含水层
含水层是水的地下层 - 含水，可渗透的岩石，岩石裂缝或未固结的材料（砾石，沙子或淤泥）。可以使用水井提取含水层的地下水。通过使用Qanats可以可持续收获含水层的水。含水层的特征差异很大。含水层中水流和含水层的表征的研究称为水文地质。相关术语包括Aquitard ，它是沿含水层的低渗透率的床，以及Aquiclude （或Aquifuge ），Aquiclude（或Aquifuge）是一个固体，不可渗透的区域或上覆的含水层，其压力可能导致含有密闭的含水层的形成。含水层的分类如下：饱和与不饱和度；含水层与含水层；限制与无限制；各向同性与各向异性；多孔，喀斯特或骨折；跨界含水层。
使用地下水的挑战包括：透支（提取地下水超出了含水层的平衡收率），与地下水相关的土地沉降，地下水成为盐水，地下水污染。
特性
深度
含水层从近地表到更深到9,000米（30,000英尺）。那些更靠近地面的人不仅可以用于供水和灌溉，而且更有可能被当地降雨补充。尽管含水层有时被描述为“地下河流或湖泊”，但实际上它们是充满水的多孔岩石。
许多沙漠地区的石灰岩山丘或山脉内部或靠近它们的山脉，可以被用作地下水资源。北非阿特拉斯山脉的一部分，黎巴嫩和反黎巴嫩的叙利亚和黎巴嫩之间的反黎巴嫩，阿曼的杰贝尔·阿克达尔，内华达山脉的一部分以及美国西南部的邻近范围，具有浅水区，其浅水含量是为他们的浅水股而剥削的。水。过度开发会导致超出实际持续产量；即，取出的水比补充更多的水。
沿着某些国家的海岸线，例如利比亚和以色列，与人口增长相关的用水量增加导致地下水位降低了地下水以及随后的地下水污染了海洋中的盐水。
2013年，在澳大利亚，中国，北美和南非的大陆货架下发现了大型淡水含水层。它们估计含有一百万立方公里的“低盐度”水，可以经济加工成饮用水。当海洋水平较低，雨水进入土地地区，直到冰河时代在20，000年前才被淹没，雨水进入地面。自1900年以来，该体积估计是从其他含水层中提取的水量的100倍。
地下水充电
分类
水上是地球内的一个区域，它限制了从一个含水层到另一个含水层的地下水的流动。有时，如果完全不可渗透，则称为Aquiclude或Aquifuge 。 Aquitards由粘土或非孔岩层的层组成，水力电导率低。
饱和与不饱和
地下水几乎可以在地球浅的地下在某种程度上找到，尽管含水层不一定含有淡水。地壳可以分为两个区域：饱和区域或伪造区（例如，含水层，含水层等），在那里所有可用的空间都充满了水，而不饱和区域（也称为vadose区），那里仍然是含有一些水的空气袋，但可以充满更多的水。
饱和意味着水的压头大于大气压力（其具有量规压力> 0）。地下水位的定义是压力头等于大气压（量规压力= 0）的表面。
不饱和条件发生在压力头为负的地下水位上方（绝对压力永远不会为负，但量规压力可能是负数），并且不完全填充含水层材料的孔的水被吸入。不饱和区域中的水含量由表面粘合力固定在适当的位置，它通过毛细管作用升高到地下水位（零压力压力等距）上方，以较小的票面表面上方的小区域（毛细血管边缘）饱和。比大气压。这称为张力饱和度，与水含量不同。毛细血管条纹中的水含量随着距私利表面距离的增加而降低。毛细管头取决于土壤孔的大小。在毛孔较大的沙质土壤中，头部将比毛孔很小的粘土土壤少。黏土土壤中的正常毛细血管升高小于1.8 m（6 ft），但范围为0.3至10 m（1和33 ft）。
小直径管中水的毛细血管升高涉及相同的物理过程。地下水位是水中水将在含水层进入含水层并向大气中开放的大直径管中的水平。
含水层与含水层
含水层通常是地下的饱和区域，它们会产生经济上可行的水到井或春季（例如，沙子和砾石或碎石岩石，通常会产生良好的含水层材料）。
水上是地球内的一个区域，它限制了从一个含水层到另一个含水层的地下水的流动。一个完全不可渗透的水含量称为水上性或水产原料。水上性含有低液压电导率的粘土或非孔岩层。
在山区（或山区河流附近），主要含水层通常是未固定的冲积层，由水过程（河流和溪流）沉积的水平层组成，它们在横截面中（查看二维切片含水层的）似乎是交替的粗材料和精细材料的层。粗糙的材料，由于需要高能量才能移动它们，因此往往会发现靠近来源（山地或河流），而细粒度的材料将使它与源头更远（到盆地或过度银行的平坦部分）区域- 有时称为压力区域）。由于源附近的细粒沉积物较少，因此在这个地方，含水层通常不受限制（有时称为前湾区域）或与土地表面的液压通信。
