1.区域地下水位持续下降的原因
世界许多开采地下水的地区，均出现了地下水位大面积、大幅度持续下降。究其实质，就是在整个含水层或含水层的某些地段上，由于地下水的开采量长期超过了补给量，逐渐消耗了永久储存量，并在一定补给周期内得不到恢复的结果。在判断某一地区是否会出现区域性地下水位持续下降的问题时，要特别注意它与降水补给周期性变化所引起的水位下降现象相区别。如石家庄地区由于地下水开采量超过其补给量，引起区域地下水位持续下降，不能恢复。邢台百泉地区，虽因抽水周期性变化引起地下水位多年下降，但从更长的时间来看，水位可以得到恢复，故不属于区域地下水位持续下降问题。引起区域地下水位持续下降的原因，可归结为四个方面：
（1）对区域水文地质条件，特别是对地下水资源的形成条件认识不全面，所计算的允许开采量偏大，因而导致开采量长期大于补给量，引起区域地下水位持续下降。这种水位持续下降现象，一般以区域水位下降漏斗中心处的历年最低水位的变化反应最明显。
（2）不合理开采所造成的地下水位持续和大幅度下降。所谓不合理开采，主要是由开采地段、开采层次和时间上的“三集中”，以及开采管理上的无政府状态所造成的。有时虽然整个含水层的补给量与开采量基本是平衡的，但由于某些局部地段或某个含水层位（或在某个深度上）开采井过于集中，开采强度过大，也将造成局部地段或某个含水层的水位持续大幅度下降。例如，上海市区共有五个含水层，地下水储存量相当丰富。但是，有87%的开采量集中于Ⅱ，Ⅰ两个含水层；其中，有84%的水井和80%～90%的开采量，又集中在该两个含水层的沪东杨树浦、虹口和沪西的普陀、长宁、静安几个工业区。因此，在这两个含水层的上述地段形成了强烈的区域地下水位下降，形成了区域地下水位下降漏斗中心。这也是产生地面沉降最严重的地段。而在集中开采区外围或Ⅳ、Ⅴ含水层中，地下水位下降并不显著。有些水源地，因开采时间过分集中所造成的地下水位在某期间的大幅度下降，虽然不一定是持续性的，但是它也会影响抽水设备的正常运转，并带来其他危害。例如农灌井，如果其密度较大，并在干旱年份的旱季集中开采，则可引起水井相互干扰，并产生水位大幅度下降，使出水量减少，甚至出现“吊泵”现象。上海市区的一些供夏季（5～9月）冷却和降温用的水井，因开采量特别大，结果导致该时期地下水位大幅度下降，井间干扰加剧，出水量减少；同时，也使地面沉降速率增加。
（3）由于人为或自然因素变化导致地下水补给量减少，引起区域地下水位下降。
由于人为或天然原因，使地下水主要补给来源的地表水流量减少，甚至断流，或使河床淤积，导致地表水对地下水的补给量减少。例如，武威山前平原地区，二十多年来由于上游山区兴建水利工程，使河水对冲洪积扇地下水的补给量大大减少，导致冲洪积扇前缘地区地下水位下降了3～10m，使溢出带泉水流量减少了30%～70%。一些傍河水源地，由于河流流量减少或断流天数增加，或因河床淤塞、渗透性变差等，导致地下水补给量减少，由此引起的地下水位下降更为明显。
首先，由于森林植被破坏等原因，导致区域气候变化，降水量减少，地面入渗条件变差，使补给量小于开采量，引起区域地下水位下降。
其次，在水源地的同一水文地质单元内，由于矿床或其他地下工程的深部疏干，或由于水源地上游新建井群的截流，或外围地区水井增加开采深度等人为原因，也可引起某些水源地地下水位大幅度下降。
此外，由于开采地下水使区域地下水埋深增加，包气带厚度加大，使大气降水入渗补给量减少，也会促使区域地下水位持续下降。某些以降水入渗补给的水源地，当开采的水位降深较大时，这种影响特别显著。
最后，随着人类改造地面形态性质的加剧，如城市建筑物和阻水路面覆盖面积的不断增加，原流水沟道或集水洼地的平整，区域排涝渠系的完善等，都会影响降水对地下水的入渗补给。
（4）由于经济建设的发展，人口的增长及生活水平的提高，对水的需求量明显增大。人们明明知道已超过地下水允许开采量和已形成了区域地下水位持续下降，还要扩大开采量，这就更加促进了区域地下水位下降的速度，导致一系列环境地质问题的发生。显然，这是不合理的。但这种情况却很普遍，应引起高度重视，并采取防治措施。
2.区域地下水位持续下降的危害
区域地下水位的大幅度持续下降，不仅给水源地带来巨大的经济损失，也会产生种种环境地质问题。其主要危害有：
（1）由于区域地下水位下降，使取水工程的出水量不断减少，有时必须更换抽水设备才能取水，使抽水成本不断增加；严重时，甚至使水井报废。许多大型水源地和井灌区，都存在此问题。山东淄河的冲洪积扇区，因大量取水，15年内全区地下水位普遍下降了10m，最大者达30m以上，使原有2000余眼浅机井及附近泉水全部枯竭。报废机井、打深机井及更换水泵的经济损失达5000多万元。此外，耗电量的增加，使浇地成本由原来的每亩0.40～0.50元增加到1.50元以上，使全灌区每年多耗电费200多万元。该区内大武水源地的地下水位下降更大，仅1989年较1988年就下降了21.75m，降到－1.0m以下，最大埋深已达131.71m。
