长期以来，对《什么是地下水》有较为清晰的认知，但含水层是一个相当神秘且常被误解的概念。人们往往过于随意地使用这个术语，而没有明确指出含水层是什么。
本文用非技术性语言解释了含水层的概念。希望了解更多关于含水层的读者可参考其他资料。
重点强调砂和砾石含水层，因为它们是最富饶的含水层。是重要的地方和区域资源，应该得到与其重要性相称的保护。
本文中的信息旨在帮助地方官员和广大干部群众在保护含水层的政策决策方面提供帮助。
什么是含水层？
含水层是指，任何含有水并允许足够水流动以向井和泉水提供水的土壤或岩石层。
低产含水层可能只能为个别家庭或农场提供足够的水。
可变产量含水层的井产量会根据含水层岩层的类型和特性而有很大差异。
高产含水层能够提供大量水，足以满足商业、工业和市政用水需求。
低产含水层
低产含水层的可持续井水产量不足10加仑/分钟。这些含水层的一些地点的井水产量可能不足1加仑/分钟。
例如，含有大量粘土和/或细粒物质的薄冲积物层具有低水井产量。冲积物是大陆冰川留下的由粘土、砂、细粒物质、砾石和岩石组成的可变混合物。它在一些地方广泛分布。
含有较少粘土和/或细粒物质的厚冲积物层具有较高的水井产量。
可变产量含水层
可变产量含水层的井水产量差异很大。例如，基岩中的井水产量可能从不足1加仑/分钟到超过500加仑/分钟不等。这些井水产量之间存在巨大差异的原因是基岩层的差异。
基岩中开口的大小和密度决定了水流动的容量，从而决定了井水产量的可持续性。有些岩石比其他岩石更多孔；例如，砂岩比花岗岩更多孔。压裂也会造成裂缝和裂隙；裂缝的程度各不相同。石灰岩会逐渐溶解于水中；钻入形成的空洞中的井可以维持高产井量。
高产含水层
高产含水层可以维持每分钟超过10加仑的井水量。最高产的含水层的井水量可达数百至数千加仑每分钟。
在一些地方，最高产的含水层是砂和砾石层。这些砂和砾石层大部分是由大陆冰川沉积的。
有时，在其他高产砂和砾石沉积物中也会出现低产井，这是因为在含水层中存在夹杂的粘土层，阻碍了内部水的流动。
纽约的主要砂和砾石含水层
砂和砾石层是在大陆冰川融化并从该州退却后形成的。冰川融水流经的河谷通常含有广泛的砂和砾石沉积物。这包括几乎所有主要的河流河谷。在这个比例尺地图上，许多未显示的小型河谷中也发现了沉积物。
许多山谷中还形成了冰川湖。这些湖泊的湖床形成了湖粘土沉积物，经常覆盖着早期沉积的砂和砾石床。形成了砂和砾石岸，如果厚度足够，可以形成高产的岸沉积物水井。
一些冰川湖的规模非常大，比如伊洛魁湖，比现在的安大略湖还要大。伊洛魁湖的岸沉积物在纽约州一些地方尤其发育良好。
在大陆冰盖最远端的外围区域也形成了大量的砂和砾石沉积物。例如，长岛和科德角是由以这种方式形成的大量砂和砾石沉积物组成的。长岛是纽约州最大的高产砂和砾石含水层。
为什么应该保护砂和砾石含水层？
所有含水层，包括低产含水层，都应得到一定程度的保护，以防止水井受到污染，并保持水井的出水量。然而，高产砂和砾石含水层需要采取特殊的保护措施，因为它们具有与其他含水层不同的独特特征。这些特征包括：（1）渗透性，（2）孔隙度，（3）易受污染性，（4）独特性，（5）区域重要性。
高产砂与砾石含水层：
渗透性
渗透性是衡量水在多孔材料中流动程度的指标。砂与砾石含水层具有较高的渗透性，使水能够轻易地通过这些层。一个含水层的平均渗透性被称为导水率，即传输水的能力。
如果没有覆盖层阻止渗入，砂与砾石层可以捕获大量雨水和融雪水。如果覆盖层阻止了表面渗入，水会从相邻区域迅速传输，形成承压含水层。砂与砾石含水层能够承受高的水井抽水率，并为泉水、溪流和湿地提供丰富的水流。
高产砂与砾石含水层：
孔隙度
高产砂与砾石含水层能够储存大量水。这被称为高孔隙度。高产砂与砾石含水层的一个突出特性是它们同时具有高孔隙度和高渗透性。
砂与砾石含水层的孔隙度随其具体组成而变化。它很重要，因为它表明当含水层饱和时，它所能容纳的最大水量。然而，只有部分水可用于为井或泉供水，因为有些水会以薄膜的形式留在含水层的颗粒表面和非常小的开口处。流出的水量称为“给水度”。
高产砂与砾石含水层：
污染脆弱性
靠近地表的砂与砾石层容易受到污染。污染物可以在发生降解以降低其浓度之前迅速渗入水位。这也意味着在污染物泄漏后，没有足够的响应时间来采取修复措施。
一旦污染物进入含水层，它们就会迅速通过可渗透的砂与砾石传输。这种污染带可能会威胁到接收含水层排水的井和附近的溪流、湖泊和湿地。由于砂与砾石层的高孔隙度，一个大型地下水供应可能受到影响。
高产砂与砾石含水层：
独特性
高产砂与砾石含水层是一种独特的地下水资源。纽约州约有11%的区域含有砂与砾石沉积物，其中包括长岛砂与砾石含水层。不包括长岛在内，纽约州北部只有约9%的区域被这些高产的砂与砾石沉积物覆盖。
砂与砾石沉积物只在特定的区域形成，在纽约，这些区域主要是河流河谷、长岛沉积层和冰川湖岸沉积层。这些地区也经常被认为是最好的开发用地。
高产砂与砾石含水层：
区域资源
高产砂与砾石含水层是重要的区域水资源供应来源。当该地区社区的水资源受到污染或无法满足供水需求时，这一问题就显得尤为重要。
长岛含水层和纽约州北部的另外18个高产砂与砾石含水层已被列为主要供水含水层。
纽约州北部其他尚未得到广泛使用的高产砂与砾石含水层是未来需求的潜在水资源储备。其中一些已被列为主要含水层。
含水层的水来自哪里?
