A）土にしみ込んで、ゆっくりと地下水になる

山や大地に降った雨の多くの部分は土壌にしみこんで吸収されます。地上にもっとも近い部分には落ち葉や生物の死骸、微生物などで形成された土の層があり、そこを通ると岩石の微粒でできた層になり、その下にはその土地を形成する母岩の岩盤があります。

地下水は、砂や砂利のような水を通しやすい地層（帯水層）にとどまって蓄えられていたり、地中の岩の間にある空間に蓄えられたりしています。地下水は、地球上の淡水の約30％を占めるほど存在量が多く、地盤を構成する要素にもなっています。

帯水層は地下水で満たされた地層であり、地下水の流れる経路にもなっています。地下水の取水対象となる、重要な地層です。地下水が浸透するスピードは、非常に水をとおしやすい砂礫の層で、およそ1秒間に0.1センチメートル。ごく細かい砂の層では1秒に0.01ミリメートル、更に水を通しにくい粘土の層ではその100分の1のスピードでしか浸透していきません。

また、地下水の流速を決める要素として動水勾配と呼ばれるものがあります。これは単にその地形の勾配を意味するのではなく、ある状態で存在している地下水の密度、圧力、高度などの要因から成るものです。例えば扇状地にある、水の通しやすい砂礫層にある地下水であれば、動水勾配は地表の勾配とほぼ同じとみなせるといいます。それをもとに、この扇状地の勾配を、自転車で登るのがちょっときついくらいの100分の1とすると、この地層を通る地下水の速度は、一年におよそ300mとなります。

このように地下水が地層を通過する時間はたいへん長く、地下に浸透するに従って接触する岩石を溶かし、その土地ならではの水に変化していくのです。

地下水を見る試み「GETFLLOWS（ゲットフローズ）」

サントリーは、様々な専門家と協働で、地下の水の流れを知り、シミュレーションするためのモデリングシステム「GETFLLOWS」の開発を進めています。
夫々の環境における相応しい水の使い方や、どのような森林整備が未来の地下水のためにより良いのかなどを考えるための大きな道標となります。

B）湧水となって地表へ

地下水は地中をゆっくりと移動していきますが、地層のなかで水を通しやすい層（帯水層）を流れていきます。地層は、水を通しやすい層（帯水層）と水を通しにくい層（難透水層）が重層的に重なってできていますが、難透水層と帯水層の境目が地表に出たとき、出口を得た水は湧き出し、湧水となります。湧水の多くは崖の下から湧いていることが多いのですが、これは崖があることで落差が発生し、地下水が出口を求めてそこからあふれたからです。一度ルートと出口ができれば、水は通りやすいところを通って集まるので、より大きな流れが生じていきます。湧水は他にも扇状地の先端や、表層にできたくぼみ、谷戸の発達した丘陵地帯では切り込まれた谷の奥などに湧き出します。

また、林の中をわき水が川のように流れていたり、大木の根の近くからこんこんと水が湧いているような場所がありますが、それも木と水の共生関係がつくり出した風景といえます。

また、地下水は井戸水としてくみあげられることによっても地表へ出てきます。井戸がくみ上げる地下水は不圧地下水・被圧地下水の2種類があります。地表面から最初の難透水層より上にある地下水を不圧地下水といい、それより下に位置し、大気圧以上の圧力を持った地下水を被圧地下水といいます。

C）川や湖沼へ

土壌にしみこんだ水のうち、深い層までおりるものは、やがて地下水脈に合流します。そして地下水脈の流れにのって湖沼や川に流出します。湖沼から流れ出た水は流れをつくり、川になります。また、川の水は一部が再び伏流水として地中へ入ったり、またそれが別の場所で川に合流したりと、さまざまな出入りがあるのです。伏流水は、地中（特に川底の下）を移動する水のことです。「流水」といっても、川のように早く流れているわけではなく、地下水同様一日に1～数メートル、ゆっくりと流れています。

D）地表を流れて、やがて川へ

降った雨の一部は地表を流れてそのまま小さな流れに合流、次第に大きな流れとなって川となります。また、直接湖や沼、川に流入するものもあります。市街地に降った雨は雨水溝や下水溝に流入、やがて川へ合流するのです。