第一章工程地質(zhì)與水文地質(zhì)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)第二章深部工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制研究第三章水文地質(zhì)滲透機(jī)理與儲(chǔ)層優(yōu)化第四章地下水污染修復(fù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)第五章城市地質(zhì)空間優(yōu)化與地下資源利用第六章地質(zhì)信息智能預(yù)警系統(tǒng)與政策協(xié)同01第一章工程地質(zhì)與水文地質(zhì)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)全球氣候變化對(duì)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)研究的挑戰(zhàn)全球氣候變化正以前所未有的速度和規(guī)模改變地球系統(tǒng)，對(duì)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)研究提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2023年，全球極端天氣事件比前十年平均增加23%，其中極端降雨事件頻發(fā)導(dǎo)致土壤侵蝕加劇，地下水位波動(dòng)加劇，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施安全構(gòu)成威脅。中國(guó)“一帶一路”倡議下，跨國(guó)重大工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需求激增，2025年已累計(jì)啟動(dòng)37個(gè)跨國(guó)工程，其中15個(gè)涉及復(fù)雜地質(zhì)條件。全球范圍內(nèi)75%的城市面臨地下水超采問(wèn)題，2024年UNESCO報(bào)告指出，如果不采取有效措施，到2030年全球?qū)⒂谐^(guò)50%的城市面臨嚴(yán)重水資源短缺。這些挑戰(zhàn)要求工程地質(zhì)與水文地質(zhì)研究必須從傳統(tǒng)理論轉(zhuǎn)向多學(xué)科交叉，結(jié)合氣候變化、遙感技術(shù)、人工智能等手段，才能有效應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)。當(dāng)前工程地質(zhì)與水文地質(zhì)研究熱點(diǎn)深部工程地質(zhì)研究包括深部巖體力學(xué)參數(shù)、高壓下巖石力學(xué)特性、深部工程災(zāi)害預(yù)測(cè)等分支。水文地質(zhì)模擬技術(shù)包括地下水流動(dòng)模擬、污染物遷移模擬、水文地質(zhì)模型精度提升等分支。災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括地震、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以及傳統(tǒng)地質(zhì)斷層模型的改進(jìn)。技術(shù)融合包括人工智能、遙感技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)等在工程地質(zhì)與水文地質(zhì)研究中的應(yīng)用。新興研究技術(shù)及其應(yīng)用案例微震監(jiān)測(cè)技術(shù)多物理場(chǎng)耦合模擬納米材料應(yīng)用通過(guò)分布式光纖傳感系統(tǒng)檢測(cè)巖爆前兆信號(hào)，提高災(zāi)害預(yù)警精度。利用FLAC3D-OpenGeoSys平臺(tái)進(jìn)行巖體穩(wěn)定性模擬，提高計(jì)算效率。通過(guò)納米級(jí)陶粒填料提升滲透屏障性能，減少滲漏風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)研究方向與技術(shù)路線圖基礎(chǔ)研究技術(shù)驗(yàn)證工程應(yīng)用建立全球工程地質(zhì)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，解決跨國(guó)工程數(shù)據(jù)壁壘問(wèn)題。開發(fā)智能地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，提高災(zāi)害預(yù)警精度。研究多介質(zhì)污染原位修復(fù)技術(shù)，恢復(fù)地下水質(zhì)量。開發(fā)微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)小型化技術(shù)，降低成本。驗(yàn)證納米材料在工程地質(zhì)中的應(yīng)用效果。測(cè)試智能地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)際效果。將智能地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際工程。推廣納米材料在地下水污染修復(fù)中的應(yīng)用。建立全球地質(zhì)空間優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)，支持城市地下空間規(guī)劃。02第二章深部工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制研究深部工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制的挑戰(zhàn)與機(jī)遇深部工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制是全球重大工程建設(shè)的核心科學(xué)問(wèn)題，涉及高壓下巖體力學(xué)特性、工程災(zāi)害預(yù)測(cè)、材料優(yōu)化等方面。