地下水（Ground 液態水）是指賦存于地面以下巖石空隙中的水，是水資源的重要組成部分。
地下水一般為無色、透明、無臭、無味的液體，即常規意義上的淡水（即H2O），根據形成原因分為滲入水、凝結水、沉積水、原生水、薄膜水、毛細管水和重力水。地下水資源具有流動性、穩定性、可恢復性、規律復雜性的特點，一般通過大氣降水滲入補給、地表水滲入補給、水汽凝結補給和人工補給等方式進行循環。
地下水分布很廣，與人們的生產、生活和工程活動的關系也很密切，是飲用、灌溉和工業供水的重要水源之一，是寶貴的天然資源，但是過度開采地下水會導致含水層、農田破壞、平原河道干涸以及地面沉降等危害。同時，因為天然、人為的地下水污染有著隱蔽、不可逆轉的特點，與地表水相比，地下水污染危害更加深遠，治理經濟成本更高，治理技術難度更大，治理時間周期更長。采取相應的開采規劃和污染防治的措施迫在眉睫。
定義
地下水是指賦存于地面以下巖石空隙中的水，狹義上指賦存于地下水面以下飽和含水層中的水，在國家標準《水文地質術語》（GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏于地表以下的各種形式的重力水。
國外學者認為地下水位于地表面以下，其定義主要有3種：第一種是指與地表水有顯著區別的所有埋藏于地下的水，特指含水層中飽水帶的那部分水；第二種是向下流動或滲透，使土壤和巖石飽和，并補給泉和井的水；第三種是在地下的巖石空洞里、在組成地殼物質的空隙中儲存的水。
成因與分類
地下水成因是指自然的和人為的因素影響下地下水形成的過程。根據地下水的成因，可以將地下水劃分為以下幾個種類：
滲入水
大氣降水和地表水通過土層和巖石的孔隙、裂隙或溶洞滲入地下，形成的地下水。
凝結水
水汽在地下淺部土層或巖層空隙中凝結而形成的地下水。水汽由壓力大處向壓力小處移動，當大氣溫度高于土層和巖層的溫度時、水汽就由大氣中不斷進入地下，使地下空氣中的水汽過飽和而凝結成液態的地下水。凝結水在地下水形成的總量中異常微小。但在降水量少而晝夜溫差較大的炎熱沙漠地區，由于凝結作用強烈，凝結水在地下水形成中所起的作用相對較大。
沉積水
沉積水也稱埋藏水或封存水，是在沉積過程中保存在沉積物空隙中間的水。它能在一定程度上反映沉積物形成時介質的條件。但在沉積以后的成巖過程中水的成分會逐漸改變。
原生水
原生水又稱初生水，是巖漿冷卻過程中形成的地下水。隨著巖漿的冷卻，氣態物質開始分異出來，其中的氫和氧在高溫高壓下化合而成水，故稱原生水。
薄膜水
賦存在巖土空隙中的地下水有氣態、液態和固態3種，但以液態為主。當水量少時，水分子受靜電引力被吸附在碎屑顆粒和巖石的表面成為吸著水；薄層狀的吸著水的厚度超過幾百個水分子直徑時，則為薄膜水。
毛細管水
吸著水和薄膜水因受靜電引力作用，不能自由移動。當水將巖土空隙填滿時，如果空隙較小，則水受表面張力作用，可沿空隙上升形成毛細管水。
重力水
如果空較大，水的重力大于表面張力，則水受重力的支配從高處向下滲流，形成重力水。它是地下水存在的最主要方式。
物理和化學性質
物理性質
地下水的物理性質包括溫度、顏色、透明度、嗅（氣味）、味（味道）和導電性等。地下水的溫度變化范圍很大。地下水溫度的差異，主要受各地區的地溫條件所控制，通常隨埋藏深度不同而異，埋藏越深的，水溫越高。
顏色
地下水一般是無色、透明的，但當水中含有某些有色離子或含有較多的懸浮物質時，便會帶有各種顏色和顯得混濁。如含有高價鐵的水為黃褐色，含腐殖質的水為淡黃色。
