الهيدروجيولوجيا

الخزان الجوفي هو طبقة صخرية حاملة للماء، أو طبقة من الرواسب غير المتماسكة، تُنتج كمية من الماء قابلة للاستخدام في البئر أو النبع. ويمكن أن تكون الخزانات الجوفية غير محصورة، حيث يُحدد سطحها بمستوى الماء الجوفي ، أو محصورة، حيث تقع الخزانات الجوفية أسفل طبقة عازلة. ^{[ 5 ]}

تتحكم ثلاثة جوانب في طبيعة الخزانات الجوفية: الطبقات الجيولوجية ، والتركيب الصخري ، والتكوينات والرواسب الجيولوجية. تُحدد الطبقات الجيولوجية عمر وشكل التكوينات المختلفة التي تُشكل الخزان الجوفي. أما التركيب الصخري فيشير إلى المكونات الفيزيائية للخزان الجوفي، مثل التركيب المعدني وحجم الحبيبات. بينما تُمثل السمات البنيوية العناصر الناتجة عن التشوهات التي تحدث بعد الترسيب، مثل الشقوق والطيات. يُعد فهم هذه الجوانب أساسيًا لفهم كيفية تكوّن الخزان الجوفي وكيف يُمكن للمختصين استخدامه في هندسة المياه الجوفية. ^{[ 6 ]}

تؤدي الاختلافات في الضغط الهيدروليكي ( h ) إلى انتقال الماء من مكان إلى آخر؛ حيث يتدفق الماء من المناطق ذات الضغط الهيدروليكي المرتفع إلى المناطق ذات الضغط الهيدروليكي المنخفض. يتكون الضغط الهيدروليكي من ضغط الماء ( ψ ) وارتفاع الماء ( z ). يُعرف تدرج الضغط الهيدروليكي بأنه التغير في الضغط الهيدروليكي لكل وحدة طول من مسار التدفق، ويظهر في قانون دارسي على أنه يتناسب طرديًا مع معدل التدفق.

يُعدّ الضغط الهيدروليكي خاصية قابلة للقياس المباشر، ويمكن أن يأخذ أي قيمة (بسبب وجود مرجع اختياري في معامل z )؛ ويمكن قياس ψ باستخدام محوّل ضغط (قد تكون هذه القيمة سالبة، مثلاً، في حالة السحب، ولكنها موجبة في طبقات المياه الجوفية المشبعة)، ويمكن قياس z نسبةً إلى مرجع مُحدد (عادةً ما يكون أعلى غلاف البئر ). في الآبار التي تستخرج المياه من طبقات المياه الجوفية غير المحصورة، يُستخدم مستوى الماء في البئر كمؤشر للضغط الهيدروليكي، بافتراض عدم وجود تدرج رأسي في الضغط. غالبًا ما تكون التغيرات في الضغط الهيدروليكي مع مرور الوقت هي المطلوبة فقط، لذا يمكن إهمال معامل الارتفاع الثابت ( Δh = Δψ ).

يُطلق على سجل الضغط الهيدروليكي بمرور الوقت في البئر اسم الرسم البياني الهيدروليكي ، أو تسمى التغيرات في الضغط الهيدروليكي المسجلة أثناء ضخ البئر في الاختبار بالانخفاض .

المسامية ( n ) خاصية قابلة للقياس المباشر للخزان الجوفي؛ وهي نسبة بين 0 و1 تشير إلى مقدار الفراغات بين جزيئات التربة غير المتماسكة أو داخل الصخور المتشققة. عادةً، تتحرك غالبية المياه الجوفية (وأي مواد مذابة فيها) عبر المسامية المتاحة للتدفق (والتي تُسمى أحيانًا المسامية الفعالة ). أما النفاذية فهي تعبير عن ترابط المسامات. على سبيل المثال، قد تتمتع وحدة صخرية غير متشققة بمسامية عالية (تحتوي على العديد من الثقوب بين حبيباتها المكونة لها)، ولكن بنفاذية منخفضة (لا توجد أي مسام متصلة). ومن الأمثلة على هذه الظاهرة حجر الخفاف ، الذي قد يُشكل خزانًا جوفيًا ضعيفًا عندما يكون غير متصدع.

لا تؤثر المسامية بشكل مباشر على توزيع الضغط الهيدروليكي في طبقة المياه الجوفية، ولكن لها تأثير قوي للغاية على هجرة الملوثات الذائبة، لأنها تؤثر على سرعات تدفق المياه الجوفية من خلال علاقة عكسية.

