ตามที่ได้กล่าวมาแล้วว่าชั้นหินที่ประกอบเป็นเปลือกโลกอาจจะเป็นชั้นหินอุ้มน้ำที่ดีหรือไม่ดี สามารถจ่ายน้ำออกมาเพื่อสูบน้ำใช้ได้มาก หรือน้อยแค่ไหน ขึ้นอยู่กับสภาพธรณีวิทยา พื้นฐานของชั้นหินนั้นๆ กล่าวคือ จะขึ้นอยู่กับความพรุน (porosity) และความซึมได้ (permeability) เป็นสำคัญ
ความพรุน (Porosity )
หมายถึง จำนวนช่องว่างที่มีอยู่ในหินทั้งหมด โดยคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณทั้งหมดของหินนั้น ตัวอย่างเช่น หินทรายก้อนหนึ่งมีปริมาตร 100 ลบ.นิ้ว มีช่องว่างคิดเป็น 20 ลบ.นิ้ว หินทรายก้อนนี้ก็จะมีความพรุนเท่ากับ 20เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากน้ำบาดาลเป็นน้ำที่ถูกกักเก็บหรือแทรกตัวอยู่ในช่องว่างของหินในโซนอิ่มตัว ดังนั้น ขนาดของความพรุนก็จะเป็นตัวบ่อบอกถึงจำนวนปริมาณของน้ำบาดาลที่ถูกกักเก็บอยู่ในชั้นหินอุ้มน้ำต่างๆ ตัวอย่างของค่าความพรุนในหินชนิดต่างๆแสดงไว้ในตารางที่ 1
ความพรุนของหินตะกอนจะขึ้นอยู่กับ (รูปที่ 5)
1.รูปร่างและการเรียงตัวของ rock particles
2.ความดี เลวในการคละและแยกระหว่าง rock particles เครื่องกรองน้ำ3.การเชื่อมประสานกันของ rock particles ในขณะที่เกิดและหลังการสะสมตัว
4.การละลายออกของแร่บางชนิดจากหิน โดยน้ำบาดาลที่ไหลหมุนเวียน
5.รอยแตกของหินทั้งแนวเอียงและแนวนอน
รูปที่ 5 ความสัมพันธ์ของช่องว่าง เนื้อหิน และความพรุน
(a) หินที่มีการคัดขนาดดี และมีความพรุนสูง
(b) หินที่มีการคัดขนาดเลว มีความพรุนต่ำ
(c) หินที่มีการคัดขนาดดี และเนื้อหินเป็นหินเนื้อพรุนอยู่แล้ว ความพรุนจะสูงมากขึ้น
(d) หินที่มีการคัดขนาดดี แต่มีสารละลายแร่ธาตุอื่นมาตกผลึกแทรกตามช่องว่าง ความพรุนจะลดลง
(e) หินที่มีความพรุนสูง เนื่องจากตัวของมันเป็นหินละลายน้ำได้
(f) หินที่มีความพรุน เนื่องจากรอยแตกในเนื้อหิน
ความซึมได้ (Permeability)
หมายถึง ความสามารถของชันหินอุ้มน้ำที่จะยอมให้น้ำภายใต้ความกดดันไหลผ่านไปมาได้ ดังนั้นพวกที่มีความซึมได้ต่ำจึงเป็นชั้นหินอุ้มน้ำที่เลว กล่าวคือ จะยอมปล่อยให้น้ำส่วนน้อยที่ตัวมันเองกักเก็บอยู่ออกมาใช้ประโยชน์ โดยปกติความซึมได้ของหินจะวัดด้วยอัตราความเร็วของการไหลของน้ำคิดเป็นแกลลอนต่อวัน ผ่านพื้นที่ตัดของหิน 1 ตารางหน่วย ภายใต้ความกดดันต่างกัน 1 หน่วย (unit of hydraulic gradient) ต่อระยะทาง 1 ฟุต ค่าที่วัดได้ จะเรียกว่า สัมประสิทธิ์ของความซึมได้
ความซึมได้จะมีส่วนสัมพันธ์กับขนาดการเรียงตัวและการคลุกเคล้าของ rock particles กล่าวคือ พวกที่มีขนาดใหญ่ เรียงตัวและคลุกเคล้ากันอย่างมีระเบียบจะมีความซึมได้สูงกว่าหินที่มี rock particles ขนาดเล็กและเรียงตัวกันอย่างไม่มีระเบียบ ซึ่งเป็นเหตุผลอธิบายได้ว่าทำไมชั้นหินอุ้มน้ำที่มีช่องว่างขนาดใหญ่ สามารถจ่ายน้ำได้มากกว่าพวกที่มีช่องว่างขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น ในกรณีชั้นกรวด จะให้น้ำมากกว่าชั้นทราย ทั้งๆที่ความพรุนอาจจะเท่าๆกัน หินที่ไม่ยอมให้น้ำไหลซึมผ่าน (impermeable rocks) มักจะเป็นหินที่ปราศจากช่องว่าง หรือถ้ามีก็จะเป็นช่องว่างที่ไม่ต่อเนื่องกัน หรือช่องว่างก็มีขนาดเล็กเกินไป จนน้ำที่ถูกกักเก็บหรือแทรกอยู่ถูกแรงดึงระหว่างอณู (molecular force)ของหินดึงดูดเอาไว้ ดินเหนียว (clay) หรือ หินดินดาน (shale)
การเคลื่อนที่ของน้ำบาดาลตามธรรมชาติและบริเวณบ่อน้ำบาดาล (Ground water Movements and Flow from Wells)
เนื่องจากการเคลื่อนที่ หรือการไหลของน้ำบาดาลจะอยู่ในลักษณะที่ต้องเคลื่อนที่ผ่านช่องว่างต่างๆ ซึ่งตัวมันเองแทรกหรือถูกกักเก็บอยู่ การไหลของน้ำบาดาลจึงอยู่ในลักษณะของ flow through porous media และโดยปกติอัตราการไหลจะช้ามาก ยกเว้นในพวกที่ไหลในช่องว่างขนาดใหญ่ๆ เช่น โพรง solution channel ในหินปูน เป็นต้น ทิศทางการไหลของน้ำบาดาลโดยทั่วๆไป อาจจะแสดงให้เห็นดังในรูปที่ 6
รูปที่ 6 การไหลของน้ำโดยทั่วๆไป
ทิศทางการไหลและเส้นแสดงระดับความดันของน้ำบาดาล (Ground water Flow line and equipotential lines )
เราสามารถที่จะหาทิศทางการไหลของน้ำบาดาลในบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้ ถ้าทราบระดับน้ำบาดาลตั้งแต่ 3 บ่อขึ้นไป การทราบระดับน้ำบาดาลจะทำให้เราสามารถเขียนเส้นแสดงระดับความดันในชั้นหินอุ้มน้ำ (equipotential lines) และเขียนเส้นแสดงทิศทางการไหล (Flow lines) ของน้ำบาดาลในบริเวณนั้นได้ โดยถือหลักง่ายๆ 2 ข้อ (รูปที่ 7 ) คือ เครื่องกรองน้ำราคาถูก
1.เส้นแสดงทิศทางการไหลจะตั้งฉากกับเส้นทางระดับความดันเสมอ
2.การไหลจะไหลจากบริเวณที่มีความดันสูงไปสู่บริเวณที่มีความดันต่ำ
รูปที่ 7 การประเมินระดับ ตำแหน่ง และทิศทางการไหลของน้ำบาดาลจากบ่อ 3 บ่อ