定義
三種不同的含水土層幾乎所有的含水層都不是河流。由於水在含水層岩或含水層沉澱物的孔隙中緩慢流動，唯一能漂浮在”河流”上的唯一的生命形式像病毒，他們足夠小到能適合通過孔隙。真正的地下河流只在遍布裂痕或破裂的孔狀岩石裡面才有，並且這種孔狀岩石已被溶解到開通了讓水能在裡面流動的快的像河流的渠道。
地面的水，要擠過岩石和沉積物的孔隙的才能流入含水層。（這種含水層的多孔隙是良好的自然淨化過濾器，因為地面的水要通過非常艱難並擠迫才能通過微小的孔隙進入，過程中地下水失去流動的能量，導致減少水頭的流動方向。在慢慢滲透如承壓含水層後，如遇到更大的孔隙空間，其通常具有較高的磁導率，產生較少的能量損失，因此，會讓水更迅速地移動，出於這個原因，在大孔隙的含水層的地下水可以迅速移動。類似玄武岩裂隙岩體含水層地下水的動作非常迅速，在這種情況下，污染物的傳播會非常的困難甚至不可能發生。
外觀狀態
每個含水層是獨一無二的，雖然有些是很相似的。含水層的邊界通常是漸變成其他含水層的，一片含水層可以是整個含水層系統的一部分。非承壓含水層的頂部是地下水位。如果一片承壓含水層與其他承壓含水層層疊，它具有至少一片隔水層在其頂部和一片隔水層在其基部。
工作原理
圖1顯示了一個例子，在較低波特納夫流域的含水層系統。該圖表示的是一個剖開的透視圖，這個系統的多個含水層，並在其垂直刻度顯示的一些細節。這個山谷里有幾種不同的含水層。在北部山谷（下方愛達荷Chubbuck和北部波卡特洛）多個承壓含水層堆放一起，由粘土製成的上下隔水層分開;愛達荷Chubbuck的市政井在含水層裂隙玄武岩東部斯內克河平原。在南部山谷（波特納夫峽紅山）的上表面的非承壓含水層經過地下水位。
在含水層中流動的水存儲每年因季節的不同而不同。地下水以每世紀增加50英尺或50英寸的速度，流過含水層（以磁導率而定）。但不管有多快或慢，水最終將解除或留在一個含水層裡面，及必須更換，補充這個含水層的水。因此，每個含水層有一個補給區和排出區。
儲存在含水層中的水的量反映著其地下水位的海拔高度。如果充水率低於自然排水率加井生產，地下水位下降，含水層的存儲將減少。一個棲息在含水層的水位對於季節性補給量通常是高度敏感的，所以棲息含水層的水分通常在夏季或在乾旱年份減少。圖2是一個簡單的圖來表示三種不同類型的含水層：密閉承壓，非承壓和棲息狀態。補給區通常是在高海拔地區，但無論是什麼水進入含水層，如雨水，融雪，河流，水庫滲漏，或灌溉。排水區可以發生在任何地方，在圖中，排水不僅發生在泉水附近的流，在低海拔濕地，排水也能發生在水井和高海拔。
自然淨化
含水層是天然的過濾器，泥沙等顆粒（如細菌）無法進入，並為流過其區域的地下水流提供自然淨化。
像咖啡過濾器的孔隙，含水層的岩石或泥沙顆粒物淨化地下水（“咖啡渣”），但不溶解的物質（“咖啡”）。此外，和其他過濾器一樣，如果孔徑太大，如細菌的顆粒可以打通。這可能是處於裂隙岩體的含水層的一個問題。
在含水層中的粘土顆粒及其他礦物的表面也可以捕捉溶解的物質，或至少讓其慢下來，因此它們不能像水滲透穿過含水層一樣快地移動。
在非承壓含水層上方的補水區和灌區，它們的土壤天然過濾是很重要的，水在其表面可以滲過土壤到達地下水位。例如，在較低波特納夫的流域，這是南部山谷的一片保護層，（圖1）它對含水層提供天然的保護，使其免受上方化糞池系統，施用農藥和化學品意外泄漏的污染。
儘管自然淨化，地下水中的一些元素濃度高的情況下，含水層的岩石和礦物的某些元素是高濃度的。在某些情況下，如自然產生的高濃度氟離子，鈾，或砷的元素的，可能會影響人類健康。
污染原因
圖3 所示，我們日常在地球表面做的很多事情都能給含水層帶來污染。污染物通過各種自然或人為的途徑沿水從地表面流入地下水位及含水層。
例如，處置廢物，如垃圾填埋場，化糞池，往地下注入污水及雨水排水道，這些含水層中地下水的質量有一定的影響。
一般地下水的污染源在圖3中，廢水泄至構建不良的井道流入地下，繞過了土壤的自然淨化系統。在一般情況下，任何建造加速水從地表流入地下水位的流動速度的通道，都對含水層有所影響。
一些常見的非點源污染原因如過多的化肥，農藥，莊稼的增強補給品，高爾夫球場水澆地和沿道路溝渠，道路除冰化學品等。
在某些情況下，地下水位被暴露，令到其更容易受到污染物進入。