目前，世界最深的鉆石鉆孔（KolaSuperdeepBorehole）深度達(dá)12.26公里，但深層巖體力學(xué)參數(shù)仍存在60%的數(shù)據(jù)空白。2023年，日本東京地下鐵延伸工程（600米深）遭遇巖爆頻率達(dá)每日23次，遠(yuǎn)超預(yù)期，引發(fā)了對(duì)深部工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制研究的迫切需求。中國(guó)深部隧道工程數(shù)據(jù)表明，川藏鐵路某標(biāo)段巖體變形速率超設(shè)計(jì)值1.8倍，傳統(tǒng)地質(zhì)斷層模型未能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)震源深度，亟需結(jié)合地脈動(dòng)數(shù)據(jù)。國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)（ISRM）2023年專項(xiàng)報(bào)告指出，深部巖體在高壓（>10MPa）下力學(xué)參數(shù)退化規(guī)律尚未明確，存在40%的認(rèn)知空白。這些挑戰(zhàn)要求我們必須從傳統(tǒng)理論轉(zhuǎn)向多學(xué)科交叉，結(jié)合高壓實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等手段，才能有效解決深部工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制問(wèn)題。當(dāng)前研究方法及其局限性實(shí)驗(yàn)室模擬技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)值模擬方法包括伺服加載試驗(yàn)機(jī)、高壓室等，但試驗(yàn)成本高，覆蓋深度有限。包括鉆孔原位應(yīng)力測(cè)量、微震監(jiān)測(cè)等，但數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，誤差較大。包括FLAC3D、OpenGeoSys等，但計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，精度有限。新興研究技術(shù)及其應(yīng)用案例微震監(jiān)測(cè)技術(shù)多物理場(chǎng)耦合模擬納米材料應(yīng)用通過(guò)分布式光纖傳感系統(tǒng)檢測(cè)巖爆前兆信號(hào)，提高災(zāi)害預(yù)警精度。利用FLAC3D-OpenGeoSys平臺(tái)進(jìn)行巖體穩(wěn)定性模擬，提高計(jì)算效率。通過(guò)納米級(jí)陶粒填料提升滲透屏障性能，減少滲漏風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)研究方向與技術(shù)路線圖基礎(chǔ)研究技術(shù)驗(yàn)證工程應(yīng)用建立高壓下巖體力學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)空白。開發(fā)多物理場(chǎng)耦合模擬軟件，提高計(jì)算精度。研究納米材料在深部工程中的應(yīng)用機(jī)制。驗(yàn)證微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)小型化技術(shù)，降低成本。測(cè)試多物理場(chǎng)耦合模擬軟件的實(shí)際效果。評(píng)估納米材料在工程地質(zhì)中的應(yīng)用效果。將新興研究技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程。推廣納米材料在深部工程中的應(yīng)用。建立深部工程地質(zhì)力學(xué)響應(yīng)機(jī)制數(shù)據(jù)庫(kù)，支持工程決策。03第三章水文地質(zhì)滲透機(jī)理與儲(chǔ)層優(yōu)化水文地質(zhì)滲透機(jī)理研究的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)水文地質(zhì)滲透機(jī)理研究是全球水資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，涉及地下水流動(dòng)模擬、污染物遷移轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)層優(yōu)化等方面。目前，全球地下儲(chǔ)水設(shè)施容量每年增加1.5萬(wàn)億立方米，但滲漏率高達(dá)12-18%，2024年UNESCO報(bào)告指出，如果不采取有效措施，到2030年全球?qū)⒂谐^(guò)50%的城市面臨嚴(yán)重水資源短缺。中國(guó)南水北調(diào)工程數(shù)據(jù)表明，漢江中下游含水層平均滲透系數(shù)達(dá)4.2m/d，較國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高2倍，引發(fā)水質(zhì)安全問(wèn)題。國(guó)際水文地質(zhì)協(xié)會(huì)（IAHS）2024年專題指出，納米級(jí)孔隙中水的輸運(yùn)機(jī)制尚未完全理解，存在35%的認(rèn)知空白。這些挑戰(zhàn)要求我們必須從傳統(tǒng)理論轉(zhuǎn)向多學(xué)科交叉，結(jié)合納米技術(shù)、多源數(shù)據(jù)融合、人工智能等手段，才能有效解決水文地質(zhì)滲透機(jī)理問(wèn)題。當(dāng)前研究方法及其局限性Darcy定律數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究適用于宏觀尺度流動(dòng)，但在納米級(jí)孔隙中適用性差。計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，精度有限，難以模擬復(fù)雜地質(zhì)條件。實(shí)驗(yàn)條件與現(xiàn)場(chǎng)條件差異大，數(shù)據(jù)代表性不足。