看不见的水 | 变不可见为可见：关于地下水的科普

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世界水日 · 中国水周

2022年联合国《世界水发展报告》的主题为“地下水：变不可见为可见”（Groundwater: Making the invisible visible）。这是《世界水发展报告》第一次聚焦于地下水主题。地下水的“不可见”主要体现在两个层面：物理层面上，地下水埋藏于地下，不能直观看到，这也是地下水与地表水最重要的区别之一；认知层面上，物理上的“不可见”使得地下水一旦出现问题，无论是水量还是水质上的问题，治理起来都会存在滞后性。

目前在全球范围内，地下水问题已经刻不容缓，但实际上除了少数国家外，大部分国家和地区仍未给予地下水足够的重视，这也是联合国将本年度《世界水发展报告》与“世界水日”的主题明确聚焦地下水的主要原因。

在2022年第30届“世界水日”和第35届“中国水周”的特殊日子里，作为水利科技工作者的中国水科院将带大家一起走近地下水这个主题，让我们来重新认识一下可能一直以来被我们所忽视的地下水，用我们每个人可见的行动来保护这份“不可见”的宝贵资源。

什么是地下水

地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水，即赋存在岩土孔隙、裂隙、岩溶溶洞中，在重力作用下能够自由运动的地下水。根据埋藏条件，地下水又分为潜水和承压水。潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上，具有自由水面的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。承压水（自流水）是埋藏较深的、赋存于两个隔水层之间的地下水，承受压力，当上覆的隔水层被凿穿时，水能从钻孔上升或喷出。地下水是水资源的重要组成部分，与地表水相比，具有空间分布范围广，调节性强，水质洁净和可利用性强等优点。

图1 地下水的赋存空间

图2 地下水的埋藏条件

地下水从哪里来？

通常地下水的来源主要是大气降水，雨雪降落到地面上，一部分形成地表径流，一部分蒸发重新回到大气层，还有一部分入渗到土壤、岩石当中形成地下水。江河、湖泊、水库、池塘、引水渠等地表水体，在地表水位高于地下水位时，也通过渗漏补给地下水。多数情况下降水入渗补给是地下水的主要来源，但在降水小于200毫米的干旱区盆地，降水量很少，地下水主要来自于盆地周边出山河道的渗漏补给，还有少量的凝结水补给。

含水层人工补水，国外称为MAR（Managed aquifer recharge）也是地下水的来源之一，即借助工程措施将地表水源引到专门场所渗漏补给地下水，或通过压力水井的方式注入含水层，以增加含水层的补给量。根据水资源评价数据，我国每年可更新的地下水资源量为8200余亿立方米，约占全国水资源总量的30%，作为战略储备的净储量高达数10万亿立方米。

图3 地下水的补给来源过程

图4 盆地周边出山河道补给地下水

地下水有什么作用？

地下水是重要的供水来源。目前，世界上一半的居民生活用水来源于地下水，约有25%的农业灌溉来源于地下水开采。我国北方大部分地区地下水供水占比超过50%，全国近三分之二的城市主要依靠地下水供水，70%的城乡居民生活用水来自地下水。

地下水是生态系统的重要支撑。在世界上任何一处有地下水可供植物利用的地方，陆地生态系统都对地下水有所依赖，这种情况发生在所有的生物群落中。干旱环境中的水泉通常完全依靠地下水补给，因此地下水对于维持干旱地区，特别是草原、湿地等地貌下的复杂食物链关系、各种栖息地和生物多样性都至关重要。

地下水是生态环境变化的最重要控制因素之一，很多生态环境问题的发生与发展都与地下水有关。如大规模集中开采地下水以及矿山排水等，造成地面沉降、海水入侵、地面塌陷等地质灾害发生（图5）；干旱内陆盆地地下水位下降造成绿洲植被退化，土地沙化、荒漠化等影响（图6），生物多样性消失，沙尘暴加剧；灌区大引大排造成地下水长期高水位，强烈潜水蒸发造成土壤盐渍化，土地生产能力下降，肥力降低。

图5 矿山排水导致岩溶塌陷

图6 地下水位下降造成胡杨林枯死

地下水还是泉水、河道枯期径流、湖泊、湿地的重要涵养条件，是河流和水泉在枯水季的主要水源甚至唯一水源。地下水枯竭，会导致泉水衰减、河道断流、湖泊与湿地萎缩等地表水系统的退化；地下水的人为污染直接会导致地下水环境的恶化，引发地方疾病，严重影响人们身心健康。

图7 泉水断流

图8 工业污水渗坑、渗池对地下水造成极大污染隐患

尽管地下水如此重要，人们却对它普遍缺乏认识，导致地下水的价值被严重低估。

地下水的危机与影响？

著名的学术期刊《科学》杂志于2021年4月发表封面文章，标题为“隐藏的危机就在我们脚下”。文章通过调查分析分布在世界40多个国家和地区的3900万眼地下水井资料，得出一个令人担忧的结论：全球的地下水资源正面临重大危机！当前全球有超过一半的地下含水系统处于超采状态，有些地区的地下水位正在以十分危险的速度下降。研究还表明，当前世界上约有20%的地下水开采井面临枯竭，新井的钻井深度相较旧井明显增加。

地下水超采对于人类的影响是多方面的。在主要依靠地下水供水的地区，超采最直接的影响是对生活用水特别是饮用水安全的威胁。地下水资源衰减也会威胁到依靠地下水灌溉的农产区粮食产量。《自然•气候变化》早在2012年就刊文提醒，需要重视地下水超采问题，当一些地区尤其是欠发达地区的地下水资源完全枯竭又没有其它水源可以利用时，当地人的生存将难以为继，只能背井离乡成为“水资源难民”。这样的情况一旦发生，将在很大程度上威胁到世界局势的安全与稳定。

地下水资源还面临着污染的严峻挑战。最常见的污染源是扩散性的农业面源污染，主要来自硝酸盐化肥、杀虫剂和其他农用化学品的大量使用。当前，世界各国在立法限制农业面源污染进而对地下水进行保护方面普遍较弱，很多地区即便已经立法，但执行力度也远远不够。

在城镇居民生活区，污水管网的渗漏是地下水污染的主因。在欠发达国家和地区，公共卫生设施不足且污水管网覆盖率低，粪便会直接排入地面挖掘的简易便池，对地下水造成污染。未经处理或仅部分处理的工业废水排放或渗漏至地下，也会造成地下水污染。全球范围来看，工业造成的地下水污染主要是以下几个方面：

（1）垃圾场、矿山开采、火力发电的煤灰堆料等产生的渗滤液。

（2）生产过程中用来清洗产品上残留化学物质的废水。

（3）开采石油与天然气的水力压裂法形成的回流水、压裂液等废水。

地下水水质的退化会使地下水不再适宜饮用，从而大幅降低地下水的资源属性，令本就缺水地区水资源问题雪上加霜。更重要的是，地下水污染是一个几乎不可逆的过程，一旦地下水受到污染，污染物会长期停留在含水层中。地下水污染治理的技术难度、费用等也远高于地表水。因此，地下水质保护的重要性要远大于治理。对地下水进行保护，事关自然生态系统和人类的共同福祉，刻不容缓！

原标题：《看不见的水 | 变不可见为可见：关于地下水的科普》

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