第一节　概　述

地下水是地球上分布广泛的淡水资源，也是地球上水资源的一个重要组成部分。它具有水质洁净、温度变化小和分布广泛等优点，是居民生活、工农业生产和国防建设的一个重要水源。在世界各国供水量中，地下水占据很大比例，如丹麦、利比亚、沙特阿拉伯与马耳他等国均占100%，圭亚那、比利时和塞浦路斯等国占80%～90%，德国、荷兰与以色列占67%～75%，苏联占24%，美国占20%。美国1/3的水浇地依赖地下水灌溉。苏联地下水开采量每秒钟达700m3，其中的200多m3用于城市供水、200多m3用于农田灌溉。

据调查，我国地下水资源的总量达8700亿m3/a，占全国平均水资源总量28000亿m3/a的31%左右，其中能够直接开发利用的每年约2900亿m3。我国南方和北方地区的地下水资源分布不平衡，北方15个省（自治区、直辖市）和苏北、皖北地区约有3000亿m3/a，约占北方水资源总量的一半；南方各省（自治区、直辖市）的地下水资源量约有5000多亿m3/a。我国南方地表水较多，地下水也多，北方地表水较少，地下水也少。

在我国，地下水对居民生活、工农业生产与城乡建设起重要作用。根据对我国181座大中城市的统计，采用地下水供水的城市有60多座，占1/3以上；采用地下水与地表水联合供水的城市有40多座，占1/5以上。特别是在地表水缺乏的北方地区，地下水对于解决城市供水的作用更为重要，如华北地区27个主要城市的地下水开采量占城市总用水量的87%。目前，北京、沈阳、西安、大连等城市地下水的日开采量均达到了100万m3以上。据统计，现在我国城市和工业地下水使用量已超过150亿m3/a，约占全国地下水年开采总量的20%以上。在地面水源不足、降雨较少的干旱地区，开发利用地下水已成为水利建设的一个重要方面，是农业生产上取得抗旱保丰收的必要手段。据北方17个省（自治区、直辖市）统计，已有农业机井200多万眼，每年开采地下水超过400亿m3，占全国地下水年开采总量的50%以上，灌溉农田面积为1.7亿亩以上。在未来的供水中，毫无疑问地下水资源必将进一步发挥更大的作用。

地下水在埋藏较深时，往往含有较多的盐分、多种稀有元素并具有较高的温度。前者是重要的矿产资源，可以从中提取有用的工业原料。如我国四川自贡地区，开采利用深部地下水——卤水已有近2000年的历史，过去从卤水中提炼食盐，供我国西南数省食用需要，现在还从卤水中提取钾盐及溴、碘、硼、锶、钡等工业原料，在工农业生产的发展中起着重要作用。温度高的地下水可用来发电、取暖及用于发展养殖业等。温度高或含有某些特殊成分的地下水还可以用于医疗事业。

从上述不难看出，地下水是一种宝贵的自然资源，对人类生活和从事生产具有重要意义。但是，在另一方面，当对地下水开发、利用、管理不当时，易造成多种地质灾害问题。

在气候干旱或半干旱地区，当地下水埋藏不深时，强烈的蒸发作用使含在地下水中的盐分便不断聚积于地表，造成土壤盐渍化，不利于农业生产的发展。

在采矿过程中，由于地下水大量涌入矿山坑道，会淹没井巷和矿山设备，造成人员伤亡和财产损失；影响采矿生产，减少产量；限制矿产资源开发，减少可采储量，缩短矿井有效使用年限；破坏矿区水资源和水环境，常造成地表水干涸、地下水位大幅度下降；有时引起地面塌陷、地面沉降等次生灾害。我国的许多煤矿以及南方岩溶地区的金属矿山，坑道突（涌）水问题均较突出。例如我国湖南某煤矿，平均每采出1t煤，需要抽出地下水133m3。国外某些矿山矿坑涌水问题同样也很突出。例如匈牙利尼拉德铝土矿，需要抽出210m3的地下水才能采出1t铝土。