يُطبق قانون دارسي بشكل شائع لدراسة حركة الماء، أو السوائل الأخرى عبر الوسائط المسامية، ويشكل الأساس للعديد من التحليلات الهيدروجيولوجية.

يُعدّ محتوى الماء ( θ ) خاصية قابلة للقياس المباشر؛ فهو يُمثّل نسبة الصخر الكلية المملوءة بالماء السائل. وهذه النسبة تتراوح بين 0 و1، ولكن يجب أن تكون أقل من أو تساوي المسامية الكلية.

يُعد محتوى الماء مهمًا جدًا في هيدرولوجيا منطقة التهوية ، حيث تكون الموصلية الهيدروليكية دالة غير خطية بشدة لمحتوى الماء؛ وهذا يعقد حل معادلة تدفق المياه الجوفية غير المشبعة.

الموصلية الهيدروليكية ( K ) هي سهولة حركة السائل (عادةً الماء) عبر المسام أو شبكة الشقوق. أما النفاذية فهي حاصل ضرب الموصلية الهيدروليكية في سمك طبقة المياه الجوفية (وتُستخدم عادةً كمؤشر على قدرة طبقة المياه الجوفية على توصيل المياه إلى البئر).

يُعدّ كلٌّ من التخزين النوعي ( S _{_s} ) ومكافئه المُتكامل مع العمق، وهو معامل التخزين ( S = S_{_s}b )، من الخصائص غير المباشرة للخزان الجوفي (لا يُمكن قياسهما مباشرةً)؛ إذ يُشيران إلى كمية المياه الجوفية المُتحررة من التخزين نتيجةً لانخفاض الضغط بمقدار وحدة واحدة في خزان جوفي محصور. وهما عبارة عن كسور تتراوح قيمتها بين 0 و1.

المردود النوعي ( Sy ₎ هو نسبة بين 0 و1 ( _{حيث Sy} ≤ المسامية)، ويشير إلى كمية المياه المنطلقة نتيجةً لانخفاض منسوب المياه الجوفية في طبقة مياه جوفية غير محصورة. قيمة المردود النوعي أقل من قيمة المسامية لأن بعض الماء يبقى في الوسط حتى بعد التصريف بفعل قوى التجاذب بين الجزيئات. غالبًا ما تُستخدم المسامية، _{أو المسامية الفعالة ،} كحد أعلى للمردود النوعي. عادةً ما يكون Sy أكبر بكثير من Ss .

تُعنى دراسة الهيدروجيولوجيا في مناطق الصدوع بدراسة كيفية تأثير الصخور المشوهة هشًا على تدفق السوائل في بيئات صخرية مختلفة ، مثل الصخور الفتاتية والنارية والكربوناتية . ويمكن تسهيل أو إعاقة حركة السوائل، التي تُقاس بالنفاذية ، بوجود منطقة صدع . ^{[ 7 ]} ويعود ذلك إلى أن آليات مختلفة وأنواعًا مختلفة من الصخور المشوهة تُغير المسامية، وبالتالي النفاذية، داخل منطقة الصدع. وتشمل السوائل المعنية عادةً المياه الجوفية (المياه العذبة والمالحة) والهيدروكربونات (النفط والغاز). ^{[ 8 ]} وتُعد منطقة الصدع منطقة ضعف تُسهم في زيادة سُمك منطقة التجوية، وبالتالي تُساعد في تغذية المياه الجوفية. ^{[ 9 ]} وإلى جانب الصدوع ، تُسهل الشقوق والتورقات أيضًا تدفق المياه الجوفية، لا سيما في التضاريس الصخرية الصلبة . ^{[ 9 ]}

غالبًا ما نهتم بكيفية نقل المياه الجوفية المتدفقة للملوثات الذائبة (وهو فرع من فروع علم المياه الجوفية الملوثة). يمكن نقل الملوثات، سواء كانت من صنع الإنسان (مثل مشتقات البترول ، والنترات ، والكروم ، أو النويدات المشعة ) أو طبيعية (مثل الزرنيخ ، والملوحة )، عبر ثلاث آليات رئيسية: الحمل (النقل على طول اتجاه التدفق الرئيسي بسرعة التسرب)، والانتشار (هجرة الملوث من مناطق التركيز العالي إلى مناطق التركيز المنخفض)، والتشتت الهيدروديناميكي (نتيجةً لعدم التجانس على المستوى الميكروسكوبي في الوسط المسامي وعدم انتظام توزيع السرعة بالنسبة لسرعة التسرب). ^{[ 10 ]} بالإضافة إلى ضرورة فهم اتجاه تدفق المياه الجوفية، استنادًا إلى الخصائص الهيدرولوجية الأخرى المذكورة أعلاه، توجد خصائص إضافية للخزان الجوفي تؤثر على كيفية انتقال الملوثات الذائبة مع المياه الجوفية.

