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世界のほとんどの水は、地球を覆う海にほとんど含まれている塩水です。全世界の水の約2.5パーセントだけが淡水です。新鮮な水は氷河や氷冠にあり、約30％は湖や川を含む地下水です。地下水は、沼地から岩だらけの地形まで、陸地のほぼすべての場所で発生します。地下水が土壌または岩石のすべての孔を埋めると、土壌は「飽和」していると言われます。地下水面は飽和地と不飽和地の境界であり、雨、雪、灌漑、干ばつ、およびその地域の活発な井戸の影響を受けます。人間が使用するほとんどの淡水は地下水から来ています。
地下水面の特徴
地表下の土壌水分は、不飽和ゾーンと飽和ゾーンの2つのゾーンで発生します。砂、土、または岩の粒の間のスペース、または細孔は、不飽和ゾーンでは部分的にしかまたはまったく水で満たされていませんが、飽和ゾーンではスペースは完全に水で満たされています。地下水面は、これら2つのレイヤーの境界を示します。地下水面のすぐ上の薄い層は、「毛細管フリンジ」と呼ばれます。毛細管フリンジは、数センチメートル（約1インチ）から60センチメートル（約2フィート）の厚さで、毛細管現象によって飽和ゾーンから水が引き上げられることによって作成されます。地下水面の深さは、湿地のゼロから25メートル（300フィート）の深さまで、土地の組成によって異なります。いくつかの地下水面は湖や川と交差し、それらによって修正されます。地下水面は平らでも水平でもありません。それらはしばしば地形に追従し、通常わずかに傾斜しており、地下水が流れます。
地下水の流れ
雨などの降水は、小川や湖に入り、地面に浸透します。重力によって下向きに引かれて、水は土の中または岩の粒子の間の空のまたは部分的に空のスペースを満たし始めます。浸透水が地下水面と飽和ゾーンに達すると、地下水とともに水平方向に動き始めます。飽和地帯の地下水は、標高の高い方から低い方へ流れます。河川や河川の水流とは異なり、地下水は非常にゆっくりと移動します。砂地や砂利の土壌での動きは1日あたり数ミリであり、粘土では動きがさらに遅くなることがあります。
地下水の速度に影響する要因
地下水の流れの速度に影響を与える主な要因は、空隙率、土壌または岩石の利用可能なオープンスペースの数です。透過性、細孔の相互接続性;水圧勾配、地下水面の勾配。透水係数と水圧勾配が増加すると、地下水の速度が増加します。砂、砂利、砂岩、およびある種の結晶質岩は、地下水を容易に流します。一方、頁岩やシルトなどの細粒堆積物は、地下水の容易な移動を妨げます。
地下水帯水層
帯水層は、細孔や空間に豊富な地下水を保持する地下貯水池です。世界のほとんどの新鮮な飲料水は帯水層から引き出されています。いくつかの帯水層は、粘土が豊富な土壌または岩盤で構成された層によって作成されます。雪や雨が溶けて水が閉じ込め層の上に浸透するのを防ぐため、閉じ込め層の上に飽和ゾーンが作成されます。帯水層の流れは、重力と土地の標高によって生じる圧力の両方に依存します。閉じ込められた帯水層は圧力下で地下水を保持しますが、閉じ込められていない帯水層は加圧されておらず、穴を開けられたときに水位が地下水面より上に上がることはありません。