地下水資源是指存在於地下可以為人類所利用的水資源，是全球水資源的一部分，並且與大氣水資源和地表水資源密切聯繫、互相轉化。既有一定的地下儲存空間，又參加自然界水循環，具有流動性和可恢復性的特點。地下水資源的形成，主要來自現代和以前的地質年代的降水入滲和地表水的入滲，資源豐富程度與氣候、地質條件等有關，利用地下水資源前，必須對其進行水質評價和水量評價。
基本介紹
- 中文名：地下水資源
- 外文名：resources of ground water
- 含義：地下淡水量
- 循環：補給、徑流、排泄
- 特點：可再生
- 評價：水質、水量評價
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地下水形成
地下水資源主要是由於大氣降水的直接入滲和地表水滲透到地下形成的。因此，一個地區的地下水資源豐富與否，首先和地下水所能獲得的補給量與可開採的儲存量的多少有關。在雨量充沛的地方，在適宜的地質條件下，地下水能獲得大量的入滲補給，則地下水資源豐富。在乾旱地區，雨量稀少，地下水資源相對貧乏些。中國西北乾旱區的地下水有許多是高山融雪水在山前地帶入滲形成的。
地下水資源由大氣降水和地表水轉化而來，在地下運移，往往再排出地表成為地表水體的源泉。有時在一個地區發生多次的地表水和地下水的相互轉化。故進行區域水資源評價時，應防止重複計算。
地下水循環
(1)垂直方向循環。垂直方向循環即大氣降水、地表水滲入地下，形成地下水，地下水又通過包氣帶蒸發向大氣排泄，如潛水的補給與排泄。
(2)水平方向循環。水平方向循環是指含水層上游得到補給形成地下水，在含水層中長時間長距離地徑流．而在下游的排泄區排出地表，如承壓水的補給與排泄。
實際上，在陸地的大多數情況下，二者兼有之，只不過不同地區以某種方向的運動為主而已。地下水的補給方式一般有天然補給和人工補給兩種形式：天然補給量包括大氣降水的滲人、地表水的滲入、地下水上游的側向滲入；人丁補給包括農田灌溉水的滲入、人工回灌地下水等。地下水的排泄方式有天然排泄和人工采水排泄兩種。天然的地下水排泄方式有地下水潛水蒸發、泉水排出、地下水流向河渠、地下水向下游徑流流出等；人工排泄方式主要是打井挖渠開採地下水。當過量開採地下水，使地下水排泄量遠大於補給量時，地下水平衡就會遭到破壞，造成地下水長期下降。只有合理開發地下水，當開採量等於地下水總補給量與總排泄量差值時，才能保證地下水的動態平衡，使地下水處於良性循環狀態。
地下水分布
我國地下水分布區域性差異顯著。就區域水文地質條件而言，中部的秦嶺山脈是我國地下水不同分布規律的南北界線。北方地區(15個省、區)總面積約占全國面積的60%，地下水資源量約占全國地下水資源總量的30%，但地下水開採資源約占全國地下水開採資源量的49%。
南北分布不同的地下水類型，在東西方向上也有明顯的變化。
(1)我國南部和北部即崑崙山 秦嶺一淮河一線以北大型盆地，是鬆散沉積物孔隙水的主要分布區。在西部各內陸盆地中，由於盆地四周高山區年降水量大、終年積雪融化，使得盆地邊緣山前地帶巨厚的砂礫石層蓄水與徑流條件良好，成為良好的地下水補給源；而盆地中部多為沙丘所覆蓋，氣候乾旱，極為缺水；盆地東部分布著遼闊的黃淮海平原、松遼平原及長江三角洲平原為目前我國地下水資源開發利用程度較深的地區。該地區沉積層巨厚、地下水蘊藏豐富、富水程度相對均勻。在東部和西部之間的黃河中游地區分布著黃土高原黃土孔隙水。
(2)基岩裂隙水分布面積較廣。在我國北方地區侵入岩裂隙水分布面積大，南方地區除在東南沿海丘陵地區分布外，其餘呈零星分布。從東西方向上看，東部沿海及大、小興安嶺等廣大地區。表層風化裂隙的風化殼厚度一般為10～30 m，因此地下水主要貯存於淺部，其富水程度較弱，僅風化程度較強，構造破碎劇烈的地帶蘊藏有豐富的地下水。在我國西北乾旱地區的高山地帶，山區降水量大．對基岩裂隙水的滲入補給量較大，這對山區供水和盆地周邊山前地帶地下水的補給具有重要意義。
(3)在阿爾泰山和大興安嶺北端的南緯度地區有多年凍土分布，並隨著我國西部地區地勢由東向西逐步增高，西部青藏高原出現世界罕見的中低緯度高原多年凍土區地下水。