كان هنري دارسي عالماً فرنسياً أسهم في تطوير فهمنا لتدفق السوائل عبر المواد المسامية. أجرى دارسي تجارب لدراسة حركة السوائل عبر أعمدة رملية، وأدت هذه التجارب إلى وضع قانون دارسي الذي يصف تدفق السوائل عبر وسط ذي مسامية عالية. يُعتبر عمل دارسي بدايةً لعلم الهيدروجيولوجيا الكمي. ^{[ 12 ]}

كان أوسكار إدوارد مينزر عالمًا أمريكيًا يُطلق عليه غالبًا لقب "أبو علم المياه الجوفية الحديث". وقد قام بتوحيد المصطلحات الأساسية في هذا المجال، بالإضافة إلى تحديد المبادئ المتعلقة بوجود المياه الجوفية وحركتها وتصريفها. وأثبت أن تدفق المياه يخضع لقانون دارسي. كما اقترح استخدام الطرق الجيوفيزيائية وأجهزة التسجيل في الآبار، بالإضافة إلى إجراء اختبارات الضخ لجمع معلومات كمية حول خصائص طبقات المياه الجوفية. وسلط مينزر الضوء أيضًا على أهمية دراسة الجيوكيمياء المائية، فضلًا عن تأثير مستويات الملوحة العالية في طبقات المياه الجوفية. ^{[ 13 ]}

قانون دارسي هو معادلة تأسيسية ، تم اشتقاقها تجريبياً بواسطة هنري دارسي في عام 1856، والتي تنص على أن كمية المياه الجوفية المتدفقة عبر جزء معين من طبقة المياه الجوفية تتناسب مع مساحة المقطع العرضي للتدفق، والتدرج الهيدروليكي ، والتوصيل الهيدروليكي .

تصف معادلة تدفق المياه الجوفية، في صورتها العامة، حركة المياه الجوفية في وسط مسامي (الخزانات الجوفية والطبقات الكتيمة). تُعرف هذه المعادلة في الرياضيات باسم معادلة الانتشار ، ولها العديد من النظائر في مجالات أخرى. وقد استُعيرت أو عُدّلت العديد من حلول مسائل تدفق المياه الجوفية من حلول موجودة لانتقال الحرارة .

غالباً ما تُشتق هذه المعادلة من أساس فيزيائي باستخدام قانون دارسي وقانون حفظ الكتلة لحجم تحكم صغير. وتُستخدم هذه المعادلة عادةً للتنبؤ بتدفق السوائل إلى الآبار ذات التناظر الشعاعي، لذا تُحل معادلة التدفق عادةً باستخدام الإحداثيات القطبية أو الأسطوانية .

تُعد معادلة ثيس واحدة من أكثر الحلول استخدامًا وأساسية لمعادلة تدفق المياه الجوفية؛ ويمكن استخدامها للتنبؤ بالتطور العابر للضغط بسبب تأثيرات ضخ بئر واحد أو عدد من آبار الضخ.

معادلة ثيم هي حل لمعادلة تدفق المياه الجوفية في حالة الاستقرار (معادلة لابلاس) لتدفق المياه إلى البئر. ونادراً ما يتحقق الاستقرار الحقيقي في الواقع إلا في حال وجود مصادر مياه كبيرة قريبة (نهر أو بحيرة).

تُستخدم المعادلتان المذكورتان أعلاه في اختبارات الخزان الجوفي (اختبارات الضخ).

معادلة هوغهاودت هي معادلة تدفق المياه الجوفية تُطبق على تصريف المياه الجوفية عبر الأنابيب أو المصارف أو الخنادق. ^{[ 14 ]} وهناك طريقة بديلة لتصريف المياه الجوفية وهي التصريف عبر الآبار، والتي تتوفر لها أيضًا معادلات تدفق المياه الجوفية. ^{[ 15 ]}

تستخدم الطرق التحليلية عادةً بنية الرياضيات للوصول إلى حل بسيط وأنيق، لكن الاشتقاق المطلوب لجميع أشكال المجال باستثناء أبسطها قد يكون معقدًا للغاية (يتضمن إحداثيات غير قياسية ، وتحويلات متطابقة ، وما إلى ذلك). وعادةً ما تكون الحلول التحليلية مجرد معادلة تُعطي إجابة سريعة بناءً على بعض المعاملات الأساسية. تُعد معادلة ثيس حلاً تحليليًا بسيطًا (وإن كان مفيدًا للغاية) لتدفق المياه الجوفية ومستواها حول آبار الضخ أو الحقن، وتُستخدم عادةً لتحليل نتائج اختبار الخزان الجوفي أو اختبار الضغط .