氣味
地下水一般是無臭、無味的，但當水中含有硫化氫氣體時，水便有臭蛋味，含化鈉的水味威，含氯化鎂或硫化鎂的水味苦。
導電性
地下水的導電性取決于所含電解質的數量與性質（即各種離子的含量與離子價），離子含量越多，離子價越高，則水的導電性越強。
化學性質
常見化學成分
地下水不斷與巖石作用，溶解了巖石中各種可溶成分，使地下水成為一種復雜的天然溶液。目前，在地下水中已經發現的化學元素有60多種。地下水中的這些化學成分通常以離子狀態、化合物狀態和氣體狀態存在，而以離子狀態存在為最多。
地下水中含有數十種離子成分，常見的陽離子有H+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+等；常見的陰離子有OH-、CI-、SO42-、NO3-、HCO3-、CO3-、SiO3-、PO3-等。上述離子中的CI-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Mg2+、Ca2+等7種是地下水的主要離子成分，它們分布最廣，在地下水中占絕對優勢，它們決定了地下水化學成分的基本類型和特點。
地下水中含有多種氣體成分，常見的有O2、N2、CO2、H2S。
地下水中呈分子狀態的化合物（膠體）有Fe2O3、Al2O3，和H2SiO3等。
氫離子濃度（酸堿度）
地下水的氫離子濃度主要取決于水中HCO3-、CO32-、和H2CO3的數量。自然界中大多數地下水的pH值在6.5~8.5之間。
總礦化度
水中離子、分子和各種化合物的總量稱為總礦化度，以g/L表示。它表示水的礦化程度通常以在105~110°C溫度下將水蒸干后所得干涸殘余物的含量來確定。根據礦化程度可將水分為5類：
礦化度與水的化學成分之間有密切的關系：淡水和微咸水常以HCO3-為主要成分，稱為重碳酸鹽水；咸水常以SO42-為主要成分，稱為硫酸鹽水；鹽水和鹵水則往往以CI-為主要成分，稱為氯化物水。
中國地下水資源量為8219億立方米，其中礦化度不超過1g/L的地下水資源量為7972億立方米，占97%，礦化度1~2g/L的地下水資源量為247億立方米，占3%。
硬度
水中Ca2+、Mg2+的總含量稱為總硬度。將水煮沸后，水中一部分Ca2+、Mg2+的重碳酸鹽因失去CO2，而生成碳酸鹽沉淀下來，致使水中Ca2+、Mg2+的含量減少，由于煮沸而減少的這部分Ca2+、Mg2+的總含量稱為暫時硬度。其反應式為：
總硬度與暫時硬度之差稱為永久硬度，相當于煮沸時未發生碳酸根沉淀的那部分Ca2+、Mg2+的含量。
我國采用的硬度表示法有兩種：一種是德國度，每一度相當于1L水中含有10mg的CaO或7.2mg的MgO；另一種是每升水中Ca2+和Mg2+的毫爾數。1毫摩爾硬度=2.8德國度。根據硬度可將水分為5類：
地下水循環
除了極少數地下水以外，絕大多數地下水都是在不斷地演化和持續形成的，即它不斷地接受補給、流動和排泄。這種持續的水交替過程就是地下水的循環過程。
地下水由大氣降水、地表水的滲入而得到補給，流經地下最后又排泄入地表水和大氣中，這一地下水獲得補給、產生徑流、進行排泄的過程，形成了地下水的水循環系統，是自然界水循環系統的一部分。
補給
大氣降水的滲入、地表水的滲入是地下水的主要補給來源，此外還有大氣中水汽和包氣帶巖石空隙中水汽的凝結補給，以及人工補給。
