地下水承担着全球约50%人口的饮用水、40%农业灌溉用水的重担，但是由于人类无节制的开采利用，目前全球地下水资源正面临着前所未有的枯竭?；?。根据《2024年联合国世界水发展报告》，目前全球37个主要含水层中已有21个已处于持续亏损状态，其中印度、中国华北平原和美国中西部奥加拉拉含水层的超采量占比最大。地下水枯竭会对全球水资源供应、工农业生产以及生态系统造成巨大威胁。2025年3月22日是第三十三届“世界水日”，3月22—28日是第三十八届“中国水周”，这两个重要节日恰是对当下这场?；幕赜Α钡叵滤试凑飧鑫等死辔拿鞯摹耙我姓嘶А北煌钢Т∈保死嗝媪俚慕唤鼋鍪堑；巧娓亩?。
1 地下水资源的重要价值
地下水是指存在于地表以下岩石裂隙和土壤孔隙中的水，作为地球上最大的液态淡水储备，地下水约占地球淡水资源的99%。根据其赋存介质的不同，地下水主要有三种形式：一是孔隙水，主要储存在砂、砾等松散沉积物的孔隙中，常见于平原地区；二是裂隙水，一般存在于岩石的裂隙中，多见于风化程度较高的基岩地区；三是岩溶水，常分布在可溶性岩石（如石灰岩）形成的岩溶地貌中，如喀斯特地区。
地下水主要来源于降水渗透。当降雨或融雪渗入地表，经过土壤和岩石层的过滤后，就会进入地下含水层，形成地下水。含水层根据其渗透性和储水能力，又可分为潜水含水层和承压含水层。潜水含水层一般位于地表以下，水位因季节降水而变化。而承压含水层则是一个完全被水饱和的、夹在上下两个隔水层之间的含水层，承压含水层中的地下水承受的静水压力大于大气压，当上覆的隔水层被凿穿时，就会从钻孔上升或喷出。承压含水层一般埋藏较深，受气候影响较小，流量稳定，不易受污染，水质较好。
尽管地下水的分布不均，但它存在于世界的各个角落，并对人类社会经济发展和生态系统有着至关重要的意义。具体而言，其功能主要体现在以下三个方面。
?。?）供水。地下水是全球数十亿人赖以生存的饮用水源。目前，地下水是全球很多地区唯一可获得的淡水资源。例如，在非洲撒哈拉以南地区，地下水为数百万居民提供了可靠的饮用水来源。根据联合国教科文组织发布的《2022年联合国世界水发展报告》，全球约有50%的人口依赖地下水作为饮用水源。联合国大学环境与人类安全研究所发布的《2023互联灾害风险报告》显示，印度是目前全球最大的地下水用户，年均地下水用量达2300亿立方米，占全球地下水用水总量的1/4以上，超过了美国和中国的总和。在印度，60%的灌溉农业和85%的饮用水供应都依赖于地下水，是印度当之无愧的“生命线”。
（2）农业灌溉。地下水是灌溉农业、畜牧业和包括食品加工在内的其他农业活动的重要水源。2017年6月，国际水资源管理研究所（IWMI）发布的《通过地下水的可持续利用构建恢复能力》研究报告指出，当前地下水约占全球农业灌溉面积的40%，贡献了全球大约44%的灌溉粮食生产。地下水灌溉对亚洲农业生产意义重大，数据显示地下水灌溉约占亚洲耕地面积的14%，亚洲地下水灌溉面积占全球地下水灌溉面积的70%。此外，北美农业灌溉对地下水的依赖程度也很高，《2022年联合国世界水发展报告》指出，北美地区有59%的农业灌溉区域使用地下水。这些数据深刻反映了地下水在保障粮食安全和农业可持续发展方面所具有的不可替代作用。
?。?）维持生态系统。地下水在维持湿地和河流基流、支持生物多样性、调节气候和水质、促进生态恢复等方面发挥着关键作用。地下径流被称为河流的“基流”，也即基本流量。正是由于地下径流的作用，才使得河流在非雨季也能维持河道不断流，2024年11月，中国科学院地理科学与资源研究所的科研人员在《科学通报》上发表的一篇文章指出，全球河川径流超过一半来自地下水维持的基流，我国黄河源区基流占径流的比例约为65%，美国密西西比河流域约为50%，科罗拉多河上游约为56%?？梢运得挥械叵戮读魈峁┑乃?，就不可能存在常年川流不息的河流。
2 全球地下水资源加速枯竭
