土地工程基础

土地工程的核心是土体有机重构，土地工程的核心研究将为人类文明的传播和进步提供坚实的基础。
为将土地工程的基本理论应用到工程设计与施工中，对土地工程中各项单体工程提出针对性解决方案，韩霁昌所著的《土地工程基础》以满足生物立地条件和人居生存环境安全为主要原则，融合基础理论与原理，建立土地工程项目的立项、设计与施工、后期评估与管理措施设计的科学基础。全书共三篇，分别为工程基础、土体有机重构和配套工程。
本书可为土地管理和工程实施机构提供技术参考和指导，也可为高等院校土地工程及相关专业提供教学参考。

序
前言
第一篇工程基础
第一章土地工程基础总论
第一节土地工程基础概述
一、土地工程学科建设
二、土地工程的核心基础
三、土地工程的战略意义
第二节土地工程规划设计基础
一、土地工程的主体对象
二、土地工程规划基础
三、土地工程设计方法
四、土地工程技术体系
第二章土地工程设计的数学基础
第一节工程数学
一、几何学
二、统计学
三、其他工程数学
第二节土地工程设计中的工程数学
一、基础勘查中的地统计学应用
二、土地工程制图
三、土地工程数学建模
第三章土地工程基础勘查
第一节土地工程基础勘查内容
一、自然环境
二、土质现状调查
三、土地资源的社会经济属性调查
四、基础现状勘查
五、社会环境调查
第二节土地工程基础勘查方法
一、资料搜集法
二、野外测绘填图和遥感调查法
三、现场踏勘法
四、采样分析法
四、勘查成果报告的内容及形式
第二篇土体有机重构
第四章土体有机重构的力学需求
第一节土地工程中的力学基础
一、土的工程特性
二、力学基础工程
第二节不同土地类型的力学需求
一、非农用地的力学需求
二、农用地的力学需求
第三节各层级的力学需求
一、各层级紧实度（沉降量）的计算
二、各层级渗透性的计算
第五章土体有机重构的颗粒需求
第一节土体颗粒重构基础
一、土体颗粒的粒径级配
二、基于粒径级配的土体分类
三、土体物理状态
四、土体的结构性
第二节不同土地类型的颗粒需求
一、农用地土体有机重构的颗粒需求
二、非农用地土体有机重构的颗粒需求
第三节土体颗粒和结构重构方法
一、物理方法
二、化学方法
三、生物方法
第六章土体有机重构——剖面层级重构
第一节土地工程中的土层厚度及其意义
一、土体厚度与有效土层厚度
二、有效土层的作用及影响因子
第二节不同类型土体剖面构型及其特征
一、土体剖面构型的基本概念
二、自然土体剖面
三、农用地土体剖面
四、非农用地土体剖面
第三节不同土体类型的剖面层级重构技术
一、农用地土体剖面层级重构技术
二、非农用地土体剖面层级重构技术
第七章土体有机重构的生化需求
第一节土体有机重构的生化基础
一、胶体
二、酸碱性
三、土体污染
四、土体微生物的生化作用
第二节盐渍化土体的化学重构设计
一、盐渍化土体化学重构目标
二、农用地盐渍化土体化学重构方法
三、非农用地盐渍化土体化学重构方法
第三节酸性土体的化学重构设计
一、酸性土体化学重构目标
二、农用地化学重构方法
三、非农用地化学重构方法
第四节污染土体的化学重构设计
一、污染土体化学重构目标及标准限值
二、化学重构方法
第五节土体微生物重构设计
一、土体微生物重构的目标
二、农用地土体的微生物重构方法
三、非农用地土体的微生物重构方法
第六节土体生化重构的污染风险防控
一、土体生化重构技术的筛选
二、土体生化重构对周边生态环境的污染风险评价
三、土体生化重构对周边生态环境的污染风险评价模型
四、土体生化重构过程中次生污染预防原则
第八章土体有机重构的生物营养保障
第一节土体有机重构的植物营养保障
一、植物营养的基本理论
二、农用地土体有机重构的植物营养保障
三、非农用地土体有机重构的植物营养保障
第二节土体有机重构的动物营养保障
一、土质对动物的影响一
二、动物营养保障与可持续提升