限制与无限制
含水层类型中有两个最终成员。受到限制和无限制（半限定的介于两者之间）。无限制的含水层有时也称为地下水位或镀层含水层，因为它们的上边界是地下水位或倾斜度表面。 （请参阅比斯坎层含水层。）通常（但并非总是）给定位置的最浅含水层是不合格的，这意味着它在其与表面之间没有限制层（含水层或水aquiclude ）。术语“栖息”是指在低渗透率单元或地层（例如粘土层）上方积聚的地下水。该术语通常用来指的是地下水的小地方，该区域的海拔高于区域广泛的含水层。栖息的含水层和无限制的含水层之间的差异是它们的尺寸（栖息的含量较小）。封闭的含水层是含水层，通常由粘土组成。限制层可能会提供一些保护，以免表面污染。
如果限制和无限制之间的区别在地质上尚不清楚（即，如果不知道是否存在明确的限制层，或者地质是否更复杂，例如，裂缝的基岩含水层），则从含水层返回的Storativity的价值可以使用测试来确定它（尽管无限制的含水层中的含水层测试应与受限层的解释方式不同）。封闭的含水层具有非常低的储藏率值（远小于0.01，只有10个-5 ），这意味着含水层的含水层膨胀机制和水的可压缩性，通常都很少。未经限制的含水层具有大于0.01（大容量占1％）的储藏率（通常称为特定的产率）；他们通过实际排出含水层的孔的机制从存储中释放水，从而释放了相对较大的水（直至含水层材料的漏极孔隙率或最小体积水含量）。
各向同性与各向异性
在各向同性的含水层或含水层中，液压电导率（K）在各个方向上的流量相等，而在各向异性条件下，它却有所不同，特别是水平（KH）和垂直（KV ）。
具有一个或多个含水的半限制含水层作为各向异性系统，即使单独的层是各向同性的，因为化合物KH和KV值是不同的（请参阅液压传播率和液压抗性）。
当计算流入水流或流向含水层中的井时，应考虑到排水系统的最终设计可能是错误的。
多孔，喀斯特或骨折
要正确管理含水层，必须理解其特性。必须知道许多特性，以预测含水层如何应对降雨，干旱，抽水和污染。从降雨和融雪的地方，多少水进入地下水？地下水的速度和方向多快？当弹簧时，多少水离开地面？可以持续抽水多少水？污染事件将多快到达井或春天？计算机模型可用于测试对含水层属性的了解与实际含水层性能的准确程度。环境法规需要具有潜在污染源的站点，以证明已经表征了水文学。
多孔
多孔含水层通常发生在沙子和砂岩中。多孔含水层的性能取决于沉积环境和后来的沙粒自然胶结。沉积沙子的环境控制沙粒的方向，水平和垂直变化以及页岩层的分布。甚至薄页岩层也是地下水流的重要障碍。所有这些因素都会影响沙质含水层的孔隙率和渗透性。
在浅海洋环境中形成的沙质沉积物和在风烧沙丘环境中具有中等至高的渗透性，而在河流环境中形成的沙质沉积物具有低至中等的渗透性。降雨和融雪进入地下水，含水层在地面附近。地下水流方向可以根据井和弹簧的水位的电位计量表面图确定。含水层测试和井测试可以与达西定律流程方程式一起使用，以确定多孔含水层传送水的能力。
分析某个区域的此类信息可以表明可以在不透支的情况下泵送多少水以及如何传播污染。在多孔的含水层中，地下水流动随着沙粒之间的毛孔的缓慢渗漏。每天1英尺（0.3 m/d）的地下水流量被认为是多孔含水层的高率，如水从左图慢慢渗出的砂岩所示。
孔隙率很重要，但是，它并不能决定岩石充当含水层的能力。印度西部中部的Deccan陷阱（玄武岩熔岩）的区域是岩层高孔隙率但渗透率较低的好例子，这使它们成为较差的含水层。同样，英格兰东南东南部的微孔（上白垩纪）粉笔群，尽管孔隙率相当高，但具有低晶粒到谷物的渗透性，其良好的水含水特性主要是由于微裂缝和裂变。
喀斯特
喀斯特含水层通常在石灰石中发育。含有天然碳酸的地表水在石灰石中移动成小裂缝。这种碳酸逐渐溶解石灰石，从而扩大了裂痕。扩大的裂缝允许大量的水进入，从而导致开口的逐渐扩大。大量的小开口存储了大量的水。较大的开口形成了将含水层排入弹簧的导管系统。
喀斯特含水层的表征还需要现场探索来定位下坑，燕子，下沉的溪流和弹簧，除了研究地质图。常规的水文地质方法，例如含水层测试和电位测图映射不足以表征喀斯特含水层的复杂性。这些常规研究方法需要补充染料痕迹，春季放电的测量以及水化学分析。美国地质调查染料追踪已经确定，假定孔隙率均匀分布的常规地下水模型不适用于喀斯特含水层。