يُعدّ موضوع الطرق العددية واسع النطاق، وله فوائد جمّة في معظم مجالات الهندسة والعلوم عمومًا. وقد وُجدت هذه الطرق قبل ظهور الحواسيب بفترة طويلة (ففي عشرينيات القرن الماضي، طوّر ريتشاردسون بعضًا من مخططات الفروق المحدودة التي لا تزال تُستخدم حتى اليوم، ولكنها كانت تُحسب يدويًا باستخدام الورق والقلم، على يد "حاسبين" بشريين). إلا أنها اكتسبت أهمية بالغة بفضل توفر الحواسيب الشخصية السريعة والرخيصة . فيما يلي عرضٌ موجز لأهم الطرق العددية المستخدمة في علم المياه الجوفية، وبعض مبادئها الأساسية، والتي ستُناقش بتفصيل أكبر في مقال نموذج المياه الجوفية .

توجد فئتان رئيسيتان من الطرق العددية: الطرق الشبكية أو المتقطعة، والطرق غير الشبكية أو غير المعتمدة على الشبكة. في طريقة الفروق المحدودة الشائعة وطريقة العناصر المحدودة (FEM)، يتم تقسيم المجال بالكامل إلى شبكة من العناصر الصغيرة. أما طريقة العناصر التحليلية (AEM) وطريقة معادلة التكامل الحدودي (BIEM - والتي تُسمى أحيانًا BEM أو طريقة العناصر الحدودية) فتعتمدان على التقطيع عند الحدود أو على طول عناصر التدفق (مثل مصارف الخطوط، ومصادر المساحة، وما إلى ذلك)، بينما يكون الجزء الأكبر من المجال غير معتمد على الشبكة.

يُعدّ تصميم وبناء آبار المياه من أهم جوانب هندسة المياه الجوفية والهيدروجيولوجيا. فالتصميم والبناء السليمان ضروريان للحفاظ على صحة المياه الجوفية وسلامة السكان الذين سيستخدمون البئر. ومن العوامل التي يجب مراعاتها في تصميم البئر ما يلي:

• طبقة مياه جوفية موثوقة، توفر إمدادًا مستمرًا بالمياه
• جودة المياه الجوفية المتاحة
• كيفية مراقبة البئر
• تكاليف تشغيل البئر
• العائد المتوقع للبئر
• أي حفر مسبق في طبقة المياه الجوفية ^{[ 23 ]}

هناك خمسة مجالات رئيسية يجب مراعاتها عند التخطيط لإنشاء بئر مياه جديد، بالإضافة إلى العوامل المذكورة أعلاه. وهي:

• ملاءمة طبقة المياه الجوفية
• اعتبارات التصميم الجيد
• طرق حفر الآبار
• تصميم وتطوير شاشات الآبار
• اختبار الآبار" ^{[ 24 ]}

تبدأ دراسة مدى ملاءمة الخزان الجوفي بتحديد المواقع المحتملة للبئر باستخدام تقارير هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، وسجلات الآبار، والمقاطع العرضية للخزان. ينبغي استخدام هذه المعلومات لتحديد خصائص الخزان، مثل العمق، والسماكة، والنفاذية، وإنتاجية البئر. في هذه المرحلة، يجب أيضًا تحديد جودة المياه في الخزان، وإجراء فحص للتأكد من خلوها من الملوثات. ^{[ 24 ]}

بعد تحديد عوامل مثل العمق وإنتاجية البئر، يجب وضع تصميم البئر ومنهجية الحفر. ويتم اختيار طريقة الحفر بناءً على "ظروف التربة، وعمق البئر، والتصميم، والتكاليف". ^{[ 24 ]} في هذه المرحلة، يتم إعداد تقديرات التكاليف، وتعديل الخطط لتلبية متطلبات الميزانية.

