（壹）研究基礎
從20世紀50年代以來，原地質礦產部和有關部門在全國範圍內進行了大量地下水及其環境地質問題調查評價工作，包括區域水文地質、供水水文地質、環境水文地質、地下水資源的評價與新技術新方法應用。經過50多年來的水文地質工作，基本查明了我國地下水資源的區域分布規律，並開始把地下水作為水圈、巖石圈的組成部分和重要環境因子，開展地球表層四大圈層相互關系及大陸水循環與全球變化研究，利用大剖面、同位素等技術研究地下水循環運動方式，水文地質信息化技術水平不斷提高，加快了對地下水評價研究的不斷深入。
在50多年的地下水評價過程中，突出國家意誌、服務國家目標是地下水科學研究和調查評價工作的根本；發揮水文地質基礎研究和調查評價優勢，側重地下水的區域性、基礎性和前瞻性研究是國家公益性、基礎性和戰略性的需求；根據時代發展和經濟社會發展新要求，不斷完善地下水評價理論與方法，提高地下水評價工作服務社會能力是其應有特色。
始於70年代，應用數學和地下水動力學的相互滲透，以及電算技術的推廣和應用，豐富了傳統水文地質學的內容。從穩定流發展到非穩定流，從二維流發展到三維流，從壹般均衡法、比擬法，進入到解析法和有限單元或有限差分數值法、相關分析法等，不斷推動地下水數量評價方法的完善和發展。因而不論在理論上和具體計算技術上，都較以前提高到壹個新的水平。從20世紀70年代後期開始，地下水資源評價不再使用“四大儲量”的概念，代之以資源的概念。
20世紀80年代後期地下水資源研究的壹個重要標誌，是把主要目標逐漸轉向管理模型的研究，即研究如何合理開發、利用、調控和保護地下水資源，使之處於對人類生活與生產最有利狀態。因此，它不僅涉及水文地質學的各個領域，而且涉及與地下水開發活動有關的自然環境、社會環境和技術經濟環境等各方面的問題，通過數學模型和最優化技術，建立地下水管理模型，實現管理目標。
但是面對21世紀可持續發展的要求，地下水評價方法研究工作不同程度地存在不適應新的需求問題。始於20世紀80年代的第壹輪全國地下水資源評價，是基於以消耗資源、犧牲環境作為代價的發展過程，在評價指導思想、評價理念和評價方法諸方面，存在歷史的局限性，急需按新的要求進行完善和發展。例如由於受當時認識能力和技術水平的局限，對地下水的資源、環境和生態自然功能屬性以及社會功能屬性的基本認識和評價方式，對可持續發展思想和水循環理念體現不足，靜態思維比較濃烈，或者受過去評價方法的局限而對當前地下水超采和環境地質問題的認識或許存在人為偏差。
總之，目前的地下水評價方法基本仍然沿用1984年第壹次全國地下水評價的理念和方法，保留著偏重地下水資源功能的評價，不夠重視環境、生態和調蓄功能量化評價缺陷，無論是在評價工作的指導思想或有關理念方面，還是評價方法和關鍵技術方面，都存在不適應21世紀可持續發展理念的方面或局限；同時在全球變化和人類活動影響下地下水循環條件發生了顯著變化，加之水循環理論和同位素技術、“3S”技術、計算機技術與相關應用理論的日趨成熟和廣泛應用，為全面提升我國地下水評價的科學水平奠定了基礎。但是，如何以可持續發展理念和水循環演化科學理論指導梳理和發展地下水評價方法，繼承傳統方法的精華，充分利用消化先進理論和先進技術，圍繞這次評價工作，建立充分體現可持續發展思想和水循環演化理念的、具有不同區域針對性的地下水評價科學方法，都是重要難題。