大氣降水的滲入補給
大氣降水到達地表以后便向巖石、土地的空隙中滲入，當降雨強度超過入滲強度時，多余的水便形成地表徑流。入滲到巖石和土壤中的那部分降水并不是全部都能補給地下水。當降雨強度過小、延續時間短，則水分下滲只能濕潤包氣帶，地下水得不到補給，而只有當包氣帶的毛細空隙完全被水充滿時，才能形成重力水的連續下滲，而不斷地補給地下水。包氣帶巖石透水性好、厚度小、地形平坦、植被良好，則入滲作用就強，地下水獲得的補給就多。
地表水的滲入補給
地表水包括江、湖、河、海、水渠、水庫等一切地表匯集的水體，這些地表水在一定條件下均可補給地下水。
河水補給地下水，其補給情況及補給量的大小取決于河水位與地下水位的高差、河床下部巖石透水性的強弱、河床過水時間的長短。
水汽凝結補給
儲藏在巖石空隙中的水汽，當氣溫趨于零點時，水汽便凝成液態補給地下水，稱為凝結水補給。
人工補給
人工補給是指水利工程對地下水的補給，可分為兩大類：第一類是人類興建水庫、引水灌溉農田、城市工礦企業排放工業廢水以及城鎮生活污水排放，因滲漏而補給地下水。這是盲目的補給，有時通過增加地下水的補給而對地下水資源進行利用是有利的；有時由于引起土壤次生鹽漬化、地下水污染等環境問題，而對地下水資源進行利用是不利的。
第二類是人類為了有效地保護和改善地下水資源、控制地下水漏斗以及地面沉降現象的出現，而采取的一種有目的的人工回灌。有些國家或地區用人工回灌補給地下水量已占到地下水利用量的30%左右。中國的河北省、上海市等地區也開展了大量的回灌工作，取得了顯著效果。全國地下水超采量較10年前減少31.9%。2024年2月28日，自然資源部發布《2023年中國自然資源公報》顯示，2022年，中國地下水儲存量520985.8億立方米。
排泄
地下水通過泉水溢出、向地表水泄流、蒸發及人工排泄等形式向外排泄，消耗地下水量的這一過程稱為地下水排泄。
徑流
地下水在重力或壓力差的作用下，從高水位到低水位、從補給區向排泄區運動，形成了地下水的徑流。
與地表水不同，地下水的運動是在巖石空隙中進行的，這種運動稱為滲透，地下水的運動由于受到介質的阻滯，其運動速度遠比地表水緩慢得多。
資源特征
地下水資源的特征主要表現在其流動性、穩定性、可恢復性、規律復雜性。
流動性
地下水資源的主要特點是其有流動性，處在不斷的利用、補給、消耗和恢復的循環中。
穩定性
地下水資源由于受形成、埋藏和補給等條件的影響，具有水質澄清、水溫穩定、不易污染、水質一般較好、調蓄能力強、供水保證程度高、在時間和空間上具有更為穩定性的特點。同時，開采地下水工程簡易，費用較低。在中國北方的許多地區和干旱半干旱地區的許多城市，地下水成為人們用水和農田灌溉重要的甚至是唯一的水源。
可恢復性
地下水具有可恢復的特性。地下水一面被開采消耗，一面又受降雨及其他地表水體的入滲補給、更新。如開采的地下水量在補給量之內，下降的地下水位可以得到恢復但超過補給的大量抽取地下水，將破壞地下水的動態平衡，導致地下水位不斷下降，降落漏斗不斷擴大，從而出現井的出水量減少，甚至水井干涸，還將引起水質惡化、地層壓密、地面沉降，以及生態不平衡等嚴重惡化現象。
規律復雜性
地下水賦存于地下巖層的空隙之中，具有賦存、運動、補給和排泄的特點，而這些特點都不是在地表所能直接觀察到的，也不是能被簡單證實的，再加上含水巖層的空隙形體和分布都呈現無規律性，使得對地下水的利用變得更加復雜。
功能?
