本书中的“地下水”是指赋存于地面以下岩土空隙中的水，包括潜水面之上支撑毛细水。
地下水功能（Groundwater Function）是指地下水的质和量及其在空间和时间上的变化，对人类社会和环境所产生的作用或效应，主要包括地下水的资源供给功能（简称“资源功能”）、生态环境维持功能（简称“生态功能”）和地质环境稳定功能（简称“地质环境功能”）。
具有上述功能的地下水由水量、水质和水动力流场构成，与赋存其含水介质体（地层）耦合为地下水系统。在地下水系统中，其资源功能、生态功能和地质环境功能并存，相互制约，既具有有限的综合承载能力，又具有独自的有限承载力。
地下水不仅是一般意义的水资源组成部分，或干旱、半干旱区具有战略安全保障作用的不可缺少资源，还是维持土地质量、陆地表湖泊、湿地和植被生态生存发展的关键要素，是松散沉积地层分布区地质环境稳定的环境要素。因此，地下水的资源功能，仅是地下水功能的组成部分，不是全部。例如在我国西北内陆地区，地下水的生态功能优先于资源功能。又例如在苏锡常地区，地下水的地质环境功能优先于资源功能和生态功能。即使在华北平原，地下水的资源功能和地质环境功能不可偏废任一项，否则将出现严重的、缺水引起的社会问题或地质环境安全问题。
如何开发利用区域地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能，目前国内外都尚无可借鉴的评价理论和方法。但是，构建和谐社会，实现人与自然和谐发展的时代要求，已经向我们呐喊：珍视地下水的生态功能和地质环境功能，合理开发利用地下水的资源功能，对子孙后代负责。
（一）地下水功能可持续利用是构建和谐小康社会的重要基础
东西向排列的昆仑山—秦岭山脉，将我国大陆分割为北方与南方。其中大兴安岭—阴山—贺兰山—巴颜喀拉山—冈底斯山一线以西及以北地区，除阿尔泰山、天山和祁连山部分山区外，年降水量多在200mm以下，山区降水和冰雪融水是平原区地下水的主要补给来源；上述界线以东南至青海东部—甘肃南部—秦岭南坡—淮河以北—山东半岛一线之间地区，年降水量介于200～800mm之间。此界线以南地区，年降水量多大于800mm。
从地下水资源总量来看，南方占69.2%，而占有全国总面积60%的北方地区，其地下水资源量仅占30.8%。但是，北方平原区分布的地下水资源量占全国平原区总量的78%，而且北方17个省、自治区、直辖市的地下水开采量占全国总开采量的70%以上，其中海河流域达60%以上，京津以南平原高达75%以上。西北内陆平原区地下水开采量也在日趋增大。90%的北方城市生活和工业用水均依赖开采地下水来供给。
近20年来，中国北方平原区许多河流长期断流或由常年性河流变成季节性河流；大规模山前拦蓄和平原区长期超采地下水，造成地下水位持续下降，地下水自然流场遭到破坏；地下水循环过程发生了显著变化，地下水资源数量、质量和空间分布发生了变化，而且地下水系统的水文地质参数也发生了很大变化。在西部地区，随着地下水开发力度不断加强，水资源不合理利用，在一些地区诱发了诸如土地荒漠化、沙漠化等生态环境问题，地下水与生态环境间的关系备受关注。
（二）评价方法不同程度地存在不适应新的需求问题
始于20世纪80年代的第一轮全国地下水资源评价，是基于以消耗资源、牺牲环境作为代价的现实发展过程，在评价指导思想、评价理念和评价方法诸方面，存在历史性的局限，急需按新的要求进行完善和发展。例如由于受当时认识能力和技术水平的局限，对地下水的资源、环境和生态自然功能属性以及社会功能属性的基本认识和评价方式，对可持续发展思想和水循环理念体现不足，静态思维比较浓烈，或者受过去评价方法的局限而对当前地下水超采和环境地质问题的认识或许存在人为偏差。因此，面对已经发生巨变的地下水系统和社会经济可持续发展的新要求，全面提升新一轮评价水平，重新认识地下水功能和评价理念与方法，完善和发展地下水评价方法，梳理和规范应用方法，成为一项无法回避的问题。这既是本次评价的需要，也是国家发展的要求。
如何认识地下水评价结果的长期相对稳定与水资源不合理开发利用造成的严重环境问题之间的关系，及时反映社会经济发展的时代要求，在充分肯定以往评价成果的重大意义的同时，开拓性地完善和发展地下水评价方法专题研究成果，是本轮地下水及其环境调查评价项目无法回避的现实重大科学基础问题。总之，地下水评价工作面临着不断提高地下水合理开发、高效利用、优化配置、全面节约、有效保护和综合治理的科技支撑的新任务，以满足社会经济发展的新需求，特别是对地下水资源可持续利用保障及其环境保护的新要求。