本書作者，自1983年以來先後參加了“六五”國家重點科技攻關項目第38 項中的“華北地區及其分區地下水入滲補給量時空變化規律的研究”課題、中國與聯合國開發計劃署合作項目“黃淮海平原淺層地下水資源評價研究”、“七五”國家科技攻關項目“華北及山西能源基地水資源研究”、“八五”地質礦產部重點基礎項目“華北平原地下水演化及其對未來生存環境影響”和國家自然科學基金重點項目“人類活動影響下華北平原地下水環境演化與發展”，以及中國工程院“中國可持續發展水資源戰略研究”項目第六課題研究。在“八五”和“九五”期間，主持或負責組織完成的相關項目有：①主持完成原地質礦產部前沿科技計劃課題“層圈間水循環中區域地下水的演化過程”研究；②組織完成原地質礦產部重點基礎性研究項目“區域地下水演化過程及其層圈間相互作用”（首席科學家張宗祜院士）；③主持完成國土資源部百人計劃項目“全新世以來華北平原區域地下水演化過程”；④主持完成水利部項目“海河流域水資源規劃”專題2——“海河流域地下水資源現狀評價與環境地質效應分析”；⑤主持國土資源部“西北專項計劃”重點前沿科技項目“西北典型內流盆地水循環規律與地下水資源形成演化模式”；⑥主持國家科技部公益基礎項目“太行山前平原南水北調地下調蓄潛力與效益研究”；⑦主持完成國家自然科學基金項目“人類活動對幹旱區地下水循環變異影響閾識別”；⑧主持開展國家科技支撐計劃項目“區域水資源特征與作物布局結構適應性研究”和國家“973”課題“海河流域二元水循環模式與水資源演變機理”；⑨國土資源部應用基礎研究項目“西北地區水資源演化與水土資源可持續利用”研究，積累了壹定的科學研究和實踐經驗，了解和掌握大量實測和試驗研究資料及研究成果，奠定了本研究的基礎。
（二）總體研究思路（圖1-1）
1）以新中國成立50多年來，特別是近20年來的地下水資源評價方法和研究成果為基礎，充分吸取國內外區域性地下水評價的經驗與教訓，緊緊圍繞國民經濟可持續發展戰略、國家生態安全體系建設規劃的需求，以水循環科學理論和地下水系統理論為指導，綜合運用多學科方法，以地下水系統為單元，調整評價深度與廣度，評價地下水的數量、質量、各屬性功能，為項目提供科學技術支撐。
圖1-1 總體研究思路
2）體現區域性評價與專題性評價相結合、地下水資源評價與地下水屬性功能評價相結合；由面積性評價工作轉向重點區評價工作、由地下水現狀評價轉向地下水可持續利用動態評價。
3）以全國地下水系統劃分為基礎，全國性、區域性和專題性評價相互融合。
4）強調以點帶面的工作方法，系統應用新理論與新技術，適度超前，以點上工作的突破帶動整體水平提高，體現地質工作根本轉變的地下水評價新觀念與新理論應用。
5）強調各層次、各區域評價工作之間的有機聯系，始終保持全國工作、區域工作、典型工作的整體協調推進，相互支持，相互促進。重視資源評價與環境評價並重。
6）以地下水系統的劃分為基礎，按照系統論與層次分析的思路，研究地下水評價方法有關問題，遴選適宜的模型和方法。以地下水系統為計算單元，重點評價地下水補給資源、可利用資源量、儲量資源、地下水質量狀況與變化趨勢；開展地下水系統的調蓄能力、環境與生態功能評價方法問題研究。
7）地下水資源量評價，以區域性地下水資源評價為主，其精度要達到1/25萬的要求；重點城市、重點地區以1/5萬～1/10萬的精度評價，對城市水資源與工業布局、城市環境、生態建設進行相關的研究，在供需分析的基礎上對城市地下水資源保證程度進行分析。地下水可利用量的評價，以環境質量為約束，保障維持涵養生態最低限度需水量條件，作為評價目標約束條件之壹。
8）地下水功能評價與區劃方法研究，突出優勢功能和脆弱性方面評價，采用點與面、局部與區域、典型與壹般相結合原則，重點反映區域特征和重點地段特殊問題狀況及時空分布規律，包括區域地下水環境質量的演化趨勢、人類活動影響造成地下水功能異常變化特點。重視脆弱區地下水功能的專項評價，例如華北平原超采區深層承壓地下水可利用性和西北內陸地區地下水開發利用對生態環境的影響。
（三）主要研究內容
1.地下水數量評價方法研究
具體內容包括，評價指導思想、理念、原則、概念模型、評價程式等，以及基本量概念界定和評價方法。
