主编：高存荣

　　书名：《地下水知识漫谈》（附《地下水科普图册》）

　　出版社：地质出版社

　　出版时间：2016年9月

　　ISBN 978-7-116-09984-5

　　作者简介：

　　高存荣（1960），理学博士、中国地质调查局地质环境监测院教授级高级工程师，北京首都师范大学客座教授，研究生导师，中国地质大学（北京）企业导师。

　　内容简介：

　　《地下水知识漫谈》以设问的形式，从地球上水的来源讲起，向读者介绍了地下水这一重要淡水资源的基本知识，包括地下水产生的原理、地下水的运动、地下水的补给与排泄、地下水的物理化学特性以及地下水景观及环境等知识。在正式的叙述之外，本书还扩展了一些相关的有趣知识，方便读者更好地理解主要内容。本书内容详实，科学有趣，是大众读者了解地下水的入门书籍。《地下水科普图册》是《地下水知识漫谈》的配套丛书，作为后者的简化版，该图册内容简洁，浅显易懂，是为公益宣传而特别编写、设计。现将图件一并提交。

　　创新点：

　　（1）本书的文字、图片均为专业内容的重新创作。描述性语言形象生动，图片兼具趣味性与科学性，是国内第一部地下水方面的大众普及读物。

　　（2）在编写形式上，除了正常知识框架内的叙述，还增加了一些趣味性的小贴士，内容涉及词汇探源、知识纵横向拓展等等，有助于读者从多个角度体会地下水知识的魅力。

　　（3）本书所设问题及使用的案例，是在大量搜集资料的基础上遴选出来的。对于中外文献资料及科普材料有较好的把握，读来不但轻松，而且可以有更好的知识传播效果。

　　（4）本书使用的卡通示意图均为作者自己绘图后由专业绘图人员清绘而成。

　　无获奖经历

　　前言

　　水是万物生命之源，是人类赖以生存和发展不可缺少的最重要的物质资源之一。人的生命一刻也离不开水，水是人生命所需要的最重要的物质。在地球上，哪里有水，哪里就有生命。一切生命活动都是起源于水，都离不开水，所以说没有水就没有生命。

　　水不仅是人类生存的物质基础，同时也是工农业的血脉，也许有人会说，水是生命之源，而大多工业产品都是没有生命的，为什么工业也离不开水呢，这是因为水参加了工矿企业生产的一系列重要环节，特别是现代工业中，没有一个工业部门是不用水的，也没有一项工业不和水直接或间接发生关系，如：制造1吨钢，大约需用25吨水；制造1吨纸需用450吨左右的水；还有更多的工业是利用水来冷却设备或产品的。在农业方面，所有的农作物，都是靠水来维持其生命和生长的，如果没有水，作物和植物就不会生根、发芽、生长、结果实等，所以说水是工农业的血脉。

　　地球上真正可供人类利用的淡水资源是十分有限的，地下水资源则更少，由于受其存储空间和更新缓慢所限，并不是取不完，用不尽的。为此，我们特意编制了这个《地下水知识漫谈》，其目的是为了普及地下水方面的有关知识，让更多的人了解地下水的来源、功能和它的重要性，以及过量开采地下水的危害，如何防止地下水污染、保护地下水环境，以达到珍惜水资源、节约用水、爱护地下水、合理利用地下水的目的。由于水平有限，书中错误和不妥之处再所难免，敬请读者批评指正。

　　除特别注明外，本书使用的卡通示意图，均为作者自己绘图后由专业绘图人员清绘而成；其他图片多来自wikipedia,fellgrafix.com等外文网站及中文网站，文中就不一一注明。

　　目录

　　地球是一颗蓝色的水球吗

　　地球上的水是怎么循环的

　　渗入地下的水储存在哪里

　　水在土壤、岩石中的存在形式有哪些

　　渗入地下的水都是地下水吗

　　地下水有多重要

　　地下水相比地表水有哪些优点

　　地下水位随地形和季节如何变化

　　地下水中会有鱼吗

　　什么是含水层和隔水层

　　什么是潜水和承压水

　　地下水流得有多快

　　地下水从哪里来

　　沙漠的下面也很干吗

　　地下水去了哪里

　　坎儿井是怎么回事

　　泉是怎么形成的

　　如何寻找地下水

　　温泉是怎么形成的

　　地下水有什么颜色、气味和味道

　　地下水中的化学成分都是怎么来的

　　地下水是怎么被污染的

　　地下水污染有哪些危害

　　我们可以为防治地下水污染做点什么

　　过度开采地下水有哪些危害

　　我们会用尽地下水吗

　　试读章节

　　地球上的水是怎么循环的

　　地球自身的独特性，以及在太阳系里的好位置，是地球上水循环的关键原因。

　　我们的地球体积和质量适中，给了地球万物一个刚刚好的引力常数（物理学上叫“重力加速度”，数值近似等于9.8m/s2），使我们拥有了太阳系独一无二而又得天独厚的重力特征。牛顿头上的苹果往下掉得有多快，苹果砸到他脑袋上有多疼，这些都是这个重力特征决定的。这样的重力条件可能使地球在38亿年前牢牢地抓住了水蒸气，而不像在月球上那样白白散失掉。在地球的吸引下，河流、冰川都会由高处流向低处，空中的雨滴、雪花与冰粒就会下落。当然，如果地球上的水都往下掉，那就形不成什么循环了。重力有一个“天敌”--浮力，正是因为浮力的作用，水蒸气才能从地表上升到空中，直到冷凝后再次下落。这些是水循环的第一个方面。