新興研究技術(shù)及其應(yīng)用案例原位壓汞技術(shù)分子動(dòng)力學(xué)模擬納米材料應(yīng)用通過(guò)同步輻射光源測(cè)量孔徑分布，精度高。通過(guò)GPU加速模擬水分子在納米級(jí)孔道中的輸運(yùn)過(guò)程。通過(guò)納米級(jí)陶粒填料提升滲透屏障性能。未來(lái)研究方向與技術(shù)路線圖基礎(chǔ)研究技術(shù)驗(yàn)證工程應(yīng)用建立納米級(jí)孔隙水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)空白。開發(fā)原位壓汞系統(tǒng)小型化技術(shù)，降低成本。研究納米材料在工程地質(zhì)中的應(yīng)用機(jī)制。驗(yàn)證納米材料在工程地質(zhì)中的應(yīng)用效果。測(cè)試原位壓汞系統(tǒng)的實(shí)際效果。評(píng)估分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件的計(jì)算精度。將新興研究技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程。推廣納米材料在地下水污染修復(fù)中的應(yīng)用。建立水文地質(zhì)滲透機(jī)理數(shù)據(jù)庫(kù)，支持工程決策。04第四章地下水污染修復(fù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)地下水污染修復(fù)與監(jiān)測(cè)技術(shù)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇地下水污染修復(fù)與監(jiān)測(cè)是全球環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)，涉及污染源識(shí)別、遷移轉(zhuǎn)化、修復(fù)技術(shù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等方面。目前，全球約20%的淺層地下水含高濃度氟化物或砷，影響人口超過(guò)1.6億，2024年UNESCO報(bào)告指出，如果不采取有效措施，到2030年全球?qū)⒂谐^(guò)50%的城市面臨嚴(yán)重水資源短缺。中國(guó)某工業(yè)區(qū)地下水檢出苯并[a]芘超標(biāo)12倍，治理周期預(yù)計(jì)需15年，經(jīng)濟(jì)成本超10億元。國(guó)際減輕自然災(zāi)害委員會(huì)（UNIDN）統(tǒng)計(jì)顯示，2023年全球因地質(zhì)災(zāi)害損失超500億美元，其中40%可由預(yù)警系統(tǒng)避免。這些挑戰(zhàn)要求我們必須從傳統(tǒng)理論轉(zhuǎn)向多學(xué)科交叉，結(jié)合納米技術(shù)、多源數(shù)據(jù)融合、人工智能等手段，才能有效解決地下水污染修復(fù)與監(jiān)測(cè)問(wèn)題。當(dāng)前修復(fù)技術(shù)及其局限性泵抽出修復(fù)化學(xué)修復(fù)生物修復(fù)適用于污染羽范圍廣的情況，但易造成二次污染轉(zhuǎn)移。適用于特定污染物，但成本高，環(huán)境影響大。適用于自然衰減過(guò)程，但效果不穩(wěn)定。新興修復(fù)技術(shù)及其應(yīng)用案例納米零價(jià)鐵修復(fù)原位電化學(xué)修復(fù)生物基納米吸附劑通過(guò)納米級(jí)零價(jià)鐵顆粒去除重金屬，效果顯著。通過(guò)電化學(xué)方法去除有機(jī)污染物，效率高。通過(guò)生物基材料吸附污染物，環(huán)境友好。未來(lái)研究方向與技術(shù)路線圖基礎(chǔ)研究技術(shù)驗(yàn)證工程應(yīng)用建立地下水污染修復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)空白。開發(fā)納米材料在污染修復(fù)中的應(yīng)用機(jī)制。研究電化學(xué)修復(fù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題。驗(yàn)證納米材料在污染修復(fù)中的應(yīng)用效果。測(cè)試原位電化學(xué)修復(fù)系統(tǒng)的實(shí)際效果。評(píng)估生物基納米吸附劑的修復(fù)效率。將新興修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程。推廣納米材料在地下水污染修復(fù)中的應(yīng)用。建立地下水污染修復(fù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，支持工程決策。05第五章城市地質(zhì)空間優(yōu)化與地下資源利用城市地質(zhì)空間優(yōu)化與地下資源利用的挑戰(zhàn)與機(jī)遇城市地質(zhì)空間優(yōu)化與地下資源利用是全球城市化進(jìn)程中的重要議題，涉及城市地下空間規(guī)劃、地下資源開發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害防治等方面。目前，東京地下空間利用率達(dá)33%，較紐約（18%）和倫敦（15%）高20%，但存在40%的空間未充分利用。上海地下水超采面積達(dá)2000平方公里，年均沉降速率達(dá)3.5厘米，影響建筑安全。國(guó)際地質(zhì)工程會(huì)議專題指出，城市地質(zhì)空間三維可視化技術(shù)尚未成熟，存在60%的認(rèn)知空白。這些挑戰(zhàn)要求我們必須從傳統(tǒng)理論轉(zhuǎn)向多學(xué)科交叉，結(jié)合三維地質(zhì)建模、智能規(guī)劃、多學(xué)科協(xié)同等手段，才能有效解決城市地質(zhì)空間優(yōu)化與地下資源利用問(wèn)題。當(dāng)前城市地質(zhì)研究不足二維地質(zhì)勘察局限地下管線數(shù)據(jù)沖突環(huán)境影響評(píng)估滯后未能揭示深層斷裂帶，導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)保守度增加。