1）補給資源研究：理念、組成、評價尺度、評價方法和效驗方法；研究灌溉回歸補給的屬性界定、平原與山區的重復量的合理劃分、地下水與地表水之間重復量的科學剝離；天然補給資源的空間分配及其與深層承壓水越流補給之間關系的識別；深層承壓水補給資源組成與評價。
2）儲量資源研究：理念、組成、評價尺度、評價方法和校驗方法，可利用性評價方法。
3）開采資源研究：理念、組成、評價尺度和評價方法。
4）儲變量（蓄變量）研究：評價尺度和評價方法。
5）開采量研究：代表性評價方法探討。
6）地下水補給能力和區域地下水資源可持續利用性評價方法探討。
2.地下水質量評價方法研究
具體內容包括，地下水水質評價（包括地下水的質量分級、分區）和地下水汙染評價，針對地下水質量分布規律和汙染狀況（汙染現狀、汙染原因、汙染程度等），梳理和完善地下水質量評價方法，包括區域評價、城市、農業區和地下水水源區等重點區以及原生環境水問題的專項和單項的調查及評價方法。
1）區域地下水質量評價方法：按照統壹的水質標準或準則，以系統分區評價地下水質量狀況和變化規律。
2）地下水汙染評價方法：評價考慮地下水背景值、汙染源、汙染方式、汙染途徑和汙染狀況。
3）農業區地下水質量評價方法：參照中華人民***和國國家標準《農田灌溉水質標準》和國內外有關農業灌溉水質標準，在進行農業灌溉用水水質評價時，選用鈉吸附比值（A）、灌溉系數（Ka）、總礦化度（M）作為淺層地下水的主要評價指標；選用鈉吸附比值（A）、灌溉系數（Ka）、pH值作為深層地下水評價的主要評價指標。
4）城市地下水質量評價方法：由於各城市環境水文地質條件不同，工農業結構和發展規模各異，汙染物的排放量及主要汙染物指標各具特色，所以各城市地下水汙染現狀評價指標也不同，主要考慮對地下水汙染影響較明顯和對人體危害較大的關鍵指標。
5）地下水源地水質量評價方法：生活飲用水水源水質分為二級，其兩級標準的限值見中華人民***和國城鎮建設行業標準《生活飲用水水質標準》及衛生部飲用水衛生標準。
6）開展地下水質量變化動態過程與趨勢分析評價方法探討。
3.地下水功能評價與區劃方法研究
地下水功能評價方法研究，包括資源功能、地質環境功能和生態功能評價，側重區域地下水系統優勢功能和脆弱性評價方法研究。
1）開展地下水功能評價基本方法、原則、評價尺度與指標研究；
2）開展地下水功能區劃方法與原則研究，突出優勢功能與脆弱性特征評價；
3）開展地下水功能評價：理念、組成、關鍵約束條件、評價尺度和評價方法研究；
4）探討地下水功能利用的優化模式評價方法。
4.關鍵技術與方法研究
針對地下水功能評價與區劃，涉及氣象、水文、地質、地理、土地、生態環境和地下水等諸多方面的海量基礎數據，而且資料中非規律性（如開采量）數值數據、有規律性（地下水位動態）數值數據、定性數據（土地沙化或地下水質量分級）、紙質圖與電子數字圖並存，還有萬計或數千個剖分單元之間數據多次轉換和運算。如此繁雜的數據處理和計算過程，手工是難以快速、準確完成的。為解決上述問題，有利於地下水功能評價方法的推廣應用，開展如下研究。
1）研究地下水功能評價與區劃涉及的氣象、水文、地質、地理、土地、生態環境和地下水等諸多方面基礎數據的時序和空間分布規律，遴選具有廣適性的數據歸壹標準化方法及技術。
2）如何借助MapGIS技術，快捷、準確地處理這些雜亂的海量基礎數據，編著《地下水功能評價基礎資料處理方法與技術》。
3）根據地下水功能評價理論和方法，基於個人計算機（PC）和Windows系統，研發地下水功能評價的計算系統（GFS），編著《GFS用戶操作手冊》。
4）針對地下水功能評價與區劃的應用，闡明地下水功能評價過程中各環節的具體技術要求，包括分級、分類與評價標準，編著《地下水功能評價與區劃的技術要求》及《地下水功能評價與區劃的工作細則》。