随着全球人口的增长和经济的快速发展，人类对水资源的需求不断增加，特别是地下水资源，作为许多地区的主要供水来源，其消耗速度正显著加快，甚至不少地区的地下水已经出现枯竭。
2024年1月，《自然》上发表的一项科学研究表明，全球地下水正面临加速枯竭的严峻危机。研究团队分析了覆盖全球1693个含水层的170万口水井数据（占全球地下水开采量的75%），发现71%的含水层水位持续下降，其中36%的含水层年降幅超过0.1米，而21世纪以来，30%的含水层下降速度较1980—2000年显著加快，且加速区域数量是随机预期的3倍。干旱与半干旱地区的农业密集区（如西班牙Ascoy-Soplamo含水层年降幅达2.95米，印度旁遮普邦年均下降0.3米以上）受冲击最严重，过度开采与气候变化的双重驱动下，40年间90%加速枯竭的含水层位于气候变干的区域，降水减少导致补给不足，同时加剧用水需求。
美国加州是全球地下水枯竭较为严重的地区。2023年，加州大学戴维斯分校的科研人员评估了加州《可持续地下水管理法案》（SGMA）实施效果，研究发现圣华金谷地下水位在2020—2023年仍以年均0.5米的速度下降，由于农业严重依赖地下水灌溉，该地区15%的社区水井枯竭，低收入居民为了洗澡不得不驱车15英里（约24千米），部分家庭甚至依赖污水处理厂的废水灌溉，给当地农产品污染风险埋下隐患。2023年，《科学美国人》发表的一篇文章指出，圣华金谷农业用水占加州总量的60%，但含水层补给量仅为开采量的1/3，该地地下水正在加速“透支”，文章发出警告，如当地不采取有效的干预措施，那么到2040年圣华金谷将有30%的社区完全失去饮用水源。
除美国加州以及上文提到的印度旁遮普邦和西班牙Ascoy-Soplamo含水层外，我国的华北平原等地的地下水枯竭问题也十分严峻。由于长期超采地下水，我国华北平原形成了全球“最大的地下水漏斗区”。2021年，《地球物理学研究》发表的一项研究通过分析GRACE卫星数据发现，2002—2020年，我国华北平原地下水总亏空量达1200亿立方米，亏空中心位于河北衡水—沧州，年亏空速率6.2亿立方米。为应对这一问题，我国京津冀地区采取协同措施，严控地下水超采问题，目前地下水位下降趋势已经得到有效遏制。2022年，河北省水利厅监测数据显示，全省浅层超采区地下水位平均埋深为21.98米，较上年同期回升2.05米；深层超采区地下水位平均埋深为56.73米，同比上升6.83米。
3 地下水枯竭的原因及后果
3.1 地下水枯竭的原因
地下水枯竭是多种因素共同作用的结果。人为过度开采地下水是首要原因，随着人口增长和经济社会发展，人类对淡水的需求量越来越大。无论是农业灌溉、工业生产，还是城市生活用水，都需要消耗大量的水资源。对降水量相对丰沛的湿润地区而言，水资源供应问题尚在可控范围内，而对于干旱、半干旱地区而言，水资源短缺问题已经愈发严峻，为保证水资源供应，人们只能加大地下水开采力度。而当抽取速度远超自然补给速度时，地下水位必然会持续下降，枯竭也就在所难免了。
气候变化因素的影响同样不容小觑。全球气候变暖导致极端高温热浪天气愈发频繁，区域蒸发量增大，原有稳定的降水模式被改变，部分地区降水减少，河流湖泊补给量降低，逐渐萎缩枯竭。而地下水补给主要依赖地表水下渗，当地表水减少后，地下水自然也就无法获得有效补给。在干旱地区，人们为了生存就不得不继续加大地下水开采力度，由此形成恶性循环，进一步加速了地下水枯竭。
此外，土地利用变化和生态系统破坏也加剧了地下水枯竭。城市化发展过程中，大量自然土地被硬化，自然降水就难以下渗补给地下水。同时，乱砍滥伐导致森林原有的涵养水源功能大幅下降，湖泊湿地破坏打破了地下水循环平衡，增加了地下水枯竭的风险。在人为因素和自然因素相互交织的共同作用下，全球地下水枯竭形势愈发严峻。
3.2 地下水枯竭的严重后果
地下水枯竭会引发一系列严重后果，具体包括以下几个方面。