补充地下水的水被称为“补给”。砂与砾石含水层的补给源于地表的雨水和融雪渗透，以及来自相邻区域的溪流或地下流动。大多数地下水补给发生在秋季末至春季初，此时植物处于休眠状态，不会通过蒸腾将大量土壤水分返回大气。
确定补给速度（即补给）以及含水层的孔隙度（即传输水的能力）将表示，在不损害地下水供应的情况下，可以容纳的水井的密度和大小。
地下水流向何处？
地下水通过流入溪流、湿地和湖泊而离开含水层。这可以通过河岸渗透和泉水的排放发生。在干旱时期，流经河流的水可能主要由储存在地下的水组成。在这种情况下，含水层类似于水库，在无雨期间缓慢释放储存的水。水井抽水在某些地区也是重要的排放途径。
在自然条件下，地下水的补给和排泄处于平衡状态。补给是间歇性的，而排泄是连续的，因为地下水层起着储存水库的作用，以维持流出量。然而，当水位降至低于排水点时，地下水的排泄就会停止。
含水层污染
在纽约州地下水中发现的主要污染物包括：（1）去（油）污剂；（二）汽油及其他石油产品；（4）农药；（5）硝酸盐；（6）氯化物。细菌污染也是一个常见的问题。
已发现的其他污染物包括多氯联苯、氯仿、氯乙烯、四氯化碳和有毒金属。多种天然物质也可能对人类使用的地下水产生不利影响，例如，过量的硫、盐、铁、锰或钡。
含水层污染源
地下水污染的常见来源有：
（1）工商设施泄漏、溢出；（2）商业和工业处置不当；（3）农民、户主、工商单位使用和处置农药不当的；（4）垃圾填埋场；（5）化粪池系统；（6）道路除冰盐的储存和使用；（7）废液贮留池；（8）农业和草坪施肥；（9）动物粪便的处置；（10）泄漏的地下储罐；（11）管道破裂；（12）密封不充分的井。海水入侵是长岛的一个问题，因为从地下含水层抽取过多的水。
含水层保护措施
下面的清单是可考虑保护含水层的各种行动的部分概要。
1）化粪池法规
2）分区法规
• 密度、废物排放、径流控制等
3）高速公路
• 设计和维护，例如使用除冰盐
4）关键区域控制
• 示例：在水井贡献区购买土地或地役权
5）开发暂停
• 直到可以设计出一项计划，将开发影响降到最低
6）公共教育项目
• 促进正确的做法，如正确的危险化学品处置
7）含水层保护计划
• 与包括含水层在内的其他城镇一起制定总体管理计划
8）水井许可证或登记
• 确保适当的安装和开发有关含水层的资料
9）土壤保护措施
• 控制径流和渗透的潜在非点源污染，
10）森林管理
• 保护关键地区的森林覆盖
11）废水处理标准
• 向含水层排放废水的数量和类型
12）关键领域
• 指定关键含水层补给区，公共水井供应贡献区
13）供水规章制度
• 控制可能导致公共供水井污染的土地利用做法
14）废物处理法规
• 国家法规进一步保护含水层免受渗滤液污染之外
15）激励方案
• 鼓励保护含水层的做法
16）监测
• 及早发现含水层污染，以便采取控制行动
17）地下储罐
• 除国家计划外，盘点所有地下储罐并根据需要制定当地控制措施
18）环境质量审查法
• 环境评估和/或环境影响报告
（编译于康奈尔大学的相关材料）