地下水分類
中國還沒有統一的地下水資源分類方案。根據1979年頒布試行的《供水水文地質勘察規範TJ27～78（試行）》把地下水資源分成補給量、儲存量和允許開採量。補給量指天然狀態或開採條件下，通過各種途徑在單位時間內進入所開採的含水層中的水量；儲存量指儲存於含水層內的重力水的體積；允許開採量指在經濟、合理的條件下，從一個地下水盆地或一個水文地質單元中單位時間所能取得的水量。在供水中，補給量提供水源，因而起主導作用。儲存量則起調節作用，把補給期間得到的水儲存在含水層中，供乾旱時期取用。當補給量和儲存量配合恰當時,有較大的允許開採量。反之,如只有補給量而無儲存量，乾旱時期就無水可供開採；只有儲存量而無補給量，開採後水量不斷消耗，導致水源枯竭。
也有些學者把地下水資源分為天然資源和開採資源，在天然條件下可供利用的可恢復的地下水資源稱為天然資源，而實際能開採利用的地下水資源稱為開採資源。
儲存與補給
20世紀50年代以來，中國的水文地質工作者評價地下水量時，用了H.A.普洛特尼科夫提出的四個儲量：靜儲量（某一含水層中地下水的年最小體積）、動儲量（通過含水層某一斷面的流量）、調節儲量（地下水位年變幅範圍內的水體積）和開採儲量（流量不會衰減，水質不會變壞的開採量）。由於這四個儲量不能完善地反映地下水的數量，從70年代開始引用地下水資源的概念，但儲量的概念也未完全放棄。因此，找出兩者之間的關係，有利於搞好地下水資源評價。有學者將地下水資源分為補給資源與儲存資源補給資源：指參與現代水循環、不斷更新再生的水量。補給資源是地下含水系統能夠不斷供應的最大可能水量；補給資源愈大，供水能力愈強。含水系統的補給資源是其多年平均補給量。儲存資源：指在地質歷史時期中不斷累積貯存於含水體系之中的，不參與現代水循環、（實際上）不能更新再生的水量。地下水資源是由地下水的儲存量和補給量組成的，評價時還須考慮排泄量和開採量。
儲存量
補給量
通過多種途徑（如降水入滲,地表水滲漏等），自外界進入含水層並轉化為儲存量的水量（以單位時間體積計）。補給量既隨氣象、水文條件的變化及人類生產活動的影響而改變，又隨排泄條件的變化而改變。只是當補給和排泄條件相對穩定時，補給量才能保持常量。
排泄量
通過溢出、蒸發等形式從含水層中排出的流量（以單位時間體積計），雖然這一部分水量已脫離含水層而不再歸屬於地下水的範疇，但它主要來源於地下水的補給量，故可用以反推補給量。當地下水動態穩定時，排泄量恰等於補給量，儲存量不變。當地下水的動態呈周期性變化時，則每一周期的補給量應等於排泄量和儲存量的增量（正或負）之和。
開採量
通過井、渠從含水層中取出的流量。開採地下水可改變地下水的天然流向，使部分排泄量改從井、渠中排出。也可擴大地下水的消耗總量，有可能促使補給量增加。例如在下滲和蒸發的補給排泄類型中，因開發將地下水位降低到極限蒸發深度之下，可使原來蒸發損失的地下水轉化為開採量，而為人們所用。又如在河水補給地下水的情況下，因開採而使原來的地下水位大幅度降低，促使河水更多地補給地下水。當存在著這種相互影響時，地下水資源評價必須和地下水開採設計一起進行。開採量又分穩定的和不穩定的兩種，前者是指流量和水位均穩定不變，或僅作周期性的波動；後者是指流量或水位持續變小或下降情況下的開採量。不引起地面沉降、地下水水質惡化或其他不良現象的穩定開採量稱允許開採量。
評價
水質評價
一切不符合質量要求的地下水都不能作為水資源。為了保障人民身體健康和工農業用水需要，很多國家已頒發統一的飲用水、工業用水及灌溉用水等的水質評價標準（見用水水質）。地下水質評價一般應分兩部分：①用取樣分析化驗的方法查清地下水的水質，對照水質標準評價其適用性；②若在水文地質勘察過程中發現水質已受污染或有受污染的可能，則應查清污染物質及其來源、污染途徑與污染規律，在此基礎上預測將來水質的變化趨勢和對水源地的影響。水質變化的預測，須通過由彌散方程、連續方程、運動方程和狀態方程組成的數學模型，即彌散系統，用數值法解算出污染物質的濃度隨時間和地點的變化，從而提出地下水資源的防護措施。
水量評價