在工程建设中，地下水常常会对建筑物的修建、正常运用和安全造成严重的危害。例如建筑在阿尔卑斯山脉下面的辛普隆隧道，在工程施工过程中，地下水以60m3/min的速度涌入，使工程不得不停顿了6个星期。又如在1959年发生崩溃的法国马尔帕赛特拱坝，则是因为库水从地下的节理裂隙中渗透进入坝基下方的一层黏土之内，使黏土的性质变化，引起滑动而崩溃。美国加利福尼亚州的圣佛朗西斯坝，于1928年失事，高约70m的混凝土大坝被冲垮，事后硏究认为，也是由于地下水的渗透引起的，渗透水流对坝基红色砂砾岩中的黏土和石膏进行掏蚀冲刷，从而引起大坝滑移溃决。据美国发表的资料，在破坏的土石坝中，有40%是由于坝基土或坝体土渗透变形所造成的。地下水对可溶性岩石溶蚀，形成的洞穴管道系统所引起的岩溶渗漏，则是在碳酸盐岩地区修建水工建筑物常常会遇到的问题。例如西班牙的蒙特一哈克水库，由于通过石灰岩溶洞发生岩溶渗漏，致使水库修成后从未蓄满过水。美国的赫尔斯·巴尔重力坝高25m，建成后漏水量达50m3/s，威胁到大坝的安全。我国碳酸盐岩分布面积达130万km2，约占全国总面积的1/7，特别是西南地区，如川东、川南、滇东、贵州和广西的大部分，地表广泛分布着碳酸盐岩。开发这些地区的丰富水利资源，对岩溶渗漏问题必须进行认真的硏究分析。岩溶地区修建其他工程也会遇到地下水问题。例如开挖隧洞、地下厂房等也会突然涌水，造成施工困难或使隧洞结构复杂化。在岩溶地区进行工程建设施工排除地下水时，还会产生地面塌陷、下沉、开裂等现象，对工程建筑物及工农业生产造成不良的影响。例如襄渝铁路隧道施工通过岩溶地区时，由于隧道施工排水，发生地面塌陷，造成房屋倒塌，农田破坏，交通受阻等情况，给工农业生产及人民生活造成不良影响。

20世纪以来，国内外一些大城市发生的地面沉降问题，也是由地下水所引起的。过量开采地下水致使地下水位大幅度下降，降低了土体中的空隙水压力，造成软土层压缩，因而引起地面沉降。由于过量开采地下水引起的地面沉降，以美国加利福尼亚州的圣华金城、墨西哥的墨西哥城和日本的东京等地最为突出，最大沉降量东京为4.23m，墨西哥城为7.5m，圣华金城达8.55m。我国上海市区的地面沉降是1930年前后发现的。1956年以后，随着地下水开采量的增加，地面下沉逐渐加剧，到1965年，最大沉降量已达2.37m。1966年以后，由于采取了人工回灌及其他措施，上海市区的地面沉降才基本上得到了控制。

地面沉降已经成为现代许多大城市的重要公害问题，它对当地的工业生产、市政建设、交通运输以及人民生活都有很大的影响，有时还会造成巨大的损失。例如日本的东京、大阪和新潟，美国的长滩市，中国的上海市等，由于地面沉降的发展，已有部分地区的标高降低到低于或接近于海平面高程。这些地区经常遭受海水的侵袭，有些地区甚至长期积水，对当地人民的生活和生产有着严重的威胁。在一些地面沉降强烈的地区，例如美国长滩，伴随着地面垂直沉降还会发生较大的水平位移，往往会对地面和地下构筑物如地表的路面、铁轨桥墩和大型建筑物的墙、支柱以及油井和其他管道等，造成严重的破坏。

综上所述，地下水一方面是宝贵的自然资源，我们要充分合理地加以利用；另一方面它又是工农业生产和建设的不利因素，我们要有效地进行防治。不论是利用地下水的有利方面，或是防治它的不利方面，都必须对它进行充分的研究。