编者按：地下含水层来自雪水和雨水，需要几万年时间才能恢复。外媒称世界上最大的地下含水层中，三分之一的水位正在以惊人的速度下降，其中包括中国的地下含水层。美国航空航天局重力恢复和气候实验卫星提供了地下含水层最详细的图片，37个最大含水层中的21个水位下降到可持续性临界点，它们位于中国、印度、法国和北非等地，也就是说，在10年的研究期间，从这些地下含水层抽出的水多于回补的水。

　　根据美国最新研究，由于人口增长和农业发展，世界各地的地下水含水层正在不断被消耗，尤其在地球上那些干旱地带。

　　这个研究项目由美国加利福尼亚州主导。研究表明，自2003年以来，全球37个大型含水层中的21个出现了水量减少的现象。该研究成果由美国加州大学欧文分校发布，研究人员是在分析了美国航天局“重力测量”卫星数据后得出了这一结论。所研究的含水层中有13处已经处于枯竭的状态，区域供水已经受到了威胁。

　　世界上有20亿人的用水依赖于地下水。存在于土壤和岩石间的地下水是干旱期必不可少的应急水源，尤其在当河流和湖泊出现干枯的时候。美国加利福尼亚州就是一个典型的例子，过多地抽取地下水已导致河流干涸、地面下沉以及湿地干涸等。

　　研究指出，几乎每个人居大陆重点流域的地下水都被开采，从中国北部到中东地区，从北非到美国加州的中心谷地带，这些地区正在发生着令人不安的事情：为了生产更多的粮食和提供更多的用水，人们正在拼命抽取更多的地下水，人类对地下水的开采已经超出了地球含水层所能够承受的能力。

　　根据另一项地下水研究，尽管地下水储量丰富，然而令人惊讶的是，人们并不知道地下水存储的确切数量。这些研究成果公开发表在美国《水资源研究》杂志上。研究人员杰明·费说：“我们真的不知道到底有多少地下水，这件事情科学界一直在讨论，没有人能够说清楚。”人们对于地下水了解不多，是因为地下水监测系统成本高昂且复杂，限制了地下水有关数据的获得。杰明·费指出，人类要完全了解世界水资源的信息，就必须将水与地球的矿物和化石燃料同等对待，很多时候矿物和化石燃料能够给带来直接利益，而水却不能。杰明·费是美国加州大学欧文分校地球科学系的教授，也是美国航空航天局喷气推进实验室高级水科学专家。他说：“我们需要对世界范围的含水层进行水文地质勘探，但我们并不知道应该如何去做。我认为需要像勘探石油那样去勘探含水层。”

　　存量和流量

　　美国“重力测量”卫星地下水研究，主要专注于地下水的两个方面：即地下水的流入和流出。人们通常将地下水的存储比喻为在银行存钱，存款人在取款以后必须存款，这样才能保证帐户余额的平衡。地下水也一样，光有流出没有流入，地下水早晚会枯竭。

　　美国的“重力测量”卫星于2002年发射升空，对于水体测量很有帮助。“重力测量”卫星将会测量含水层储水量的微小变化，主要用来衡量地下水开采的多少，人类用于灌溉、家庭使用，或者采矿的地下水开采，会给地下水存储量造成怎样的变化。当然，干旱或洪涝等自然原因也会造成地下水储量的变化。

　　“传统的统计数据只显示地下水抽采的信息。”项目的主要研究人员亚历山德·拉里奇说，“但是，在考虑地下水的可持续开发时要考虑各种因素。”

　　项目研究的对象包括全球地下水枯竭最快的3个含水层，即印度北部的恒河流域含水层、阿拉伯含水层和澳大利亚西北部坎宁盆地含水层。研究涵盖了与含水层相关的各种生态系统和人为因素。

　　地下水几乎消耗殆尽的恒河流域，位于印度北部，那里分布着密集的城市和广阔的水田。阿拉伯含水层，位于沙特阿拉伯和其他一些海湾国家，灌溉农业是那里地下水枯竭的主要原因。相比之下，位于澳大利亚西北部的坎宁盆地，采矿业是最大的用水户。

　　水平衡

　　关于地下水，1904年，美国得克萨斯州最高法院的结论是，地下水太神秘，太隐蔽，无法用法律进行规范，人们对于地下水的认识还处于蒙昧状态。一个从1969年到1974年确定的评估结果，延用至今。这个结果假定每个含水层都具有相同的特性，并认为土壤的持水能力也是相同的。然而，事实并非如此。通过对小范围地下水特征的研究，科学家改变了原来研究中的假设条件后，有了惊人的发现。“我们实际拥有的地下水，比我们以前认为的要少得多。”杰明·费说。区域性研究表明，地下水储量比40年前人们认为的要少10到1 000倍。

　　知道地下水的多少，对于理解含水层的枯竭时间很重要。地下水储量越大，能够开采的地下水源就越多。这项研究对北非的努比亚和撒哈拉两个含水层进行了比较。根据“重力测量”卫星提供的数据，这两个地下水体枯竭的速度相似，但撒哈拉水体再过10年就会耗尽90％的储水量，而努比亚却需要13 000年。

　　技术仍有进步空间

　　目前，“重力测量”卫星在分析地下水方面还有一些缺陷。首先，“重力测量”卫星数据体现了一个大面积的平均水平，包括水位和用水的明显变化，而水体内部的变化则不太清楚。美国奥加拉拉地下水体就是一个例子。“重力测量”卫星数据表明，奥加拉拉地下水体的储水量有所增加，主要是由于含水层北部地区储水量的增加；而含水层南端地区的储水量，包括堪萨斯州、俄克拉荷马州和得克萨斯州，只能够使用几十年。在奥加拉拉含水层的边缘地带，地下水已经枯竭。

　　其次，“重力测量”卫星只能测量水量。其他一些物理属性，如污染或者一些经济要素等，这些属性的测量超出“重力测量”卫星的范围。要知道，砷污染的探测或探测极深处水储量都是代价高昂的。

　　下一步行动

　　对于地下水，古老、简陋的评估方法可能还会持续。拉里奇说：“地下水的研究很困难，你需要打井，并获得地面测量数据。这个代价是昂贵的，研究需要大量的水井。勘探石油打井是可行的，是因为石油中流淌着利润。”拉里奇认为，地下水应该成为一门公开的学科，应公开数据的收集程序。毕竟，人们已经开凿了数以百万计的水井，这些水井用于家庭、企业和农作物灌溉。“在我的梦里，所有地下水用户都有一个上传地下水信息的共同平台。”

　　来源：中国水利报 2015年7月16日