地下水資源評價和地下水資源計算（或地下水水量計算）是兩個詞義相近但在實質上又有區別的概念。地下水資源計算，實際上就是選用某種公式，計算出某種類型水資源的數量。而地下水資源評價，應該包括計算區水文地質模型的概化、水量計算模型的選取和水量計算、對計算結果可靠性的評價和允許開採資源級別的確定等一系列的內容。
地下水資源計算方法種類繁多，從簡單的水文地質比擬法到複雜的地下水數值模擬；從理論計算 到實際抽水方法。常用的地下水資源計算方法有經驗方法（水文地質比擬法）、Q-S曲線方程法、數值法、水均衡法、動態均衡法、解析法等。
20世紀50～70年代，中國許多水文地質工作者把地下水看作一種礦產資源，廣泛地採用地下水儲量這一概念來表示某一個地區的地下水量的豐富程度。按照這一概念，地下水儲量分為靜儲量、調節儲量、動儲量和開採儲量。靜儲量指儲存於地下水最低水位以下的含水層中重力水的體積，即該含水層全部疏乾後所能獲得的地下水的數量。它不隨水文、氣象因素的變化而變化，只隨地質年代發生變化，也稱永久儲量。靜儲量的數值等於多年最低的地下水位以下的含水層體積和給水度(見水文地質參數)的乘積。調節儲量指儲存於潛水水位變動帶（年變動帶或多年變動帶）中重力水的體積，亦即全部疏乾該帶後所能獲得的地下水的數量。它與水文、氣象因素密切相關，其數值等於潛水位變動帶的含水層體積乘以給水度。動儲量也稱地下水的天然流量，是單位時間內通過垂直於流向的含水層斷面的地下水體積。通過測定含水層的平均滲透係數、地下水流的水力坡度和過水斷面面積，用達西公式（見達西定律）進行計算。靜儲量、調節儲量和動儲量合稱地下水的天然儲量，它反映天然條件下地下水的水量狀況。開採儲量是指考慮到合理的技術經濟條件，並且在集水建築物遠轉的預定期限內不產生開採條件和水質惡化的情況下，從含水層中可能取得的水量。地下水的開採儲量，一方面取決於水文地質條件特別是地下水的補給條件，另一方面取決於集水建築物的類型、結構和布置方式。其含義是和允許開採量相當的。70年代以後，在中國對地下水儲量一詞較少使用。
開發與管理
開發與利用
地下水開發利用力求費用低廉、方案最佳化、技術先進、效益顯著而又不引起環境問題。這些要以查明水文地質條件和正確評價地下水資源為基礎。要做到合理開發利用地下水，應注意以下幾點：①不過量開採。開採量要小於開採條件下的補給量，否則將造成地下水位持續下降，區域降落漏斗形成並不斷擴大、加深，水井出水量減少甚至於水資源枯竭。②遠離污染源，否則將造成地下水污染，水質惡化以致於不能使用。③不能造成海水或高礦化水入侵到淡水含水層。④不能引起大量的地面沉降和坍陷,否則將造成建築物的破壞,引起巨大的經濟損失。⑤按地下水流域進行地下水開發利用的全面規劃，合理布井，防止爭水。⑥地表水資源和地下水資源統一考慮、聯合調度。⑦全面考慮供需數量、開源與節流、供水與排水、水資源重複利用、水源地保護等問題，使得有限的水資源獲得最大的利用效益。
管理
為了做到合理地開發利用地下水資源，必須進行有效的管理。地下水資源管理的方法和措施分為：①法律方面，由中央政府和地方政府制定和頒布實施有關水資源(包括地下水資源)的法律。這些法律和條例是地下水資源管理的依據。②行政方面，建立水資源（包括地下水資源）的統一管理機構。如中國北方各省市都已建立了水資源管理委員會，設有水資源管理辦事機構。③科學技術措施方面，唐山平升電子技術開發有限公司並提出了“水資源實時監控與管理系統”主要是利用系統分析的方法進行水資源（包括地下水資源）的管理。建立最最佳化的數學模型，使得在一定的水力的、經濟的、法律的、社會的約束條件下,目標函式達到最優，即開採的成本最低,或開採的水量最多，或開採地下水所獲得的經濟效益最大等，為決策提供依據。④經濟方面，明確地下水資源有償使用的原則，徵收水資源費，對於超量開採和浪費水資源者處以罰款等。
水資源實時監控與管理系統水資源實時監控與管理系統(DATA-9201)適用於水務部門對地下水、地表水的水量、水位和水質進行監測，有助於水務局掌握本區域水資源現狀、水資源使用情況、加強水資源費回收力度、實現對水資源正確評價、合理調度及有效控制的目的。