　　另一方面，地球与太阳既不贴近，也不疏远，这样有什么好处呢？最主要的就是在地球表面维持了一个不冷不热的环境。在这样的环境中，水可以在地球表面的不同地方、不同时刻以固、液、气三种状态出现，并在太阳辐射的驱动下相互转化。冰川和冰山在夏季会融化、流入河流、海洋；海水、河水、湖水会蒸发，进入大气。然而，太阳辐射的作用可远不止这些，因为它还能给我们带来风！有了风，一个地方的水蒸气就可以输送到另外一个地方，并降落下来。所以，如果哪天下雨了，打在你雨伞上的水滴可能是几百上千千米以外的海洋、湖泊、河流甚至是植物产生的水蒸气凝结的哦！总之，重力、浮力和太阳能作为驱动力，冰、水、气在各自状态下的运动以及三态之间的转化就形成了自然界的水循环。

　　小贴士

　　雪球地球

　　科学家研究发现距今7亿年前的新元古代末期，我们的地球经历了46亿年中最寒冷的一段时期。那时，从赤道到两极，整个地球表面被冰覆盖，地球成为一个巨大的“雪球”。理所当然，当时地球上的水几乎都被封冻，全球性冰川“吃了”绝大部分的水。可以想见，当时地球上的水循环也近乎停滞了。

　　作为自然界水循环的一个举足轻重的环节，地下水显得过于隐蔽。如果我们站在地面上，会很难看见那些渗入地下的水。地表水渗入地下以后，一部分会继续下渗变成更深部分的地下水存储起来，或是形成地下径流。一部分会被植物的根系吸收，通过蒸腾作用返回大气，或是排泄地表，流入附近的河流、湖泊，有时形成沼泽。还有一部分通过人工开采被我们利用，成为饮用水、灌溉用水等。

　　什么是含水层和隔水层

　　含水层和隔水层都在饱水带中，只是透水和给水的能力不同。

　　我们前面说过，饱水带岩土中的空隙都被水占据。即便如此，饱水带又可分为含水层和隔水层。对我们人类来说，含水层是指那些能透过并能给出相当数量水的沙层或岩层（好吧，地下水之外，又一个因人类变得狭隘了的名词）。相对地，隔水层是指重力水几乎不能透过的黏土层或岩层。要想使重力水自由流动，岩土中的空隙就不能太小，否则大部分水就会以结合水的形式紧紧依附在岩土颗粒的表面。黏土层的空隙虽然很多，但太细小，水就像“钉子户”一样在里面待着，既流不出去，别的水也透不进来。相反，砂砾层，裂隙发育的砂岩、花岗岩，以及石灰岩中含有较大的连通空隙，重力水可以在其中自由流动，能形成非常好的含水层。

　　小贴士

　　含水层

　　含水层的英文叫aquifer，是一个非常专业的词汇。它包含两个拉丁词--aqua和ferre，分别是水和携带的意思。

　　这是一张寒武系鲕粒灰岩的野外露头照片。仔细观察，在照片中部的岩石断面上，可以看到许多密密麻麻的圆点，这就是矿物碳酸盐形成的鲕粒，直径小于2mm。这种石灰岩在我国华北地区分布广泛，它们的裂隙发育，受力后容易开裂，所以溶隙也很发育，在华北地区是一个非常重要的含水层。

　　这是世界上最活跃的活火山--美国夏威夷的基拉韦厄火山。溢出的炽热火红色熔岩流已经褪变成黑色，在公路上停止流动并冷却固结。因此，人们只能在此立一个警示牌--“此路不通”。这些熔岩流在冷却过程中因收缩而产生很多裂缝，形成的破碎岩浆岩也可以成为含水层。

　　奥加拉拉含水层跨越美国8个州，是世界上最大的含水层之一，面积达45万km2。200万～600万年前，这里河流交错，侵蚀附近的落基山脉，携带了大量的岩石碎屑，最后堆积下来。这些沉积物最终压实形成为砂砾岩含水层。奥加拉拉含水层为美国农业灌溉提供了1/3的地下水资源，同时也为180万人提供了饮用水源。

　　明朝旅行家徐霞客曾在登临黄山时赞叹：“薄海内外之名山，无如徽之黄山。登黄山，天下无山，观止矣！”黄山奇观之所以有“天下第一奇山”的美名，这与它独特的峰林结构是分不开的。黄山山体主要由大片花岗岩构成，垂直节理发育，在冰川及自然风化作用下，侵蚀切割强烈，断裂和裂隙交错，形成独特的柱状峰林结构。也许有一天，地质作用会把黄山重新埋入地下，那时，发达的裂隙说不定会使它成为一个特别好的含水层。

　　黏土层和裂隙不发育的基岩能形成隔水层。隔水层同样不能按字面意思理解，它们并不是完全不透水，只是它们能透过并给出的水非常少，几乎不能满足我们的任何需求（有时为和隔水层区别，它们又被称为半隔水层或弱透水层）。有趣的是，一些黏土层在形成泥岩后会产生较多连通性较好的裂隙，这时它们就能成为含水层。在我国河南、山东部分地区，农业灌溉用水就来自这些特殊的泥岩层。

　　小贴士

　　含水层一定能提供给我们大量的地下水吗？

　　我们一开始说含水层能给出相当数量的水，因此它的水量是相对的。跟谁相对？跟我们的需求。如果一家四口住在偏僻的山区，另外还养几头牲畜，每天用水量很少，就地打一口浅井，汲取山上风化裂隙水就足够了，这些风化岩石的裂隙水就是一个让人满意的含水层；然而，在人口集中的平原区，需要对城市集中供水，那么对应的含水层就得厚度大、范围广、水量足，比如华北平原广布的第四纪松散岩类含水层等。在有些沙漠地带，单井日出水量只有几吨甚至更少，但这并不妨碍我们将它们所穿透的地层称为含水层。