地下水的功能主要有資源、生態和環境三大方面，包括資源功能、生態環境因子、災害因子、地質營力與信息載體等五種功能。
資源功能
地下水是水資源重要的組成部分，由于其水質良好、分布廣泛、變化穩定、便于利用而成為理想的供水水源，有時是唯一的供水水源。在中國半干旱與干旱區的華北、西北和東北地區，地下水是人類生活飲用水和工農業用水的主要水源。
此外當地下水中富集某些鹽類與元素時，可成為有工業價值的液體礦產，稱為工業礦水。當地下水含有某些特殊的組分，具有某些特殊的性質，從而具有一定的醫療價值和保健作用時被稱為礦泉水。礦水及礦泉水分別是建立礦泉療養地和生產瓶裝礦泉水的必要資源。地球含有地下熱能資源，熱水、熱蒸汽為載熱流體，可用于發電、建立溫室等，地下熱能的利用也是目前的主要研究課題之一。
生態環境因子
在進行地下水開發利用的同時，人們越來越認識到地下水在開發利用中會對生態環境產生的影響越來越大。地下水是生態環境系統中一個敏感的子系統，是極其重要的生態環境因子，地下水的變化往往會影響生態環境系統的天然平衡狀態。
致災因子
多年對地下水開發利用的研究表明，地下水開發利用不當，也會使地下水成為災害因子。20世紀50年代末期，華北地區攔蓄降水和地表水，只灌不排，使地下水位抬升，蒸發加強，土壤積鹽，造成土壤次生鹽漬化。在干旱和半干旱的平原、盆地中地下水位淺藏地區，也會發育原生的土壤鹽漬化。濕潤地區的平原和盆地，由于天然和人為的原因造成地下水位過淺，會產生原生或次生的土壤沼澤化。過量開采地下水使淺層地下水位持續下降，會疏干已有的沼澤，使原有的景觀遭到破壞。在干早地區地下水位大幅下降，會使表土干燥，黏結力降低，原來的綠洲就會變成沙漠。而在濱海地帶或有地下咸水的地方，過量開采地下水，使海水或咸水入侵地下淡水，減少了可利用的地下水資源。松散沉積層的地下水被過量開采，水位大幅度下降后，會因為靜水壓力減小、黏性土層壓密釋水而導致地面沉降，上海市、江蘇省蘇錫常地區因長期過量開采地下水均導致了地面沉降問題。此外水質惡化、水質污染、地方病、礦坑突水、滑坡、巖溶塌陷、滲透變形均與地下水有關。
地質營力
地下水是一種重要的地質營力，是熱量及化學組分的傳輸者和應力的傳遞者。地下水作為一種良好的溶劑，在巖石圈化學組分的傳輸中起到很大作用。在地下水的作用下，地殼乃至與地幔中的組分遷移，易于在地下水的排泄帶、不同組分地下水的接觸帶形成礦床。地下水系統在油氣二次遷移形成油氣藏的過程中起著關鍵的作用。因此，水在參與巖漿作用、變質作用、巖石圈的形成與改造，乃至于在地球演變中均起到重要的作用。
信息載體功能
地下水也可以作為一種信息載體。作為應力的傳遞者，井孔中地下水位的異常變動，常反映了地殼的應力變化，因而可以作為預報地震的輔助標志：可以根據水化學異常暈圈定或追索隱伏近地表礦體；也可以根據巖石中地下水流動的痕跡去恢復古水文地質條件；地下水及其沉淀物的化學成分也可以提供來自地球深部的悠久地質年代的信息。
此外，利用地下水及其賦存介質（如含水層介質）儲能（冷熱水）、利用地下水極弱滲透性儲存廢料的試驗也正在進行，利用包氣帶與飽水帶進行滲濾循環以改善水質的試驗已獲得了成功。
人類利用
利用標準
生活用水以國家頒布的《生活用水水質檢驗方法》（GB 5749-2022）為標準，以保證身體健康為主要目的。
工業用水采用相關部門制定的水質標準，主要考慮水垢對熱壓力容器的影響和水對金屬材料的腐蝕問題。
工程用水主要是施工拌和混凝土用水，其水質標準主要是：pH不得小于4；SO42-的含量不超過1500mg/L；此外不得使用海水或其他含有鹽類的水，不得使用沼澤水、泥炭地的水、工廠廢水及含礦物質較多的硬水拌和混凝土，含有脂肪、植物油、糖類及游離酸等雜質的水也禁止使用。
根據《漁業水質標準》（GB11607-1989）判斷是否適合用于漁業用水。
利用情況