?。?）饮用水?；５叵滤侨蛟家话肴丝诘闹饕盟丛?，尤其在干旱和半干旱地区，地下水甚至是唯一的供水水源。当地下水位持续下降，许多水井和泉水会干涸，直接导致饮用水供应中断。2023年10月，联合国大学环境与人类安全研究所发布的《2023年相互关联的灾害风险报告》显示，印度旁遮普邦78%的水井处于过度开采状态，这意味着该邦的地下水储量正在迅速减少，预计到2025年，整个西北地区的地下水供应极低。而旁遮普邦拥有约3000万人口，地下水枯竭将对该地大部分居民的饮用水供应构成巨大威胁。
?。?）农业减产，威胁全球粮食安全。地下水在全球农业生产中发挥着至关重要的作用，一旦地下水枯竭，全球农业生产特别是粮食生产，将因此遭受严重打击，这必然会引发严重的粮食?；?。研究报告显示，全球大概14%～17%的粮食生产所使用的地下水来自不可持续的矿区地下水资源；从区域来看，南亚、经合组织国家、东亚、近东和北非的粮食生产中，对消耗地下水资源的依赖程度最高，分别为15%、16%、21%、25%，其从地下水中得到的粮食生产都是不可持续的。从以上数据可以看出，地下水是全球粮食生产的基础性支柱，当这根支柱轰然倒塌时，就必然会引发严重的粮食?；?。
（3）生态破坏，湿地退化与生物多样性丧失。地下水枯竭会导致湿地退化和河流断流，依附于其上的各类水生动植物就会失去栖息地，最后湿地生态系统就会崩溃。在干旱地区，地下水是维持生态系统稳定的关键因素。地下水的枯竭会导致植被覆盖率降低，生物多样性减少，生态系统服务功能下降，最终可能导致土地荒漠化。例如，我国石羊河流域就因地下水位下降，出现了天然绿洲生态退化和湿地萎缩，甚至是荒漠化现象。
（4）地面沉降。地下水枯竭引发的地面沉降已成为全球性问题。2021年1月，西班牙地质矿业研究院发表的一篇研究报告指出，由于人类过度开采地下水，未来20年地球将会有8%的土地发生沉降，约相当于120个韩国的面积。因地下水过度开采而出现地面沉降的一个典型城市是墨西哥首都墨西哥城。2021年《地球物理研究》杂志上发表的一项研究指出，在20世纪初的时候，墨西哥城每年下沉速度约为8厘米，到1958年这一数字跃升至29厘米，此后当地政府决定限制从市中心水井取水量，此后市中心的下沉速度恢复至不到9厘米，但进入21世纪以后，墨西哥城的下沉速度呈显著上升趋势，最新的测量数据已经飙升至每年40厘米。地面下沉导致的高度差，导致城市排水系统几乎完全失效，这使得墨西哥城雨季内涝成为常态。
?。?）海水入侵，污染淡水资源。当地下水被过度开采时，地下水位就会显著下降，而这将打破淡水与海水间的自然平衡。这种失衡会使得海水通过地下多孔介质向内陆迁移，侵入淡水含水层，导致海水入侵。海水入侵不仅会导致地下水质变咸，还会引发土壤盐渍化，严重影响农业生产和生态环境。例如，美国佛罗里达州因地下水枯竭，海水入侵已污染了17%的淡水层。此外，海水入侵还会加剧水资源供需矛盾，威胁居民生活和工业用水安全。
值得注意的是，地下水枯竭引发的这些?；浠勾嬖诟丛拥囊蚬叵担热绲孛娉两祷崞苹档厍┧艿?，造成水资源浪费，加剧地区饮水?；送夂恿骱褪厣低吃馄苹?，又会进一步加剧地区水资源短缺问题。而水资源短缺，有可能促使人们加大地下水抽取量，进而形成多维度的恶性循环。
4 科学应对地下水?；?/div>
4.1 加强地下水监测与管理
实时监测地下水位、水质和开采量是科学管理地下水的基础。为此，我们应积极借助现代数字科技手段，构建更加智能化的地下水监测网络体系。具体措施如使用传感器和物联网技术实时采集水位、水质等数据，并利用人工智能分析处理，实现异常预警和科学决策。此外，过度、无序开采是导致地下水枯竭的主要原因，为此我们应制定更为严格的地下水开采管理制度。为此，我们应建立总量控制制度，依据区域水资源禀赋设定开采限额，实施取水许可管理，明确取水量和用途，并加强监管力度，严厉打击超采和非法取水行为，确保地下水资源的可持续利用。
4.2 推广节水技术与高效用水