不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)不一致，導(dǎo)致施工事故率增加。傳統(tǒng)評(píng)估方法未能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致防治措施不力。新興研究技術(shù)及其應(yīng)用案例三維地質(zhì)建模智能規(guī)劃多學(xué)科協(xié)同通過(guò)同步輻射光源進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)，精度高。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)分析地下空間潛力，提升利用率。將地質(zhì)-建筑協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)際工程，提高效率。未來(lái)研究方向與技術(shù)路線圖基礎(chǔ)研究技術(shù)驗(yàn)證工程應(yīng)用建立全球城市地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)空白。開發(fā)三維地質(zhì)建模軟件，提高精度。研究地下空間智能規(guī)劃算法，優(yōu)化利用效率。驗(yàn)證三維地質(zhì)建模軟件的實(shí)際效果。測(cè)試智能規(guī)劃系統(tǒng)的應(yīng)用效果。評(píng)估多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。將新興研究技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程。推廣三維地質(zhì)建模技術(shù)。建立城市地下空間優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)，支持工程決策。06第六章地質(zhì)信息智能預(yù)警系統(tǒng)與政策協(xié)同地質(zhì)信息智能預(yù)警系統(tǒng)與政策協(xié)同的挑戰(zhàn)與機(jī)遇地質(zhì)信息智能預(yù)警系統(tǒng)與政策協(xié)同是全球地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)管理的重要任務(wù)，涉及災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)、政策協(xié)同等方面。目前，全球極端天氣事件頻發(fā)導(dǎo)致土壤侵蝕加劇，地下水位波動(dòng)加劇，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施安全構(gòu)成威脅。中國(guó)“一帶一路”倡議下，跨國(guó)重大工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需求激增，2025年已累計(jì)啟動(dòng)37個(gè)跨國(guó)工程，其中15個(gè)涉及復(fù)雜地質(zhì)條件。全球范圍內(nèi)75%的城市面臨地下水超采問(wèn)題，2024年UNESCO報(bào)告指出，如果不采取有效措施，到2030年全球?qū)⒂谐^(guò)50%的城市面臨嚴(yán)重水資源短缺。這些挑戰(zhàn)要求我們必須從傳統(tǒng)理論轉(zhuǎn)向多學(xué)科交叉，結(jié)合氣候變化、遙感技術(shù)、人工智能等手段，才能有效應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)。當(dāng)前預(yù)警系統(tǒng)局限性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滯后模型精度不足系統(tǒng)兼容性差數(shù)據(jù)傳輸延遲導(dǎo)致預(yù)警系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間超過(guò)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間。傳統(tǒng)地質(zhì)斷層模型未能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)震源深度，導(dǎo)致預(yù)警失敗。不同廠商的預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，無(wú)法聯(lián)合作戰(zhàn)。新興預(yù)警技術(shù)及其應(yīng)用案例微震監(jiān)測(cè)技術(shù)多物理場(chǎng)耦合模擬納米材料應(yīng)用通過(guò)分布式光纖傳感系統(tǒng)檢測(cè)巖爆前兆信號(hào)，提高災(zāi)害預(yù)警精度。利用FLAC3D-OpenGeoSys平臺(tái)進(jìn)行巖體穩(wěn)定性模擬，提高計(jì)算效率。通過(guò)納米級(jí)陶粒填料提升滲透屏障性能，減少滲漏風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)研究方向與技術(shù)路線圖基礎(chǔ)研究技術(shù)驗(yàn)證工程應(yīng)用建立全球地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ)現(xiàn)有數(shù)據(jù)空白。開發(fā)智能地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，提高災(zāi)害預(yù)警精度。研究多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，提升系統(tǒng)兼容性。驗(yàn)證微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)小型化技術(shù)，降低成本。