地下水
dì xià shuǐ
地下水是充满在地表以下、地下水位之下土壤和岩石孔隙及裂缝中的水。
Definition
地下水是已经渗入地下、充满土壤颗粒之间微小空隙以及地下水位以下饱和带岩石裂缝中的水，它反过来又为水井、泉水、溪流和湿地提供水源补给。地下水通过入渗的降水得到补给，并按照达西定律 $Q = -KA\frac{dh}{dl}$ 在多孔岩石中缓慢向下坡流动，其中水力传导率 $K$ 从粘土到砾石可跨越十二个数量级；地下水为美国大约一半的人口提供饮用水，是地球上最大的液态淡水储库。地下水的滞留时间从浅层冲积层中的几天，到深层盆地中超过一百万年不等，而过度抽取地下水会引发降落漏斗、地面沉降、海水入侵，以及依赖地下水补给基流的溪流枯竭等问题。
Example
在海滩上挖一个坑，坑里会涌出水，水位上升到当地地下水位的高度；北卡罗来纳州许多乡村住宅从钻入皮埃蒙特破碎基岩的水井中取水，而格林维尔和威尔明顿这样的城市则依赖厚层沙质的海岸平原含水层。高平原之下的奥加拉拉含水层，被抽取的速度远远超过其补给速度，堪萨斯州和得克萨斯州部分地区的水位已下降超过 $30$ 米；而数十年来对北卡罗来纳州东部卡斯尔黑恩和黑溪含水层的抽取，也使水头下降到足以让该州划定“限量使用区”以限制取水。
Key Insight
地下水并不是地下的河流或湖泊，而是像海绵一样渗入岩石、填满肉眼看不见的微小空隙的水，它移动得十分缓慢，通常每天不到一米，因此今天泄漏的污染物，可能要过好几年才会到达水井，而清理起来则可能需要数十年。地下水和地表水实际上是同一个相互连通的系统：河流之所以能在干旱期间持续流淌，正是因为地下水在为其补给，因此在溪流附近抽取一口井的水，最终也会从溪流本身抽走水分。