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世界水日：我们需要了解地下水#地下水# #淡水# #地下水资源管理#

地下水资源的保护

地下水维持着地球上最干旱地区的生命。

从澳大利亚大阿蒂西亚盆地抽取地下水，以生产水力发电。来源：Getty Images

就在两天前（3月22日）是世界水日，这是一个庆祝水和提高20亿无法获得安全饮用水的人的认识的时刻。这一天的重点是地下水（这是重要的全球淡水资源，就位于我们眼前和脚下）。

地下水形成于地下土壤、沙子和岩石的裂缝和空间中，储存在被称为含水层的土壤、沙子和岩石的地质构造中并缓慢移动。世界上几乎所有的淡水都是地下水，在世界上最干燥的地区，地下水是生活在那里的人唯一可用的水。

2017年SCINEMA国际科学电影节纪录片OWSIA（Darkened Water）是一部关于联合国教科文组织世界遗产波斯卡纳特的电影。几千年来，波斯人（现在叫伊朗人）——使用巧妙的地下渡槽系统将水从深层地下含水层输送到水面，用于饮用和农业。

这部电影聚焦于伊朗中部城市Yazd的Zarach qanat渡槽，该渡槽为该市供水2500年，但由于官僚主义、腐败和忽视而腐烂不前。它探讨了围绕水权、含水层及其供水运河的复杂问题，称为qanats，即阿拉伯语中的通道。

隐藏在地球表面下的水占地球淡水的98%。平均而言，这种地下水提供了总用水量的三分之一，自开普敦的水危机导致冲击波波及世界各地以来，其珍贵性比以往任何时候都更加明显。

尽管如此，其监管远非理想（特别是现在全球干旱状况正在加剧，人们正在越来越多地向下钻探）。

来自澳大利亚阿德莱德弗林德斯大学的国际地下水专家克雷格·西蒙斯说，在我们开始改善地下水管理之前，我们必须更好地理解和衡量它。

“我们在地下水中遇到的许多问题是因为我们甚至对其中一些系统都没有基本地了解”。

许多地下含水层已经存在了几个世纪甚至数百万年，培育树木和植被，渗透到泥土、沙子和岩石中的空间和裂缝，并与河流、溪流、湖泊和大沼泽地相连。

农民使用钻孔从自流盆地抽水，风车产生能量从地下含水层中抽水。地下水被用来湿润大片农田。许多城市将其用于灌溉和可能不那么明显的工业流程，如啤酒和软饮料生产。利用地下水的其他活动包括采矿和煤层气体开采。

最重要的是，它是饮用水的重要来源，满足了世界一半的整体需求。在美国，一半的城市人口和几乎所有农村人口都依赖它。随着地表水源的减少，一些澳大利亚城市越来越依赖它。

地下水不是无限的资源；这就像从银行取钱而不存钱一样。

过度开发可能会导致一连串的问题。

提取地下水会导致缩水。这可能会影响脆弱的生态系统和生物多样性。例如，地下水为植被提供营养，并补充鱼类和水生无脊椎动物群落所依赖的间歇性溪流。湿溪床也是微生物活动、碳和养分回收的重要场所。

一些地区可能容纳专门居住在那里的物种。例如，在澳大利亚最大的地下水盆地大自流域，已经确定了98种特有动植物物种，这些物种面临缩水的风险。

沉降是地面因过度泵入并导致减压而下沉时发生的另一个问题。

“土地只是压缩，因为压力减轻了，这就像从轮胎中取出空气；它只是在岩石和土壤的重压下开始坍塌”。最极端的例子是在加利福尼亚州的圣华金谷，自20世纪20年代以来，那里的地面已经下降了8米多米（几乎是电线杆的高度）。

海水入侵是另一个问题。它自然沿着海岸线发生，但可以通过从附近的含水层中提取地下水而加剧。在澳大利亚等沿海人口众多的地区，这是一个主要问题。

“因此，水量和水质往往是相互关联的问题。

地下水可能会受到汽油、石油、化学品、农药和肥料等其他污染物的污染。来自矿场、垃圾填埋场、危险废物场和未经处理的化粪池的有毒物质也可以进入其中。

有科研团队试图了解地下水的一个方面是含水层充值率，这是一个重要的管理领域；比如，找到更好的方法来估计“你的银行账户充值了多少钱，而不仅仅是你花了多少钱”。

该团队还致力于提高对地下水与地表水连接的理解。这一点至关重要，因为如果单独管理，水量可能会翻倍（例如，提取的地下水可能会从附近的河流中流出）。

该团队的最新项目之一将模拟断层和屏障对矿场地下水和溶质流动的影响。

“通过将地质、水利和地球化学方法与3D数值模型相结合，将更好地了解断层和屏障在地下水文学中的作用，并提高模拟复杂地下水系统的能力”。

归根结底，世界水问题需要多种解决方案，以更好地了解和管理​水​，并收紧用水和效率，将所有水源都考虑在内。

“这是关于如何获得饮用水的正确供水组合，无论是地表水、水坝、河流、水库、地下水”。这是最佳的组合。

除了模拟供应方外，了解采矿、农业、煤层和页岩气开采等人类活动对地下水和生态系统的影响也很重要。该团队正在开发软件模型，以预测这些过程和影响，从而更好地为环境影响​声明​提供信息。

从这个意义上讲，准确地建模就像盲人的导盲犬，并希望为大型行业随意采购地下水的广泛担忧提供更大的可信度。

“这是关于研究水的使用以及这种使用对环境的影响”。“这始终是社会、经济和环境的三重底线”。