第三节土体有机重构的微生物营养保障
一、土质对微生物的影响
二、微生物营养保障与可持续提升
第三篇配套工程
第九章土地工程中的水利用
第一节土地工程水资源供需平衡
一、土壤水与植物需水
二、土地工程中水资源供需平衡分析
第二节土地工程水质评价与改良
一、土地工程水质对土体的影响
二、水质评价常用方法
三、水质改良措施
第三节土地工程中的水利工程设计
一、水源工程
二、输水工程
三、灌溉工程
四、排水工程
第十章土地工程生态环境目标
第一节生态文明是土地工程的终极目标
一、生态环境美好是土地工程的核心理念
二、土地工程是生态文明的基础工程
第二节土地工程对生态环境的影响
一、土地工程对土体的影响
二、土地工程对水文的影响
三、土地工程对气候的影响
四、土地工程对生物的影响
五、土地工程对人类生活的影响
第三节土地工程生态环境设计
一、土地工程生态安全格局构建
二、土地工程设计的生态重建与生物多样性保匆
三、土地工程的人居环境建设
四、土地工程设计的可持续发展理念
五、土地工程的生态景观功能延伸
第十一章土地工程的美学设计
第一节土地工程美学文化
一、土地工程与设计美学的关系
二、美学文化对土地工程的介入
三、土地工程美学设计研究
四、土地工程设计美学的创新思维
第二节土地工程的美学原则
一、结构美要素
二、形式美要素
三、功能美要素
四、意境关要素
第三节土地工程美学评价体系
参考文献

    **篇 工程基础
    **章 土地工程基础总论
    土地是地球生态系统的重要组成部分，也是人类赖以生存和发展的物质基础。在整个人类的发展史中土地资源的重要性众所周知。土地资源的利用反映了人与资源的共处模式以及在这种模式下人类与自然的相互影响。人类在利用土地生活、生产的同时对生态系统产生了巨大的影响。随着世界范围内经济的持续发展，人地矛盾不断升级，不管是在发展中国家，还是在发达国家，这一现象都在持续恶化。因此，土地资源开发、利用与保护是全球经济建设和人类社会发展中的一项长期而艰巨的任务。
    在这种背景下，土地工程学科应运而生。土地工程，即运用工程手段解决土地问题，把未利用土地变为可利用土地或把已利用土地进行高效利用，能动协调人地关系和谐发展的过程，其核心任务是以土体有机重构为主体，增加土地利用范围，提高土地生产力，满足有机生命体承载需求(韩霁昌，2013)。实施土地工程的目的是解决土地的问题，所涉及的土地不仅服务于农业种植，还可用于人居建设。本书以满足生命体立地条件和人居生存环境安全为主要原则，融合基础理论与原理，是建立土地工程项目的立项、设计与施工、后期评估与管理措施设计的理论基础。
    **节 土地工程基础概述
    土地作为人类生存和发展的重要物质基础，土地问题始终是现代化进程中一个带有全局性、战略性、根本性的问题，加强和改进土地工程项目的实施和集成服务，对确保经济社会全面协调可持续发展具有十分重要的意义。合理有效地整合土地资源进行土地工程的开发建设，是缓解当前社会土地资源供需矛盾的重要途径。
    一、土地工程学科建设
    人类在几千年的生活、生产中已经无形地在研究和实践土地问题。土地整理*早出现在欧洲国家，德国在16世纪就开始进行合并农地、改造河流和迁移农庄等工作。中国的土地整理起步较晚，但是经济发展迅速所造成的土地资源匮乏问题，造就了巨大的市场潜力。经过近年的飞速发展，其建设规模之大、投入资源之多，更是**。
    然而长期以来，国内外对土地工程的研究多集中在土地工程的实践中，包括进行有组织、有规划的归并地块，调整权属，适当改善农用地的生产条件，合理根据土地资源情况进行功能区划分等，其围绕的主线为增加耕地数量，属于“实体形态”土地整理(吴次芳和徐根宝，2013)，而未能解决土地的根本问题。此外，由于人类一直对土地资源进行选择性的利用，经过不断地发展，导致容易被利用的土地已经所剩无几，可供选择的多为沙漠、盐碱地、污染土地等难利用的土地。这也意味着，没有一门专门性的学科作指导就无法达到人类对新增土地的需求，土地学科的发展严重滞后。