（三）区域地下水功能可持续性评价是时代的需求
地下水功能可持续性与社会发展的时代性有关，涉及从自然到人类的生存方式。在数百年前，自然以必然的形式存在，地下水伴随流域自然水循环过程不断演变，其生态功能和地质环境功能随着地下水循环的自然演变规律而实现自然均衡。那时人类行为对地下水功能的影响尚局限在自然承载力波动范围内，不存在失衡因果关系。
缺少地下水功能评价的水资源规划，难以确保实现地下水可持续利用。近几十年来，人类活动对地下水功能影响的强度已经超越了自然调节能力和承载力，明显改变了自然水循环过程和固有的基本特征，地下水位持续下降，泉水枯竭，生态环境急剧退化，地面沉降和海咸水入侵日趋严重，引起了当代人对自身行为理性反思，已经认识到人的生存实践必须遵循自然规律，人类社会才能可持续发展。
与自然和谐的可持续发展是当今世界的理念主题之一。可持续发展观是迄今为止人类社会提出的最为科学的发展观。只有实践可持续发展观的精髓，实现地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能彼此和谐利用，永续展现地下水功能的可持续性，既满足当代人的需求，又不损害后代人需求保障的基础，才能够体现人类的根本利益与长远利益紧密结合。
地下水功能可持续性利用，将是21世纪地下水科学发展的主旋律，是一个动态的、不断发展和提高的过程，以人为本、与自然和谐是核心目标。
（四）区域地下水功能可持续性评价是复杂的系统科学
地下水功能可持续性评价体系具有复合系统特征，是自然多系统与人类社会的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，不仅涉及气候学、水文学和水文地质学理论，还需要自然地理学、环境地质学、生态学、植物学、土壤学和耗散结构论、突变论及系统动力学等理论，需要立足于地球表层系统，考虑大气圈、岩石圈、生物圈、水圈与人类社会之间耦合关系及其对区域地下水演化影响规律。它们涉及系统结构体系、内部流程和层次与逻辑关系，包括各自系统内部的自组织条件、耗散特征和水循环系统源汇要素变化机制。这其中，本体论、认识论和价值论三位一体融入其中，与地下水功能可持续性理念的内涵、评价的主客体相互作用关系及协同机制紧密相连，深层次延续地下水功能可持续性实质，将影响人类的生存方式、思维方式和价值观念，使它们与自然规律相和谐。
在地下水功能可持续性评价体系中，每一因素都是该系统的一个链，它的变化会不同程度地影响其他链条的变化，并且经过系统的耦合作用，或者加大系统的变化（称之为耦合升压效应），或者减小系统的变化（称之为耦合减压效应），或者系统发生微小的扰动（称之为耦合恒压效应）。该系统具有多目标性，它要同时满足生态、经济和社会目标。每一个目标又包含着众多的子目标，而且众多子目标要和谐。换言之，地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能中，任一功能的过度利用都是以牺牲其他功能作为代价的。
地下水功能可持续性评价面临的水资源紧缺、生态-地质环境退化诸多复杂问题，涉及气候变化、对自然条件和规律认识差异、文化理念、价值取向、社会与经济方面不同层次影响因素。针对可持续性理念中“公平性”、“可持续性”和“协调性”的3个要点，在空间上如何实现地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能的公平利用，不应以其社会政治地位或自然地理优势，谋取过度资源或环境效益，而牺牲邻区或下游区资源或环境利益；在时间上如何实现代际之间、代内之间的公平利用，当代人在自身发展中不应以牺牲后代人利益作为前提条件，这是地下水功能可持续性评价需要解答的关键问题。地下水功能的可持续性包含3个方面的含义：①提高适宜的人类生存条件，不断地完善满足人类的需求；②与地下水密切相关的生态系统和地质环境处于稳定的良性状态，支持人类以及共存的其他生命续延发展；③地下水功能利用和保护的权利、义务在代内及代际之间公平均衡，有利于人类与自然之间共生互惠。
