淡水是人類和許多其他生命形式生存所必需的物質。地球上有很多的水，但是淡水資源有多少呢？
地球上的水資源
假如把整個地球上的水資源都凝結成圖上的那個大水滴，那麼液態淡水就是這個大水滴旁邊的那一顆小水珠，它包括地下水、湖泊、河流和沼澤水。其中約有98%都是地下水，而我們所熟悉的湖泊和河流只佔2%左右。
地下水的來源
這麼多的地下水究竟是從哪裡來的呢？
滲入水：地下水有很大一部分地下水是雨雪等大氣降水落到地面以後滲透到地下而形成的。
這我們在日常生活中也可以體會到。大雨之後地面上積了很多水，但這些水很快就消失了，其中的一部分就是滲透到地下去了。至於滲透量的多少和降雨的緩急、地面坡度的大小、巖層的性質以及植被的情況等都有關係。例如，急雨降在坡度大、植被較差的堅實地面上，水的滲透量就少，反過來滲透量就大。在寒冷的地方，冬季降落的雪堆在地上不能馬上滲透到地下，一般都要等到來年春季天氣暖和，積雪融化成水之後才能滲透到地下形成地下水。
凝結水：當地面的溫度低於空氣的溫度時，空氣中的水汽凝結，滲入進入土壤和巖石的空隙中地下也能成為地下水。
在草原沙漠地區，凝結而成的地下水佔重要地位。例如我國內蒙古以及西北地區氣候乾旱雨水很少。可是，這些地方的地下水也很豐富。有些研究人員認為這是由於白天沙地被太陽曬得很熱，夜晚天氣變冷接近地面的水蒸氣就會凝結成水滴滲入到沙裡去，成為地下水源。沙漠地區面積廣大水蒸氣天天這樣凝結水向地下滲入，再加上沙層孔隙大，滲進去的水就不易再蒸發出去，所以也就成為豐富的水源了。
此外還有就是從地底下的巖漿析出的水氣凝結而成的初生水、在沉積巖沉積過程中生成的埋藏水；某些礦物（如石膏、芒硝等）所含的結晶水在高溫高壓下脫出而生成的脫出水。
地下水也在流動
地球上所有的水都很古老，它們甚至比地球本身更早形成，並且地球上水的總量是基本恆定的。絕大部分水都在不斷地循環，這個循環沒有起點，也不會有終結。
地下水也會流動到地表
地下水也是水循環中的一個關鍵的環節，雨雪從空中落到地表，一部分匯入河流湖泊成為地表水，更多的則滲入地下巖層（含水層）中成為地下水。而後在巖石空隙中緩慢流動，一些地下水會停留在地表附近，然後滲入河湖海洋；一些地下水在地表找到開口並形成淡水泉。隨著時間的推移，所有這些水都在不斷移動，一部分水重新進入海洋。
我們腳下有流動的河流嗎？有，但很少。絕大多數地下水都在巖石和地下物質之間的空隙裡，它更像海綿中的水。在地表以下的一定深度處，土壤和巖石顆粒之間的空間完全被水填充，從而形成含水層，如果我們在這個含水層打一口井，就可以抽取地下水。
含水層為水循環過程提供了至關重要的通道和儲藏空間。火成巖、變質巖等堅硬的巖層不是絕對乾燥，但一般來說它們含水量是不多的，只有產生很多裂隙時才含有較多的水。而沉積巖特別是呈疏鬆狀態的礫石、沙子是含水最豐富的巖層。
地下水在含水層裡也和地表水一樣，在重力的影響下，不斷地從高的地方向低的地方運動。一般情況下，地下水運動的速度是很緩慢的，每天只流動幾米，在疏鬆的砂礫層中最大流速每天可達40米，在堅硬巖石的巨大裂縫或喀斯特溶洞中流速就更大了。地下水在巖層中的流動極其緩慢，使時間上不均勻的降雨可以長期儲存地層中，緩慢補給地表水，這也正是許多河流湖泊得以存在的原因，含水層使地表水「細水長流」。含水層具有天然的淨水作用。地下水經過含水層的過濾後，通常可以直接飲用，通過深部循環，地下水還可吸收地下深處的熱能成為地下熱水，可以提供電能和熱能。
地下水的利用
