Animation von:Bramer
Grundwasser ist alles Wasser, das in die Erdoberfläche eingedrungen ist und sich in einer von zwei Bodenschichten befindet. Diejenige, die der Oberfläche am nächsten liegt, ist die „Belüftungszone“, in der die Lücken zwischen dem Boden sowohl mit Luft als auch mit Wasser gefüllt sind. Unterhalb dieser Schicht befindet sich die „Sättigungszone“, in der die Lücken mit Wasser gefüllt sind. Der Grundwasserspiegel ist die Grenze zwischen diesen beiden Schichten. Mit zunehmender oder abnehmender Grundwassermenge steigt oder fällt der Grundwasserspiegel entsprechend. Wenn das gesamte Gebiet unter der Erde gesättigt ist, kommt es zu Überschwemmungen, da alle nachfolgenden Niederschläge gezwungen sind, an der Oberfläche zu bleiben.
Die Menge an Wasser, die im Boden gehalten werden kann, wird als „Porosität“ bezeichnet. Die Geschwindigkeit, mit der Wasser durch den Boden fließtist seine „Durchlässigkeit“. Verschiedene Oberflächen halten unterschiedliche Mengen an Wasser und absorbieren Wasser mit unterschiedlichen Raten. Die Oberflächenpermeabilität ist für Hydrologen äußerst wichtig, da mit zunehmender Durchlässigkeit einer Oberfläche immer mehr Wasser auf der Oberfläche verbleibt, wodurch ein größeres Überschwemmungspotenzial entsteht. Überschwemmungen sind im Winter und im zeitigen Frühjahr sehr häufig, da der gefrorene Boden keine Durchlässigkeit aufweist, wodurch das meiste Regenwasser und Schmelzwasser abfließt.
Wasser, das in den Boden eindringt, fließt nach unten, bis es auf undurchlässiges Gestein trifft (grau dargestellt), und wandert dann seitlich. Die Stellen, an denen sich Wasser seitlich bewegt, werden als „Grundwasserleiter“ bezeichnet. Das Grundwasser kehrt durch diese Grundwasserleiter (Pfeile) an die Oberfläche zurück, die sich in Seen, Flüsse und Ozeane entleeren. Unter besonderen Umständen kann Grundwasser in artesischen Brunnen sogar nach oben fließen. Der Grundwasserfluss ist viel langsamer als der Abfluss,wobei die Geschwindigkeiten normalerweise in Zentimetern pro Tag, Metern pro Jahr oder sogar Zentimetern pro Jahr gemessen werden.