地下水的利用因為水資源條件以及開發利用狀況不同，各個國家供水能力組成比例差異較大，主要用于農業灌溉、工業用水及居民用水，主要利用方式以自流引用為主，居民生活則主要以引泉，開挖淺井為主，部分采用機井抽水并修建簡易自來水和利用溶潭進行抽水灌溉。
社會生活用水
地下水在中國城鎮生活用水中占據重要的不可替代的地位。地下水用水量占城鎮生活總用水量的59%，其中地下水所占比例在70%以上的有山西省、寧夏回族自治區、山東省、河北省、青海省、北京市，所占比例在50%~70%的有陜西省、河南省、內蒙古自治區，其余省、直轄市和自治區的比例約20%~50%。
種植灌溉用水
地下水是灌溉農業、畜牧業和包括食品加工在內的其他農業活動的重要水源。全球嚴重依賴地下水灌溉的地區包括北美和南亞，這兩個地區分別有59%和57%的灌溉區域使用地下水。在撒哈拉以南的非洲地區，大規模的淺層含水層在很大程度上仍未被充分開發，僅有5%的灌溉區域使用地下水。
工業用水
工業上需要直接開采地下水的行業包括制造業、采礦業、石油和天然氣行業、能源生產行業、工程行業和建筑行業等。供應鏈高度依賴地下水的行業包括服裝行業、食品行業和飲料行業等。中國生活和工業用水所占的比例比較小，僅占全國總用水量的12%左右，不足世界工業用水占總用水比例的1/2。而加拿大、英國、法國的工業用水均占總用水比例的50%以上，分別為81.5%，76%和57.2%。中國北方地區的工業用水中，地下水的用水量占總工業用水量的51.57%。
挑戰和危害
地下水污染
凡是在人類活動影響下，地下水水質變化朝著惡化方向發展的現象，統稱為地下水污染。由于地下水賦存于地下巖土介質中，地下水在自然循環過程中與巖土介質發生水-巖作用，經過長期演化，地下水中會富集各種物質，形成多種水質類型的地下水。當地下水中某些物質達到一定濃度后，會出現不宜使用的現象，如天然形成的高礦化度水（礦化度大于1g/L）、高水（氣含量大于1.2mg/L）、高水（砷含量大于0.05mg/L）和其他有害離子超標的地下水，不屬于污染。但是，在人類活動的影響下，地下水的循環徑流條件會直接或間接地受到不同程度影響而發生改變，打破水-巖作用的平衡，導致水質惡化現象產生，嚴格來講，此種現象應當屬于污染。
污染類型
引起地下水水質惡化的污染物來源，既可存在于地上，也可存在于地下，從成因看來，可分為天然的和人為的兩大類。
天然污染源
天然污染源是指自然界中天然存在的海水、地下高礦化水或其他劣質水體。此外，含水層或包氣帶中所含的某些礦物（特別是各種易溶鹽類）也可構成地下水的污染源。
人為污染源
地下水污染來源廣泛，人類活動所形成的污染源主要有工業污染源、農業污染源、生活污染源等，如圖所示。
占首位的工業污染源包括廢水、廢氣和廢渣，俗稱“三廢”；居第二位的污染源是儲存裝置和輸運管道的滲漏，這類污染源往往比較隱蔽、難以發現且持續時間較長：居第三位的污染源是由事故產生的偶然性污染源。工業廢水排放量大，是城市地下水污染的主要源頭之一，其特點為：1.排放量大，污染范圍廣，排放方式復雜；2.污染物種類繁多，濃度波動幅度大；3.污染物毒性強，危害大；4.污染物的排放遷移變化差異較大；5.污染恢復比較困難。
農業污染源。施用化肥、畜禽養殖業糞便、農藥、污水灌溉是農業污染源的主要組成部分，主要污染物有NO2-、NO3-、NH4-、大腸桿菌、PO43-、滴滴涕等。其特點為：1.有機質、植物營養物質及病原菌含量高；2.化肥、農藥含量較高。施用農藥、化肥的80%~90%可進入水體。有機氯農藥半衰期約15年，易進入水循環形成全球性污染，是目前造成地下水污染的主要農藥。有機磷農藥較活躍，能水解，殘留性小，在動物體內不易積。氨基甲酸酯類農藥是一種較新的物質，屬于低殘留性農藥。
主要指居民排放的生活污水。其特點為：1.氮、磷、硫含量高；2.含較多纖維素、淀粉、糖類、脂類、蛋白質、尿素等物質，易產生惡臭；3.有多種微生物細菌、病原菌、病毒等，易傳染各種疾病；4.含較多洗滌劑物質，對人體有危害。
