地质环境、社会环境的分析，确定系统的边界，系统的输入和系统优化的约束条件：
（2）建立系统的概念模型。这是对系统的提炼和概化，包括对系统目标、系统结构、系统要素的分析，以及系统的相关分析，系统的层次分析和整体分析：
（3）建立系统的数学模型，由于环境工程地质的动态性、随机性、预测性、长期性和杜会性，我们常常使用一种特定的教学模型——模拟模型。模拟是指在系统的模型上间接地对真实系统的某些侧面进行实验研究的方法和过程。利用计算机进行的系统模拟已成为城市环境工程地质工作的一个重要手段；
（4）系统的综合评价，包括对系统本身的优化、精度的检验等。系统评价是方案和决策选优的基础，它是通过数据、资料和输出图形说明方案和决策的优劣程度。
4城市环境工程地质研究的计算机辅助工作系统
城市环境工程地质计算机辅助工作系统由数据库子系统、应用子系统（模型、方法库）、图形分析子系统及综合评价和预测分析子系统组成。
建立城市环境工程地质计算机辅助工作系统的目的：将数据采集、数值模拟、信息分析和图形图像处理的计算机技术连成一体，应用计算机高效能的数据加工和数值模拟能力，采用多种数学分析方法和图形合成技术，以实现对多因素、复杂边界条件和综合问题的现状评价和预测分析，完成各类应用图件的编制。在实现信息资源的图形转化中，进行模型和模拟方法的辨识和择选，从现有的工程地质勘察数据中提取和开发新的信息量，产生高层次的研究成果，及时准确地为城市建设和地质灾害防治提供决策意见。
由于应用计算机技术可以提供人工无法做到的大容量的数据采集，快速的数形转换，复杂的数值模拟，多维多困素的综合评价和预测分析，因而，越来越受到工程技术人员的青睐，成为城市环境工程地质研究必需的技术手段。
总结
城市环境工程地质系统工程将系统工程原理和方法引进城市环境工程地质研究中，即从系统理论出发，运用现代科学方法、模型技术和计算机工具，通过对系统的数量化、模型化，进行定量分析，揭示城市环境工程地质系统的运动规律与机制，为制定城市地质环境保护措施和发展规律提供科学依据，增强城市环境工程地质研究的科学性、可靠性和实用性。
参考文献：
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