تشمل الأجزاء المهمة للبئر موانع التسرب، والأغلفة أو البطانات، وأحذية الدفع، ومجموعات مصافي البئر، وحشوة الرمل أو الحصى (اختياري). يضمن كل مكون من هذه المكونات أن البئر يسحب الماء من طبقة مياه جوفية واحدة فقط، ولا يحدث أي تسرب في أي مرحلة من مراحل العملية. ^{[ 24 ]}

توجد عدة طرق للحفر يمكن استخدامها عند إنشاء بئر مياه، منها: الحفر بالكابل، والحفر الدوراني الهوائي، والحفر الدوراني الطيني، والحفر الدوراني المزدوج ذو الدوران العكسي المغمور. ^{[ 24 ]} يُعد الحفر بالكابل غير مكلف ويمكن استخدامه لجميع أنواع الآبار، ولكنه يتطلب فحصًا مستمرًا للمحاذاة، كما أنه بطيء في معدل التقدم. وهو ليس تقنية حفر فعالة للتكوينات المتماسكة، ولكنه يوفر مساحة حفر صغيرة. أما الحفر الدوراني الهوائي فهو فعال من حيث التكلفة ويعمل بشكل جيد مع التكوينات المتماسكة، ويتميز بسرعة التقدم، ولكنه غير مناسب للآبار ذات الأقطار الكبيرة. ويُعد الحفر الدوراني الطيني فعالًا من حيث التكلفة، خاصةً للآبار العميقة، حيث يحافظ على محاذاة جيدة، ولكنه يتطلب مساحة حفر أكبر، ويتميز بسرعة التقدم العالية. أما الحفر الدوراني المزدوج ذو الدوران العكسي المغمور فهو أغلى ثمنًا، ولكنه مناسب لتصميمات الآبار الكبيرة، ويتميز بتعدد استخداماته وحفاظه على المحاذاة، بالإضافة إلى سرعة التقدم العالية. ^{[ 24 ]}

تضمن مصافي الآبار وصول الماء فقط إلى السطح، بينما تبقى الرواسب تحت سطح الأرض. تُوضع المصافي على طول بئر الضخ لتصفية الرواسب أثناء ضخ الماء نحو السطح. قد يتأثر تصميم المصافي بطبيعة التربة، ويمكن استخدام تصاميم الحزم الطبيعية لزيادة الكفاءة إلى أقصى حد. ^{[ 24 ]}

بعد حفر البئر، يجب إجراء اختبارات لتقييم إنتاجيتها وكفاءتها ومردودها، بالإضافة إلى تحديد تأثيراتها على طبقة المياه الجوفية. ينبغي إجراء عدة اختبارات مختلفة على البئر لاختبار جميع خصائصها ذات الصلة. ^{[ 24 ]}

يحدث تلوث المياه الجوفية عندما تتسرب سوائل أخرى إلى طبقة المياه الجوفية وتختلط بالمياه الجوفية الموجودة. تُعد المبيدات الحشرية والأسمدة والبنزين من الملوثات الشائعة لطبقات المياه الجوفية. وتُشكل خزانات التخزين تحت الأرض للمواد الكيميائية، مثل البنزين، مصادر مقلقة لتلوث المياه الجوفية. فمع تآكل هذه الخزانات، قد تتسرب محتوياتها، مما قد يُلوث المياه الجوفية المجاورة. بالنسبة للمباني غير المتصلة بنظام معالجة مياه الصرف الصحي ، يُمكن استخدام خزانات الصرف الصحي للتخلص من النفايات بطريقة آمنة. ولكن إذا لم تُبنَ خزانات الصرف الصحي أو لم تُصان بشكل صحيح، فقد تتسرب منها البكتيريا والفيروسات والمواد الكيميائية الأخرى إلى المياه الجوفية المحيطة. تُعد مكبات النفايات مصدرًا محتملاً آخر لتلوث المياه الجوفية. فعند دفن القمامة، يُمكن أن تنتقل المواد الكيميائية الضارة منها إلى المياه الجوفية المحيطة إذا كانت الطبقة الأساسية الواقية متشققة أو متضررة. كما يُمكن أن تتسرب مواد كيميائية أخرى، مثل أملاح الطرق والمواد الكيميائية المستخدمة في الحدائق والمزارع، إلى الخزانات المحلية، ومن ثم إلى طبقات المياه الجوفية. ومع مرور المياه بدورة المياه، يُمكن أن تُلوثها الملوثات الموجودة في الغلاف الجوي. ويمكن أن تتسرب هذه المياه أيضاً إلى المياه الجوفية. ^{[ 25 ]}