地下水功能持续性具有时间域。时间尺度长短不同，地下水功能可持续性的模式不同，其利用和保护的成本、风险和效益也不同。在地下水开发利用及其生态、地质环境功能保护中，必须明确它的时间性，在评价指标体系中充分体现时间尺度的时效性，包括“动力指标”、“状态指标”和“响应指标”的演化规律，同时在具有“驱动力-状态-效应”特征的评价体系中充分体现科学性、可操作性、独立性、层次性和动态性5项基本原则，概念的内涵和外延明确，能够度量和反映区域地下水各功能的主体特征、变异状况和影响程度，所需的基础数据获取具有现实性、可测性和可比性，易于量化，避免繁杂。
（五）区域地下水功能可持续性评价依赖于地下水的数量、质量和功能状况研究程度
地下水功能可持续性评价是一个以流域尺度地下水系统为主要对象，以服务社会、经济、生态和环境为目标函数的科学体系。它不仅强调要考虑现在的需求，而且要考虑将来的长期需求，包括现在采取的决定和行动对将来的社会、经济、生态和环境造成的影响，试图通过寻找影响系统目标的优化变量、各分量的某种取值组合，使得系统目标函数在给定约束条件下达到最优或近似最优，以期在有限的资源量条件下通过系统内部各变量之间、各变量与各子系统之间、各子系统之间、系统与环境之间的组合和协调，最大限度地满足生产、生活、生态需水和地质环境保护的基本要求，达到生态、经济和社会效益最佳。
地下水功能可持续性的基础是地下水系统中水的数量、质量、动力流场处于持续不断更新的均衡状态。地下水赋存在复杂的含水地质体中，受各种天然因素控制和人为因素影响，拥有不同级次的单元，彼此联系、相互影响，不断与外部环境进行数量、质量和热量的交换。系统中各级次的单元既拥有自己的组成特征和各自的行为方式，又彼此联系、相互作用，包括各自的结构特征和补给、径流、排泄方式。但是，受到外界影响时，任何一个子系统变化都会引起整个地下水系统水量、质量和功能响应变化。
在重力作用下，地下水经历补给、径流、排泄过程，不断循环流动，其间通过与生态系统、地质环境系统或人类社会有机耦合，展现其生态功能、地质环境功能和资源功能，同时地下水的数量、质量和热量随着外界环境的变化而不断发生变化。在天然条件下，地下水随着年际、年内降水和气温不断变化，演绎着不同时间尺度的丰水、平水和丰水周期运律，周而复始，永续循环。在开采条件下，当人类活动影响强度大于自然承载力时，丰水、平水和丰水永续循环这一周期运律中会迸发出与自然规律不和谐的脉动，代价是牺牲生态环境持续性以及地质环境稳定性，从地史角度来看，这仅是区域地下水演变过程中瞬间的一个小异常，但是对当代社会发展来讲，代价和教训将是相当沉重的，甚至需要几代人来补偿。
（六）区域地下水功能可持续性评价是地下水资源评价的重要组成部分
地下水的价值不仅体现在地下水的数量和质量方面，而且地下水的功效是其内涵所在。如果地下水功能被忽略，也就失去“地下水”固有的特征和意义。因此，地下水功能评价已成为地下水资源评价的重要组成部分。为此，国际上出现了“安全开采量”和“可持续开采量”概念，而且在许多国家都采用水预算方法来确定安全开采量和可持续开采量。
地下水“可持续开采量”和“安全开采量”是人们在反思超采地下水带来生态和地质环境问题的背景下、基于开采储量和允许开采量演变而来的。20世纪70年代以前，前苏联学者提出的地下水开采储量主要关注取水对地下水系统本身的影响，70～90年代美国的允许开采量理念将用水约束扩展到维持与地下水相关系统的正常维持。进入21世纪，地下水可持续开采量概念盛行，它突出了含水系统在环境承载力允许条件下可以永续开采的水量，其目标既要满足当代的发展需求，又不危及后代发展的基础条件。可持续开采量不再专注技术、经济和法律因素，而是更加突出了生态与地质环境因素，强调可持续开采资源的可更新能力和可持续利用性。因此，“可持续开采量”评价方法必须具有如下特点：①开采量涉及的水均衡源汇项评价方法是以流域尺度水循环规律和地下水系统流动原理为基础的；②开采量以地下水系统能够及时达到新的平衡为前提；③允许数学模型在评价可持续性时，提供定量化的开采量，如可以利用流域的质量平衡对其可持续性进行评价，以及根据开采量对水井进行优化开采；④在根据管理机构对地表水和地下水利用的限制、公众需求、法律制度、经济问题、生态需求、水质和地面沉降等建立模型中，确定开采量必须低于净补给量，以确保地下水系统平衡。