    2008年，中国政府首次正式提出了“土地整治”，开启了土地整治新纪元。发展至今，土地整治目标的多元化、内涵和效益的综合性特点越加明显。土地整治开始从单纯的农业整治向农地整治与建设用地整治相结合的综合整治转变。近年来土地工程学科经过快速发展，已经初步形成了其理论体系。不同类型土地的研究和改造，依据建设任务与目标的不同分为五大研究方向：非农用地转化为农用地工程、建设用地整备工程、污损土地改造改良工程、低标准土地提升工程和土地工程信息化。
    随着中国**土地工程学院于2015年在长安大学成立，土地工程学科得到社会各界的认可，土地工程的发展源源不断地被注入新力量，进入了高速发展时期。在工业化进程加速、城镇化建设加快的大背景下，土地工程学科将立足于对土地工程现状的分析，以科研为着力点，根据各区域的土地资源现状和特点，综合土地工程的原理与方法，因地制宜进行土地工程设计与施工，进而实现从微观到宏观，从整体到局部的土地优化配置，不断推进土地工程建设向科学化、系统化、有序化、集约化和永续化发展。
    二、土地工程的核心基础
    在多年的实践过程中，无论是一线工程项目技术人员，还是土地工程科研人员，均发现土地学科原有的知识体系已经不能够满足工程实践的需要，仅依靠学科集成，不能再满足越来越多难利用土地的改造的需求。明确土地工程学科的核心，成为夯实土地工程发展的基础。
    (一) 土地工程核心基础的提出
    近年来，中国每年投入200亿～400亿元资金用于土地整治，各省也投入大量财力，而土地一级市场开发更是投入了大量资源。与此同时，中国政府颁布了一系列规范和标准，以规范工程设计和施工。以上均是为了更好地开展土地整治工程项目，将土地整治工程项目完成由“量”向“质”的转化。但是传统的土地整治工程主要包括土地平整工程、水利工程、交通道路工程、林业工程和配电系统工程在内的五大工程。从五大工程的划分来看，社会上产生了一种错误的认知，即土地工程学科仅是各学科的集成，需要解决的就是田、水、路、林、村的问题。在这种背景之下，土地学科仅是单纯把各学科的原理和技术综合采用，用于解决土地问题的一部分，而并未触及土地问题的本质。然而深入来看，如何用水是水利部门的核心工作，道路建设是交通部门的核心工作，植树造林是林业部门的核心工作，配电供电则是电力部门的核心工作，只有土地平整工程与土地工程*为接近，甚至被认为是土地工程的主体。但仅对土地进行平整，如何保证整治出来的耕地能够长庄稼？如何保证整治出来的建设用地能更好地服务人类？土地工程在发展初期所出现的整治力度较小，整治后稳定性较差，整治局限性较大，科技含量不高等显著问题，其根源也正是因为没有认清土地工程的本质，没有形成理论核心。集成所能解决的仅是土地工程“量”的问题，而无法满足其“质”的需要。
    纵观人类改造世界的各大工程体系，都有其核心和主体。例如，土木工程的主体研究是基础设施建设中的各类结构物的安全与适用，而水、电还有消防等都属于配套工程，目的是提升建筑物的居住功能。又例如，水利工程的主体是通过实施工程措施，实现水资源的充分保护和合理利用，而诸如灌渠绿化、抽水用电、打井用泵、修防洪路等，均是利用其他领域的成果为水利工程提供更便利的条件，属于配套工程。各行业的配套工程都属于集成范畴，只有主体工程才是其核心部分，是其技术水平的集中体现，是其他任何领域所不能替代的精髓，土地工程行业所缺乏的正是对其核心的确立。