شهدت تقنيات رسم الخرائط الطبوغرافية تطورات جديدة لتحسين الاستدامة. فقد تم تحديث هذه التقنيات لتشمل الرادار، القادر على اختراق الأرض لتحديد المناطق التي تحتاج إلى تحسين. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام البيانات المُجمعة من الخرائط في عمليات حسابية واسعة النطاق لتعزيز فهمنا لخزانات المياه الجوفية في السنوات الأخيرة. وقد أتاح ذلك إمكانية وضع نماذج معقدة ومخصصة لدورة المياه، مما ساهم في جعل مفهوم استدامة المياه الجوفية أكثر ملاءمةً للحالات المختلفة. ^{[ 31 ]}

أدت التطورات التكنولوجية إلى تحسين رسم الخرائط الطبوغرافية، ورفعت من جودة محاكاة الغلاف الصخري، والغلاف المائي، والغلاف الحيوي، والغلاف الجوي. تُعدّ هذه المحاكاة مفيدةً بحد ذاتها، ولكن عند استخدامها مجتمعةً، فإنها تُسهم في تقديم تنبؤات أكثر دقةً حول استدامة منطقة ما في المستقبل، والتغييرات التي يُمكن إجراؤها لضمان استقرارها. ما كان ذلك ليتحقق لولا التقدم التكنولوجي. ومع استمرار التطور التكنولوجي، ستزداد دقة المحاكاة، مما يُتيح إجراء دراسات ومشاريع أكثر تعقيدًا في هندسة المياه الجوفية. ^{[ 31 ]}

مع استمرار النمو السكاني، بدأت المناطق التي كانت تستخدم المياه الجوفية بمعدل مستدام تواجه تحديات تتعلق بالاستدامة في المستقبل. لم يُؤخذ في الاعتبار حجم السكان الحالي في المدن الكبرى عند دراسة استدامة طبقات المياه الجوفية على المدى الطويل. وقد بدأت هذه الكثافة السكانية العالية تُشكل ضغطًا على إمدادات المياه الجوفية، مما استدعى وضع سياسات جديدة في بعض المناطق الحضرية، تُعرف بالإدارة الاستباقية لاستخدام الأراضي، حيث يمكن للمدن اتخاذ إجراءات استباقية للحفاظ على المياه الجوفية.

في البرازيل، تسبب الاكتظاظ السكاني في انخفاض منسوب المياه التي توفرها البلديات. ونظرًا لنقص المياه، بدأ السكان بحفر آبار ضمن النطاق الذي تغطيه شبكة المياه البلدية عادةً. كان هذا حلاً مناسبًا للفئات الميسورة، ولكنه ترك شريحة كبيرة من السكان الأقل حظًا دون الحصول على المياه. ولهذا السبب، وُضعت سياسة بلدية جديدة لحفر الآبار لمساعدة من لا يستطيعون تحمل تكلفة حفر آبارهم الخاصة. وبما أن المدينة هي المسؤولة عن حفر الآبار الجديدة، فإنها تستطيع التخطيط بشكل أفضل لاستدامة المياه الجوفية في المنطقة مستقبلًا، من خلال تحديد مواقع الآبار بعناية ومراعاة النمو السكاني. ^{[ 32 ]}

في الولايات المتحدة ، يأتي 51% من مياه الشرب من مصادر المياه الجوفية. ويعتمد حوالي 99% من سكان الريف على المياه الجوفية. إضافةً إلى ذلك، يُستخدم 64% من إجمالي المياه الجوفية في البلاد للري، ويُستخدم جزء منها في العمليات الصناعية وتغذية البحيرات والأنهار. في عام 2010، كان 22% من المياه العذبة المستخدمة في الولايات المتحدة من المياه الجوفية، بينما جاء 78% المتبقية من المياه السطحية. وتُعد المياه الجوفية ذات أهمية بالغة لبعض الولايات التي لا تتوفر فيها مصادر المياه العذبة. ويُستخدم معظم المياه الجوفية العذبة (65%) للري، بينما يُستخدم 21% المتبقية للأغراض العامة، وخاصةً مياه الشرب. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

• فيتس، سي. آر. (2010). "نمذجة أنظمة الخزانات الجوفية باستخدام العناصر التحليلية والمجالات الفرعية". بحوث موارد المياه . 46 (7) 2009WR008331. رمز Bibcode : 2010WRR....46.7521F . doi : 10.1029/2009WR008331 . S2CID 130977774 .