污染特征
一般來講，由于包氣帶的過濾屏障作用和微生物的降解作用，地下水不易被污染。但是，由于環境容量的有限性，當進入地下水中的污染物的量超過地下水自凈能力時，會對地下水造成一定污染，而且很難被及早發現。因此，地下水污染具有如下特點。
不確定性
由于地下水含水介質的差異性和復雜性，而且地下水處于不斷運移和循環中，經歷著補給、徑流、排泄各個過程，各個水力系統又有著密切的水力聯系，因此，地下水一旦被污染，其范圍很難準確圈定。
隱蔽性
污染物質進入含水層及在其中運移的速度緩慢，往往不易被發現。即使地下水已受到某些組分嚴重污染，也從表觀上很難識別，一般仍然表現為無色、無味，即使人類飲用了受有害或有毒組分污染的地下水，對人體的影響也是慢性的長期效應，不易察覺。
難以逆轉性
地下水一旦受到污染，就很難得到治理和恢復。一方面，受含水介質差異性及空隙系統的限制，地下水的運移極其緩慢，切斷污染源后，僅靠含水層本身的自然凈化，所需時間長達十年、幾十年甚至上百年。另一方面，某些污染物被含水介質吸附之后，會在水環境條件的變化中發生解吸-再吸附的反復交替。
污染途徑
地下水污染途徑是指污染物從污染源進入地下水中所經過的路徑。研究地下水污染途徑有助于制定正確的地下水污染防治措施。污染物可以通過不同途徑污染地下水，按照水力學特點可分為間歇入滲型、連續入滲型、越流型及徑流型4類。
間歇入滲型
間歇入滲型的特點是污染物通過大氣降水或灌溉水的淋濾作用進入土壤、包氣帶和含水層，具有階段性和周期性的特點，污染物的濃度和范圍具有明顯的季節性變化，受污染的對象主要是潛水。污染物在包氣帶中經歷不同的環境條件，在污染淋階段，污染物隨水流下滲以非飽和或飽和流狀態進入含水層中；在非降雨或灌溉期，污染物可以滯留在包氣帶或隨地下水對流而運移。
連續入滲型
連續入滲型的特點是污染物隨流體經包氣帶不斷滲入含水層，污染物一般呈溶解態，污染對象主要是潛水。最常見的是污水蓄積地段（污水池、污水坑、污水管道等）的滲漏、受污染的地表水體的滲漏和污水灌溉的連續入滲等。
間歇入滲型和連續入滲型的共同特征是污染物都是自上而下經過包氣帶進入含水層。包氣帶的巖性特征、厚度、滲透性能等因素對地下水污染程度、范圍等具有決定作用。
越流型
越流型的特點是污染物通過層間越流的形式進入其他含水層。這種轉移或者通過天然途徑（水文地質天窗），或者通過人為途徑（結構不合理的井管、破損的老井管等），或者因為人為開采引起的地下水動力條件的變化而改變了越流方向，使污染物通過大面積的弱隔水層越流轉移到其他含水層。其污染源可能是地下水環境本身的，也可能是外來的，它可能污染潛水或承壓水。
污染修復
地下水污染修復(Groundwater remediation)，是采用物理、化學或生物等工程措施與方法，降解、吸附、轉化、轉移場地地下水中的污染物，將有毒有害的污染物轉化為無害物質，或使其濃度降低到可接受水平，滿足相應的地下水環境功能或使用功能的過程。地下水污染風險管控，是通過采取阻隔、制度控制等工程措施或非工程措施與方法，阻止地下水污染進一步擴散，或阻斷其暴露途徑，防止對周邊環境敏感點產生影響的過程。一般情況下，地下水污染修復與風險管控的程序可分為6步：1.確認場地條件；2.構建場地概念模型；3.確定地下水修復和風險管控的目標與范圍；4.篩選地下水修復和風險管控技術；5.制定修復和風險管控技術方案；6.修復和風險管控工程設計施工。
污染修復技術
目前較典型的地下水污染修復技術已經有十多種，根據技術原理可分為四類，即物理法、化學法、生物法和聯合修復法。其中，物理法和化學法分別是用物理和化學的手段對受污染地下水進行治理的方法，包括屏蔽法、被動收集法、混凝沉淀法、氧化還原法、離子交換法和中和法等;生物法是利用微生物降解地下水中的污染物，將其最終轉化為無機物質的修復方法。