    长期以来，土地工程在进行土地平整、水利、交通道路、林业和配电等工程之外，也一直在坚持针对不适宜农作物生长的土层进行改造，并针对性开展了诸多工程项目，取得了瞩目的成绩。其典型工程类型包括把沙化土地、盐碱化土地等未利用地、退化土地变成可利用农用地和建设用地，把污染土地整治为可供生产、生活的土地，把低效利用土地改造为高效利用土地等。总结这些工程的核心，其实都是对土地耕作质量的改良、对土层的重新构建和对土体环境质量的治理，目的在于使土体满足有机生命体的需求，即为土体有机重构。
    唯有土体有机重构，才是针对土体的根本问题进行研究。它围绕土地质量的提高和高效利用进行探讨，并满足生命体的承载需求。因此，土体有机重构是土地工程的核心基础，目的是从根本上解决土地问题。水、林、路、电等是为提高土地工程的服务功能所做的配套工程，而非主体工程。换言之，土体层级如何构建、土体颗粒如何控制、土体元素如何增减、土体有毒有害物质如何防控、土体承载力如何维系才是土地工程的主体工程。土体有机重构是土地工程核心基础这一思想的提出，为土地工程学科的发展指明了方向，找到了发展的根基。在土体有机重构这一核心基础上，土地工程的研究越来越显示出其强大的生命力。
    (二) 土地工程基础的核心要义
    土地工程的研究对象是土地，其核心基础是土体有机重构。土体是指由一种以上土层构成的组合体，其广泛分布于地球表层，并作为一个整体发挥作用，是一个十分复杂的自然体(施斌等，2007)。土地自然利用的过程比较缓慢，土壤形成可能需要几千年、几万年，而土体有机重构就是要在尊重自然规律的基础上，通过工程的手段加快这一进程，以无机过程带动有机过程、以有机过程促进无机过程，构建良好的土体结构。土体有机重构作为土地工程研究的核心基础，是一个独立的、不在其他工程领域和系统出现的门类。土体有机重构的服务对象是有机生命体，通过对一定深度土体进行研究，以置换、复配和增减等技术手段，为承载生命体提供必要的条件。其研究范围主要界定于地表到**层潜水层以上，纵向跨度从几厘米到数百米，根据目标值的不同，取其一定深度范围进行研究和改造重构，从而达到目标生命体所需承载的基础条件。土体有机重构与其他构筑物的基础研究有着本质区别，它是具有一定的生命特征，并能维护生命体繁衍发育的过程。
    传统的土体重构属于无机重构，针对的多为非生命体的承载需求，如土地平整度和土地承重性等。而土体有机重构与土体无机重构*根本的区别在于，土体有机重构以满足目标生命体的承载需求为主要目的，如整治对象的勘查、材料的选择、土体结构的建设、土体化学成分的调节和生物营养元素的调配等，生命体才是其中的决定因素。非生命体对土地的需求，如力学的计算、土体渗漏和土体沉降性等也属于土体有机重构的内容，但其目的仍是满足生命体的承载需要。
    在土体有机重构中，土体是一个完整的生命系统，依赖土体而生存的微生物、植物、动物和人类等生命体都是其服务对象，它不仅关注土体层级结构、颗粒级配的构建，也关注土体养分元素、土体有害元素的调控，并对于重构土体结构的长期稳定性和环境影响力、美学效应作持续性设计。土体通过合理有效的重构，剔除障碍因素(盐害、重金属危害、放射性危害等化学障碍；砂砾层、硬盘层、姜石层等物理性障碍；地下水渍涝、地表水冲毁等水害)，建立符合作物生长、工程建设要求的土壤质量与构造特征及土地环境保障措施等，为人类提供能够健*产的农用地和安全居住的建设用地，改善人类生活和生产的环境。
    (三) 土地工程研究中存在的问题
    目前，在土地工程领域中，关于水利、交通、林网等配套工程的研究和设计已经较为成熟，但由于对有机生命体和土体结构性的认识不够深入，缺乏有效的勘查手段，对土体结构研究的理论基础和方法论不完善，导致土体有机重构设计与规范严重滞后。土体有机重构技术与措施缺乏有效的评价方法，需要投入大量的人力、物力和财力进行研究和实践。