（2）由于区域地下水位下降，可引起地面下沉、地裂及地面塌陷等严重环境地质问题。地面下沉是目前世界上许多抽取地下水的平原区，特别是滨海城市所共同面临的严重问题。一些地区的最大地面沉降值如下：美国的长滩市：9.5m；东京：4.6m；大阪：2.88m；墨西哥城：6m；上海市：2.37m。国内至少有天津、西安、太原、苏州及台北等36座大、中城市都相继出现了地面下沉或开裂和塌陷等问题。东京、曼谷、伦敦、威尼斯等城市，因地面下沉都面临着部分市区被海水淹没的危险；曼谷、上海等城市，由于地面下沉，使城市污水和雨水经常积存于市区，不能及时排出。位于美国亚利桑那州皮纳耳和麦里科帕城之间的井灌区，早在1948～1967年间，地下水水位就下降了70～100m，地面沉降量达1.2m（最大达2.5m）。地面的不均匀沉降和伴生的地裂，使该地区的整个灌溉系统、公路、铁路、输水管道等都遭到破坏。最近，有一些生态和工程学家认为，过量开采地下水是造成某些地区（如1985年9月19日的墨西哥城）大地震的原因之一。
造成地面沉降的原因很多，目前国际上公认的是由于大量抽取地下水，地下水位大幅度下降，促使上部易压缩粘性土层中的孔隙水排出，引起土层的固结压缩，导致地面下沉。据上海市的地面沉降量与地下水水位和开采量的历年观测资料可知，地面沉降量与地下水开采量和水位降深变化具有一致性。
（3）在沿海地区，由于区域地下水位的大幅度下降，破坏了咸、淡水的天然平衡条件，引起海水入侵，使开采含水层水质恶化。如美国加利福尼亚州滨海地区，地下水位尚在海平面以上7～23m，十年间，由于过量取用地下水，地下水位下降到海平面以下5.2m，引起海水严重倒灌，侵入沿海的13个含水层，使灌溉水质恶化，大部分良田变为盐碱地。大连市郊，在1964年以前，地下水开采量不大，基本上不存在海水入侵问题。此后，由于大量超采地下水，到90年代末期，地下水位比1964年下降了10～40m，导致海水严重入侵，某些水源地的氯离子含量已高达1300mg/L。
（4）由于区域地下水位下降，使一些著名的岩溶大泉干枯，破坏了以泉源景观为特色的旅游资源。著名的济南趵突泉等四大名泉、河南辉县百泉及太原晋祠泉等，自70年代以来，由于区域地下水位大幅度下降，致使泉流量和涌势大减，甚至出现长时间的干枯断流，使泉源旅游观赏价值大减，并使泉口引水工程废弃。
（5）地下水位下降，还可造成地下空气缺氧的灾害。在某些城市，由于强烈取水，使地下水位迅速降低。被疏干的含水层（段），通过水井或地下工程等通道贯入空气。当被疏干的含水层空间为强烈的还原环境时，贯入空气与岩层孔隙壁物质及残存水作用，使低价铁变成高价铁，从而消耗掉空气中的大量氧气；有机物质、土壤胶质以及不稳定的盐类，也都需要消耗氧气，因此，可使贯入该空间的空气严重缺氧。如果在修建地下工程时遇到上述缺氧空气，它们会由某些通道突然贯入工地，给施工人员带来严重后果。1971年以来，在日本东京的建筑施工中，曾多次发生由此引起的伤亡事故。
3.防治区域地下水位持续大幅度下降的措施
最好的措施是预防，把问题解决在出现之前，以免造成严重后果。在水源地的开发设计中，应根据地下水允许开采量及水资源的形成、分布特点，在开采量和开采井的布局上作出合理的安排，以避免开采使地下水位持续大幅度下降等环境地质问题。为此要求：以地下水流域（系统）或地下水盆地为单位，进行区域地表水、地下水资源统一评价；制定统一的水资源调度和开发方案；统筹兼顾处理区内供、排水问题，并对可能出现的环境地质问题作出预测和提出防治措施，达到既充分利用水资源，又能尽量减少其危害的目的。然而，实际上却难以做到把问题都解决在出现危机之前。这一方面是由于地下水资源量难于做到准确计算；另一方面是由于人们对保护地下水资源的重要性认识不足，为了生产、生活的需要，不惜超量开采，常常是等问题发生到严重的时候才进行治理，这是错误的。一般可采取以下防治措施：
（1）关闭某些水源地或减少开采井数，把开采量压缩到水源地地下水补给量所允许的范围内。这是一种在没有条件进行地下水人工补给的地区采取的消极办法。
（2）调整开采布局。这是用于改进因不合理开采引起某些含水层水位大幅度下降时所采取的办法。如可采取减小水井密度、扩大开采区或开采层位的办法，对厚度大的含水层或多层含水层，可实施分段或分层取水方案等。上海市为减少承压含水层的开采强度，规定把新建机井主要打在上下相邻的含水层中。
（3）加强地下水管理，建立合理的开采制度。为了防止过量开采和集中开采，可作出某些限制水井水位降深、开采量、开采时间及井间距离等的规定。
（4）对含水层进行地下水的人工补给，增加地下水总的可开采量。这是目前世界各国防止区域地下水位大幅度下降，扩大地下水资源的最积极措施。这方面内容将在后面进行介绍。
（5）建立和健全地下水动态监测网，加强水情监测和预报，尽可能早地发现问题，及时采取防患补救措施。
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