为?；さ叵滤颐怯乒闩┮蹈咝Ч喔燃际?，提升农业用水效率。目前较为成熟的农业节水灌溉技术有滴灌、喷灌和微灌溉等技术手段。这些高效节水灌溉技术，不仅能降低农业生产用水，还为土地流转以及农业规?；?、现代化生产创造了有利条件。
除农业外，工业和城市生活用水在当前地下水使用量中同样占据较大比例，因此也需要在工业和城市生活用水领域推广节水技术和理念。在工业用水领域，我们应鼓励企业在工业生产中采用更为先进的节水技术和设备，提高工业循环用水率，减少地下水使用量。
在城市用水方面，首先，城市可以利用自身相对完善的排水系统，建立雨水径流收集系统和水质监测系统，特别是干旱半干旱地区城市，应积极建设雨水收集设施，积极扩展水资源供应渠道，缓解城市用水压力。其次，沿海城市还可以加大海水淡化研发和技术投入，持续降低海水淡化成本，推动海水淡化规?；?，使海水变为可获取水源，以置换城市对地下水的需求。最后，城市应推进公共供水管网漏损治理，完善检漏制度，实施管网改造，最大限度减少供水过程中的水资源浪费。
4.3 推动地下水回补与生态修复
?。?）人工回补地下水。地下水的根本来源是自然降水，自然降水渗透到土壤后，会逐渐向下充盈到深层岩石缝隙中，从而形成地下水。这意味着，我们可以通过人为手段将地表水注入地下含水层，来增加地下水储量。目前，常见的地下水回补方式有修建渗水池和回灌井。渗水池是在高渗透性土层上挖掘渗水池，然后再填充粗砂等反滤材料，利用重力作用使地表水渗入地下。这种方法简单易行，适用于大面积的雨洪水回灌。有研究表明，在渗水池中加设排气管，能将地表水的入渗速率显著提高4到5倍，且入渗效果持久?；毓嗑蚴窃诘叵滤幌陆登暝浠毓嗑?，将地表水直接注入含水层。这种方法适用于地下水位下降明显且含水层埋藏较深的地区。除上述两种方式外，利用雨季降水进行地下水回补也是一种十分有效的策略。这一方式不仅可以回补地下水，同时还能减少地面径流，降低雨季水土流失危害。
?。?）加强生态修复与?；?。?；な?、河流等自然生态系统，增强地下水自然补给能力，也是实现地下水可持续开发利用的重要途径。首先，要加强湿地和河流生态系统保护和修复。湿地在涵养水源、净化水质和维持生物多样性方面具有重要作用。通过恢复退化湿地，可以提高地下水的补给能力。河流在促进地表水和地下水交换，增强地下水补给方面同样发挥着重要功能。因此，我们要加大河流、湿地等生态系统的?；ず托薷?，通过?；ず突指醋匀簧低?，有效利用自然手段来实现地下水资源的保护。其次，保护和恢复森林生态系统。森林在涵养水源和防止水土流失方面发挥着关键作用。通过植树造林和防止过度砍伐，可以有效提高地下水的补给能力。最后，还应加强水源地生态?；ぃ细裣拗莆廴疚锱欧?，加强水源地的环境监测与管理，防止地下水污染和破坏，保障水质安全。
4.4 完善地下水保护政策与法律
地下水资源的可持续开发利用直接关系到区域生态平衡和经济社会高质量发展，为?；さ叵滤?，我们应不断完善相关政策与法律保障，并推动跨区域协作与?；ぁＲ环矫?，我们应制定专门的地下水管理政策或法律制度，明确各级政府在地下水调查与规划、节约与保护、超采治理、污染防治、监督管理等方面的具体职责，为推动地下水取水总量控制和水位控制提供制度保障。另一方面，还要加强地下水?；さ目缜蛐鳌５叵滤试赐缭叫姓?，单一地区的管理难以奏效。因此，我们有必要建立跨地区、跨流域的地下水管理机制，统筹协调地下水资源取用量以及各自的?；ぶ霸?。
4.5 提升公众意识与参与度
提升公众意识与参与是保障地下水资源可持续利用的关键环节。通过加强宣传教育和推动公众参与决策，可以营造全社会共同?；に试吹牧己梅瘴АＲ环矫?，我们应通过多渠道、多形式的宣传教育，提高公众的水资源?；ひ馐?，培养节约用水的良好生活习惯。另一方面，在水资源管理过程中，应推动公众参与和决策，主动征求公众对水资源管理政策的意见，建立公众举报违法开采水资源的监督机制，促进政府与公众互动，提高水资源管理透明度。
来源：《生态经济》第41卷第5期 作者：柴森 李少楠