根據修復方式不同，地下水污染修復技術可分為異位修復和原位修復。異位修復主要包括被動收集和抽出處理(Pump and treat，P&T)，是將污染的地下水先用收集系統或推提系統抽取到地面上，進行凈化處理，最后經表面土壤反滲回地下水中的方法。原位修復是指在基本不破壞土體和地下水自然環境的條件下，對受污染對象不做搬運或運輸，而在原地進行修復的方法。原位修復不但可以節省處理費用，還可以減少地表處理設施的使用，最大限度地減少污染物的暴露和對環境的擾動，因此有著廣闊的應用前景。
地面沉降
地面沉降是由于過量開采地下水，引發地下松散巖層固結壓縮、一定區域范圍內地面高程損失的地質現象或過程，是一種典型的緩變性地質災害，其發生過程不可逆，一旦形成便難以恢復。
地面沉降成因機理
造成地面沉降的原因很多，已公認過度抽取地下水則是引起地面沉降的主要原因。從一些地面沉降的觀測資料可以看出，地面沉降量與地下水開采量和水位降深的關系極為密切。
關于地面沉降的機理，最初人們用潛蝕論來解釋，認為開采地下水時，含水層中的大量泥砂被抽出，在地下形成空洞，導致地面沉降。但在許多沉降區，并未見到有泥砂被抽出的現象。分層沉降標的觀測資料表明，黏土層的壓縮程度最高。因此，目前多以黏性土的排水固結理論來說明地面沉降的本質：
地面沉降危害
當地面沉降較大時，可使地面建筑設施下沉、傾斜、變形、開裂甚至倒塌破壞：當區內建有橋梁時還可能使橋下凈空減小，影響通行。
地面沉降嚴重時往往有較大的水平位移，由此可能造成地下管路設施彎曲變形甚至扭斷，一些礦山，嚴重的地面沉降還可能威脅到井筒的穩定性，導致井壁斷裂。
由于地面沉降，水井管相對上升，由此影響水源井的正常使用。
較大的地面沉降往往伴有地裂縫產生，這些地裂縫的存在，為水的滲入創造了條件，往往成為礦井(以孔隙充水為主的)充水良好通道，由此可能造成礦井涌水量的顯著增加，威脅礦井安全生產或增加排水費用。此外，地面高程的降低還可能形成礦山內澇，破壞礦山自然環境景觀，加劇水土流失等不良后果。
控制地面沉降
地面沉降過程中，地下水位下降是矛盾轉化的主要方面，要控制地面沉降，首要的就是控制地下水位的下降。控制地面沉降的方法主要有以下幾種：
過度利用
超采的危害
降落漏斗不斷擴大，含水層不再含水。致使供水井的出水量不斷減小，原有的提水設備不能利用，甚至發生水源枯竭，水源地遭受破壞等嚴重情況。
海（咸）水入侵毀農田。在濱海地區，人類過量開發利用地下水資源引起的地下水水位大幅降低，破壞海水與地下淡水界面間原有的動態平衡，致使咸淡水界面向靠近大陸方向移動。海水入侵的特征是隱蔽性、多樣性和周期性，災害一旦發生，將引起地下水水質惡化，影響區域內的地表植被生長，致使生態退化；使部分農田遭到不同程度的鹽漬化，導致土地生產力下降、作物減產，灌溉機井報廢，農田淪為荒地；還會造成工業生產和人民生活用水困難等多種問題。此外，深層地下水長期超采還有可能導致淺層咸水入侵深層淡水。
平原河道斷流甚至干涸，整體生態環境趨于干化。20世紀60年代，太行山前平原區包氣帶厚度為3~5m，由于淺層地下水位降低，致使包氣帶厚度增大至如今的10~40m，中部平原區由2m增大至5~10m，引發了土壤干化、植被枯萎、生態惡化等問題。地下水位降低也會加速湖泊濕地范圍的萎縮進程，不僅加劇了氣候環境干化，還導致一些水生及濱水生物群落的減少或者消失。
控制超采
首先要建立水資源的統一管理體制，加強地下水保護。加強地下水管理工作，必須建立取水許可制度，實現開采量控制，達到地下水采補平衡。
其次要加強水土保持工作，涵養水源。地下水補給是水循環的重要組成，水土保持工作是實現地下水補給的重要措施之一。工程措施與生物措施并重，層層攔蓄，充分涵養水源，減少地表水土流失，實現對地下水的補給，進而保障水資源的可持續利用。