表面特征的线性比对，例如直流段和凹坑沿断裂轨迹发展。在断裂痕迹或断裂痕迹的交点中定位一口井会增加遇到良好水生产的可能性。喀斯特含水层中的空隙可能足够大，可以引起破坏性的塌陷或地面的沉降，从而引发污染物的灾难性释放。喀斯特含水层中的地下水流量比左图所示的多孔含水层中的地下流速要快得多。例如，在Barton Springs Edwards Aquifer中，染料痕迹测量了每天0.5至7英里（0.8至11.3 km/d）的喀斯特地下水流速。快速的地下水流量使喀斯特含水层比多孔含水层对地下水污染更为敏感。
在极端情况下，地下河流可能存在地下水（例如，喀斯特地形下的洞穴。
破裂
如果高孔隙率的岩石单位高度骨折，则只要岩石具有足够的水力传导率，它也可以使含水层（通过裂缝流）形成良好的含水层。
跨界含水层
当含水层超越国际边界时， transboundary Aquifer一词适用。
跨性别是一个概念，一种措施和一种在2017年首次引入的方法。这种方法的相关性是，含水层的物理特征只是含水层的跨界性质的广泛考虑中的其他变量：
- 社会（人口）；
- 经济（地下水生产率）；
- 政治（作为跨界）；
- 可用的研究或数据；
- 水质和数量；
- 其他有关议程（安全，贸易，移民等）的问题。
讨论从传统的问题“含水层transbraundary？”变化。要“含水层的跨界？”。
社会经济和政治环境有效地压倒了含水层的物理特征，增加了其相应的地缘战略价值（其跨性别）
这种方法提出的标准试图封装和测量所有潜在变量，这些变量在定义含水层的跨界性质及其多维边界方面发挥了作用。
人类使用地下水
使用地下水的挑战包括：透支（提取地下水超出了含水层的平衡收率），与地下水相关的土地沉降，地下水成为盐水，地下水污染。
按国家或大陆
非洲
在某些地区，尤其是在北非，含水层耗竭是一个问题，一个例子是利比亚的大型人造河项目。但是，在季节性潮湿时期，诸如人工补给和向地表水注入等新的地下水管理方法延长了许多淡水含水层的寿命，尤其是在美国。
澳大利亚
位于澳大利亚的伟大自流盆地可以说是世界上最大的地下水含水层（超过170万公里或66万平方米）。它在昆士兰州和南澳大利亚的一些偏远地区的水供应中起着很大的作用。
加拿大
加拿大艾伯塔省阿萨巴斯卡油砂地区麦克默里组底部的不连续的沙子通常称为基底水砂（BWS）含水层。它们被水饱和，将其限制在不渗透沥青的下面，这些沙子被利用以回收沥青以用于合成原油生产。它们是深层的和充电的地方，是从盐水是盐水的下面的泥盆纪地层出现的，而在地表水则是非盐分的浅层和充电的地方。无论是通过开放式矿坑开采还是通过蒸汽辅助的重力排水（SAGD），以及在某些地区，它们是供应废水注入的目标，通常会带来回收沥青的问题。
南美洲
瓜拉尼含水层位于阿根廷，巴西，巴拉圭和乌拉圭的表面下方，是世界上最大的含水层系统之一，是淡水的重要来源。以瓜拉尼人的名字命名，覆盖1,200,000公里2 （460,000平方米），体积约为40,000 km 3 （9,600立方米），厚度为50至800 m（160至2,620 ft），最大深度为约1,800 m （5,900英尺）。
美国
美国中部的Ogallala含水层是世界上伟大的含水层之一，但是在此处，由于不断增长的市政使用和持续的农业用途，它正在迅速耗尽。这座巨大的含水层是八个州的一部分，它从上次冰川时期起主要是化石水。在含水层的更干旱的部分中，年度充值估计仅占年度戒断的10％。根据美国地质调查局（USGS）2013年的一份报告，2001年至2008年之间的耗竭约为整个20世纪累积耗竭的32％。
在美国，含水层的最大水用户包括农业灌溉以及石油和煤炭提取。 “在1940年代后期加速了美国的累积总地下水耗竭，并在整个世纪末以几乎稳定的线性速度持续。除了广泛认可的环境后果外，地下水的耗竭也对地下水供应的长期可持续性产生了不利影响帮助满足国家的水需求。”
德克萨斯州中部的爱德华兹含水层是重要且可持续的碳酸盐含水层的一个例子。从历史上看，这种碳酸盐含水层一直为近200万人提供高质量的水，即使到了今天，由于许多地区溪流，河流和湖泊的巨大充电，也很满意。该资源的主要风险是在充电区域的人类发展。