含水土层

饱和岩的主体

含水层是饱和岩的主体，水在这里面可以轻松地流动。含水层都具有透水性并且是多孔的岩石，包括砂岩，砾岩，破裂的石灰岩和松散的沙子和砾石。柱状玄武岩的火山岩裂缝就拥有非常好的含水层。火山熔岩中间的碎石区一般具有多孔透水性，为优秀的含水层。为了良好的生成，水份都钻进了含水层。像花岗岩和片岩这样的岩石通常是较差的含水层，因为他们的孔隙率很低。但是，如果这些岩石被高度粉碎，他们也可以成为良好的含水层。我们用的井，就是到地面钻了一个洞，穿透含水层取水的。通常，这样的水必须被抽至地面。井水会使地下水位普遍降低变成锥形井。地下水位的水会通过井道降入到下降椎体里去，含水层的水会先受到地下水的掺杂，然后再通过井流上来，造成承压含水层的破坏及最深水位的污染。地球上因为人为开凿，造成地下水位的水与承压含水层的水相掺杂及含水层的破坏，世界上只剩小部分地区仍然有着有限的天然优质承压含水层。如北爱尔兰的安特兰姆山。

定义

几乎所有的含水层都不是河流。由于水在含水层岩或含水层沉淀物的孔隙中缓慢流动，唯一能漂浮在”河流”上的唯一的生命形式像病毒，他们足够小到能适合通过孔隙。真正的地下河流只在遍布裂痕或破裂的孔状岩石里面才有，并且这种孔状岩石已被溶解到开通了让水能在里面流动的快的像河流的渠道。

地面的水，要挤过岩石和沉积物的孔隙的才能流入含水层。这种含水层的多孔隙是良好的自然净化过滤器，因为地面的水要通过非常艰难并挤迫才能通过微小的孔隙进入，过程中地下水失去流动的能量，导致减少水头的流动方向。在慢慢渗透如承压含水层后，如遇到更大的孔隙空间，其通常具有较高的磁导率，产生较少的能量损失，因此，会让水更迅速地移动，出于这个原因，在大孔隙的含水层的地下水可以迅速移动。类似玄武岩裂隙岩体含水层地下水的动作非常迅速，在这种情况下，污染物的传播会非常的困难甚至不可能发生。

外观状态

每个含水层是独一无二的，虽然有些是很相似的。含水层的边界通常是渐变成其他含水层的，一片含水层可以是整个含水层系统的一部分。非承压含水层的顶部是地下水位。如果一片承压含水层与其他承压含水层层叠，它具有至少一片隔水层在其顶部和一片隔水层在其基部。

工作原理

图1显示了一个例子，在较低波特纳夫流域的含水层系统。该图表示的是一个剖开的透视图，这个系统的多个含水层，并在其垂直刻度显示的一些细节。这个山谷里有几种不同的含水层。在北部山谷（下方爱达荷Chubbuck和北部波卡特洛）多个承压含水层堆放一起，由粘土制成的上下隔水层分开;爱达荷Chubbuck的市政井在含水层裂隙玄武岩东部斯内克河平原。在南部山谷（波特纳夫峡红山）的上表面的非承压含水层经过地下水位。

在含水层中流动的水存储每年因季节的不同而不同。地下水以每世纪增加50英尺或50英寸的速度，流过含水层（以磁导率而定）。但不管有多快或慢，水最终将解除或留在一个含水层里面，及必须更换，补充这个含水层的水。因此，每个含水层有一个补给区和排出区。

储存在含水层中的水的量反映着其地下水位的海拔高度。如果充水率低于自然排水率加井生产，地下水位下降，含水层的存储将减少。一个栖息在含水层的水位对于季节性补给量通常是高度敏感的，所以栖息含水层的水分通常在夏季或在干旱年份减少。图2是一个简单的图来表示三种不同类型的含水层：密闭承压，非承压和栖息状态。补给区通常是在高海拔地区，但无论是什么水进入含水层，如雨水，融雪，河流，水库渗漏，或灌溉。排水区可以发生在任何地方，在图中，排水不仅发生在泉水附近的流，在低海拔湿地，排水也能发生在水井和高海拔。

自然净化

含水层是天然的过滤器，泥沙等颗粒（如细菌）无法进入，并为流过其区域的地下水流提供自然净化。

像咖啡过滤器的孔隙，含水层的岩石或泥沙颗粒物净化地下水（“咖啡渣”），但不溶解的物质（“咖啡”）。此外，和其他过滤器一样，如果孔径太大，如细菌的颗粒可以打通。这可能是处于裂隙岩体的含水层的一个问题。

在含水层中的粘土颗粒及其他矿物的表面也可以捕捉溶解的物质，或至少让其慢下来，因此它们不能像水渗透穿过含水层一样快地移动。

在非承压含水层上方的补水区和灌区，它们的土壤天然过滤是很重要的，水在其表面可以渗过土壤到达地下水位。例如，在较低波特纳夫的流域，这是南部山谷的一片保护层，（图1）它对含水层提供天然的保护，使其免受上方化粪池系统，施用农药和化学品意外泄漏的污染。

尽管自然净化，地下水中的一些元素浓度高的情况下，含水层的岩石和矿物的某些元素是高浓度的。在某些情况下，如自然产生的高浓度氟离子，铀，或砷的元素的，可能会影响人类健康。

污染原因

图3 所示，我们日常在地球表面做的很多事情都能给含水层带来污染。污染物通过各种自然或人为的途径沿水从地表面流入地下水位及含水层。

例如，处置废物，如垃圾填埋场，化粪池，往地下注入污水及雨水排水道，这些含水层中地下水的质量有一定的影响。

在图3中，废水泄至构建不良的井道流入地下，绕过了土壤的自然净化系统。在一般情况下，任何建造加速水从地表流入地下水位的流动速度的通道，都对含水层有所影响。

一些常见的非点源污染原因如过多的化肥，农药，庄稼的增强补给品，高尔夫球场水浇地和沿道路沟渠，道路除冰化学品等。

在某些情况下，地下水位被暴露，令到其更容易受到污染物进入。