如何寻找地下水？

　　几千年来，人们一直依赖地下水来满足自己的各种需求。从灌溉到饮用水供应（图1），地下水在许多方面都有着不可估量的用途。但是，你看不到地下水，那么水科学家如何知道地下水的位置，以便钻井和抽水使用呢？

　　图1 小学语文课本《吃水不忘挖井人》插图（图片来源于网络） 

　　地下水其实很抽象。有些人认为地下水汇集于地下湖泊或流淌于地下河。事实上，地下水是土壤和岩石中的孔隙或裂缝完全饱和的地表以下的水。“含水层”是指任何含有可用水源的岩层。岩层由所有固结地层（如砂岩、石灰岩或花岗岩）以及松散的非固结沉积物（如砾石或砂子）组成。一个好的含水层必须既有足够的孔隙来储水，又有足够的渗透性来向水井持续补水。砾石、砂、砂岩和石灰岩是最好的含水层，但它们只占地壳岩石的一小部分。大多数岩石颗粒细小或“紧密”，几乎不储水或不带水。含水层通过降水渗入土地而得到补充，但也可由人为补充。当降雨或积雪融化时，一部分水被蒸发，一部分被植物蒸腾，一部分从陆地流过并汇集到溪流中，还有一部分渗入土壤和岩石的孔隙或裂缝中。进入土壤的水取代了之前干旱时期被蒸发或被植物利用的水。在地表和含水层水之间有一个区域，水科学家称之为“非饱和带”（图2）。在这个非饱和带中，通常有少量的水，大部分存在于土壤和岩石的较小开口中；较大的开口通常含有空气而不是水。下过一场大雨后，该区域可能几乎饱和；长期干旱后，该区域可能几乎干燥。一些水因附着力和内聚力而被保留在非饱和带中，不会流向或进入水井，像吸满了水而不滴水的湿毛巾一样。 

　　图2 岩层中的地下水 来源：美国地质调查局（USGS） 

　　那么水科学家如何定位下水呢？ 

　　首先，水科学家要绘制地质图，标明不同种类的岩石在地表的位置。有些岩石可能已经裂开和破碎，为地下水的输送提供了良好的通道。另外，地形提供了有用的线索。山谷下的浅层地下水比山丘下的浅层地下水更有可能大量存在，因为地下水服从重力定律，像地表水一样向下流动。在干旱地区，“喜水”植物的存在表明浅层地下水的存在。任何在地表出现泉水、渗水、沼泽或湖泊的地区都一定有地下水，尽管不一定水量很大或水质很好。 

　　接下来，水科学家要收集该地区水井的信息，包括它们的位置、水深、抽水量以及它们所穿透的岩石种类。通过在已有水井或者新钻的测试孔中进行抽水或含水层测试，水科学家可以确定在含水层中流动的水量、可以进入水井的水量以及抽水对该地区其他水井水位的影响。最终，水科学家的报告和地质图将显示哪里可以找到水、水的化学成分，以及大致的水量。