從整個地球的尺度看，江河中的水呈線狀分布，湖泊中的水呈點狀分布，而地下水在地層中無處不在。正是這種分布狀況，使生活在遠離江河湖泊的人類，不需要地面的輸水工程，依靠地下水就可以生存。全世界超過15億的人口主要靠地下水作為飲用水。在中國，北方和西部地區主要城市的地下水利用率往往超過供水總量的50％，許多城市高達80％以上。
絕大部分地下水我們都無法取用，我們能開採多少地下水，一方面取決於地下含水層的儲水量，同時也取決於含水層的滲透率。如果巖石滲透率高，那麼地下水可以較快地參與水循環。若地下水沉入更深層的含水層，就需要數千年的時間才能回到地表環境，甚至變成「化石水」。
在農家小院裡，我們經常可以見到這樣的壓水井，利用槓桿的原理，我們能夠很方便地從地下抽取淡水，用於生活、飲用和灌溉。
過量開採地下水的危害
地下含水層能夠得到及時有效的補充，那麼開採地下水就是可持續的，否則將造成危害甚至是嚴重的災害。
超量開採地下水的地方往往是因為地表降水量少，極少的降水量導致地表徑流少，可以補充進地下的水量自然也少，當經濟發展需要更多淡水資源時，人們自然會想到開採地下水。淺層的地下水被抽乾如不能得到及時補充，地下水位會下降，人們會打更深的井，抽取更深處的水。我們知道，越深處的地下水補充越困難，而將土壤巖石空隙中的水抽取之後，地層會在重力之下發生塌陷，大範圍的地面沉降將對城市地面基礎設施造成災難性的影響。
沙特的「圈圈農場」
上世紀80年代，沙特想要發展自己的農業，於是決定用現代化的方法種植小麥。他們在沙漠中央建設了許多巨大的圓形灌溉系統，同時抽取地下水來澆灌農作物。
儘管沙特人意識到淡水的寶貴，運用了先進的自動化節水噴灌技術來澆灌麥子，但無奈沙特是個極度缺水的國家，土地水蒸發量又極大。到1990年時，農業灌溉用水就超過了300億噸。淺層地下水抽完了不得不打更深的井，一直打到地下1千米深的古老「化石水」層。到2012年，沙特人將地下水消耗了總儲量的80%，農業經濟面臨崩潰。2016年，沙特徹底終止小麥種植，回到以石油換糧食的老路上去了。
地下水的補給
那麼地下水都有哪些補給方式呢？
地下水的主要補給來源有大氣降水、地表水、凝結水、灌溉回歸水，以及來自其他含水層中的水和人工補給的水。
降水是主要的地下水補給來源
大氣降水是地下水最普遍和最主要的補給來源。降水量的大小對一個地區的地下水補給量起控制作用。
河流、湖泊、水庫、海洋等地表水體均可補給地下水，只要其底床和邊岸巖石為相對透水巖層，便與其下部含水層中地下水發生聯繫，當地表水體水位高於邊岸地下水時便會補給地下水。
在農田灌溉地區，由於渠道滲漏及田間地面灌溉回歸水下滲，使淺層地下水獲得大量補給。相鄰含水層可在水位差的作用下產生層間補給。
近年來，地下水人工補給（通過坑、塘、水溝、水井等將水回灌）已成為增加地下水資源補給量的重要手段。
地下水是重要的生態環境因子，它的變化往往會影響生態系統的天然平衡狀態。在潮溼地區地下水豐富，常使很多地方沼澤化。在溼度不定的地區，當天氣乾燥而蒸發量很大時，地下水常常枯竭，造成土壤和地下水的鹽鹼化。地下水位抬升，造成土壤次生鹽漬化，影響植被生長；地下水位下降，溼地退化，水生植物消失，景觀受到破壞，甚至使綠洲變成沙漠。
地下淡水資源雖然總量比河流湖泊多很多倍，但由於地下含水層之間往往無法連通，超量開採地下水有可能導致相應區域地下水資源枯竭、地下空洞和地表塌陷；還可能導致地表土壤鹽漬化、地下水質汙染等嚴重後果，因此我們需要對自然界中地下水的循環演化規律有更深刻的了解，同時珍惜和科學利用地下水資源。
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