再次要節約用水，科學用水，降低對地下水需求與依賴。對于工業用水需大幅提高水的重復利用率，推廣先進節水技術；推進清潔生產戰略，加快污水資源化步伐，實行排污收費制度；通過價格和政策調控，鼓勵工業使用再生水。對于農業用水，實施節水優先戰略，積極調整種植模式，適度發展旱作農業和種養結合等模式；推廣節水灌溉技術，擇優發展噴灌、微灌、水肥一體化等規模化高效節水灌溉。
第四是完善地下水監測網絡，為科學開采地下水提供數據支撐。地下水動態監測是一項長期的水文地質工作，為實現水資源的科學管理，要求監測數據真實、準確、完整，這對于識別區域水文地質條件，實現社會經濟的可持續發展具有重要作用。
最后要因地制宜建造攔蓄工程，加強地下水回灌。除了在有條件的地區修建地表水庫進行攔蓄之外，在沒有合適的地形條件或是工程造價太高、蒸發損失大而不適合建地表水庫的地方，選擇地下含水層條件較好的地區，利用人工回灌儲存地下水以備后用，是值得重視的手段。
規劃和管理
加強地下水開發利用管理工作的目的是為了經濟、合理、高效地利用和保護地下水資源，以便更好地為國民經濟各項生產服務。
開發
開發利用規劃原則
地下水的開發利用規劃，應在區域或地區統一綜合利用各種水利資源規劃的前提下進行，上下游同時考慮，并注意防止生態環境惡化。
規劃時，要對規劃區內各種有關自然條件、經濟技術條件做全面的了解。對區內的備用水情況及它們對水質水量的要求調查清楚。再依據客觀條件，針對主要規劃任務進行全面合理的規劃，制訂出方案，并從中選擇出最佳方案，使規劃在技術上先進、切實、可行，經濟上合理，以節省費用。
由于利用地下水灌溉時，多采用各種類型的水井開采地下水，故一般習慣稱為井灌規劃。并灌規劃是農田水利規劃的重要組成部分，其基本原則如下：
1.必須因地制宜，即根據當地自然條件的特點，結合農業生產和發展的需要，立足當前、著眼長遠，進行全面規劃和合理布局。2.規劃中要堅持三水區(天上水、地面水和地下水)統管，綜合統一利用當地各種水利資源的基本思想。3.保護與涵養地下水資源，以防水量衰減與水質惡化。4.集中開采與分散開采相結合。5.新、舊井相結合。
規劃時還要根據當地水文地質條件的特點，布設管理與監測地下水的觀測網，及時開展觀測工作。
基本資料收集
要做好一個切合實際、行之有效的井灌規劃，必須有足夠和準確的基本資料。井灌規劃所需要的資料，除一部分與地表水灌溉規劃基本相同外，還需大量有關地質和水文地質的資料。通常，并灌規劃需要如下資料：自然地理概況；水文和氣象概況；水文地質條件；農業生產情況和水利現狀；社會經濟情況；經濟技術條件。
水量平衡計算
水量平衡計算的目的，主要是為了分析和解決規劃區內農業生產和其他部門對水的需要量與水源可能供給量之間的矛盾。其中包括水量平衡計算的基本任務、需水量確定地下水可開采量的計算和供需水量平衡計算。
維護水資源多功能性的原則
這是由水的多功能性決定的。水資源既有經濟功能，又有生態功能，要保障水資源的可持續性利用，就要維持水資源的各項功能。
水資源保護的經濟原則
這實際上是考慮水資源保護經費分擔的合理性。在國際上通行的原則是“誰開發誰保護”、“誰利用，誰補償”，以及“污染者付費”。
人工補給解決地下水資源的不足
地下水人工補給是解決地下水資源不足的最經濟的方法之一。當地下水開采量較大而天然補給量又不足時，不可避免地會引起水位下降、水量不足，甚至出現含水層枯竭在平原地區還會出現咸水人侵及地面沉降等不良后果。為此采用人工補給辦法可以增加地下水資源，從而消除或減輕因過量開采所引起的各種惡果。另外，采取人工補給也是防止地面沉降的有效措施。
保護水源防止污染和鹽化
工業“三廢”中的廢水、廢渣和城市污水及垃圾，都會污染水源。有些具有毒害的污染物，一旦污染了地下水源，其危害是十分嚴重的。為此，應設置必要的監測設施，采取相應的防治污染和凈化污水的措施。
參考資料 >
超采地下水給我們帶來了什么.中國地質調查局.2024-04-17
UN-Water發布《聯合國世界水發展報告2022》.天津市地質礦產勘查開發局.2024-04-22