地下水资源的概念和特征

地下水资源从属于水资源。对于水资源的概念，目前仍然没有统一的定义，但是总体上可以分为广义和狭义两种。广义的水资源概念泛指地球上可以被人类利用的水，即“一切具有利用价值，包括各种不同来源或不同形式的水，均属水资源范畴”(陈梦熊，1991)。《中华人民共和国水法》第二条中将水资源规定为地表水和地下水，就是采用了广义的水资源概念。狭义的水资源概念指广义水资源中参与陆地水循环的液态水，是能够在人类现有经济技术条件下可调控利用的、可更新的、水质满足特定行业标准的水分。《中国大百科全书》(气·海·水卷)中把水资源规定为“每年可更新的水量资源……对人类最有实用意义的水量资源，是陆地上每年可以更新的降水量、江河径流量或成层地下水的淡水量”(《中国大百科全书》总编辑委员会《大气科学·海洋科学·水文科学》编委会，1987)，就是一种狭义的水资源概念。

地下水资源具有水资源的一般属性，即参与地球表层水循环，可再生、可调控。地下水的循环过程是地球表层水文循环的地下部分，其补给、径流和排泄都受到整体气候-水文系统的约束，因此地下水资源与地表水资源本质上是统一的。地球表层水文循环是一个持续不断的过程，地下水在参与水循环时不断与大气水和地表水相互转化，因此是一种可再生、可更新的资源。地下水不像地表水那样可以修建水库和渠道进行调配，但是人类也可以通过井孔开采和回灌等技术对其进行一定程度的调节和控制。

尽管地下水资源具有水资源的一般属性，但是这些属性的具体特征与地表水资源存在重要区别。

首先，地下水资源的赋存空间比地表水资源更为广泛。地表水主要存在于水系，即由河流、湖泊、水库、渠道等构成的水文网络系统。地下水主要赋存于含水系统中，由平面上展布的、具有一定厚度的松散沉积物含水层、基岩裂隙或岩溶含水层和弱透水层组成，也可以存在于断层破碎带。含水系统的面状结构比水文网络系统的线状结构具有更大的赋存体积，使地下水循环对外界环境变化的缓冲能力更强，循环过程表现得更加稳定。流域水系的边界可以通过地形分水岭来圈定，但这并不一定是含水系统的边界，一个大型流域内也可能连接了一系列相对独立的含水系统。因此，在进行区域水资源的规划和管理时，既不能仅仅根据地表水系、也不能单凭含水系统的分布确定管理范围。

其次，从循环的速率来看，地下水资源是有限可再生的。地下水的循环交替速率远远小于地表水。一个水库的库容降低到死库容之后，在第二年的丰水季节即可恢复。这种以水文年为周期的循环交替过程使地表水具有很强的再生能力。然而，地下水的可再生能力远不如地表水，尤其是深层地下水循环速率很小，以致一个严重超采区“地下水库”的恢复可能需要几十年甚至上百年的时间。某些含水层中的地下水年龄达到几万年乃至几十万年以上，就是因为循环速率十分缓慢、循环路径十分漫长，虽然它仍然是可再生的，但“恢复”时间太长，以至于缺乏现实意义。地下水资源的有限可再生性，还体现在水质的“恢复”十分困难。相对于地表水，地下水的污染治理需要耗费几十倍、几百倍的时间和成本，即使去除了污染源，已经到达地下水中的污染物还能长时间停留在含水层中。这里所说的有限可再生性，并非否定地下水是可再生资源，而是强调地下水循环速率的有限性。

此外，地下水资源的调控难度也大于地表水资源。地下水的赋存空间大、对地表环境的变化有较大缓冲余地，从水资源的利用角度看比地表水资源更稳定。然而，这种稳定性并不意味着地下水资源是容易调控的。地表水系可以直接观察到，赋存空间相对狭小而明确，人类通过选择有利地形即可以进行大范围地表水的工程控制和实时调节。含水系统中的水流是无法直接观察的，其展布范围往往很大，与地表水的联系也十分复杂，一般只能通过分散的井孔进行监测，存在较大的不确定性。长期以来，人们试图以单个或者少数几个水源地为对象研究地下水的优化管理方法，但实际成功的案例极少。这是因为含水系统的尺度通常都远大于由若干个井孔确定的水源地面积，不同水源地之间的响应时间也通常远大于一个水源地内部井孔之间的响应时间。这种尺度上的巨大差异使地下水资源的调控必须打破地域限制，对现有水利工程的管理模式是一个挑战。