Composizione: La natura geologica del terreno determina la composizione chimica dell'acqua freatica. L'acqua è costantemente in contatto con il suolo in cui circola, in modo da determinare un equilibrio fra la composizione del terreno e quella dell'acqua: per es. l'acqua che circola in un substrato sabbioso o granitico è acida e contiene alcuni minerali. L'acqua che circola nel calcare è alcalina con forte presenza di bicarbonati. La tabella seguente confronta le caratteristiche di acqua superficiale e di acqua freatica basandosi sui principali parametri di analisi  [1].  

Alcune delle caratteristiche più tipiche dell'acqua freatica sono debole torbidità, temperatura e composizione chimica costante ed una quasi totale assenza di ossigeno. L'acqua freatica circolante può avere un'estrema variazione nella composizione in seguito a contaminazione di sostanze inquinanti e di vari contaminanti. Ancora, l'acqua freatica è spesso microbiologicamente molto pura.

Movimento: l'acqua freatica è in costante movimento, anche se il gradiente a cui si muove è generalmente più lento di quello di un corso d'acqua. L'acqua freatica scende principalmente per effetto della gravità. Può pero anche muoversi verso l'alto passando da zone ad alta-pressione a zone a pressione più bassa. La velocità di flusso dell'acqua freatica è controllata da due proprietà della roccia: porosità e permeabilità.

La porosità è la percentuale del volume di roccia che è spazio aperto (poro). Ciò determina la quantità di acqua che una roccia può contenere. In sedimenti o in rocce sedimentarie la porosità dipende dalle dimensioni e dalla forma dei grani, dal livello di assortimento, e dal grado di cementazione. Una bassa porosità implica solitamente bassa permeabilità, ma un'alta porosità non implica necessariamente un'alta permeabilità. È possibile avere una roccia altamente porosa con poche o nessuna interconnessione fra i pori. Un buon esempio di roccia con alta porosità e bassa permeabilità è la roccia vulcanica vescicolare, in cui le bolle che prima contenevano gas danno un'alta porosità alla roccia, ma dal momento che tali fori non sono collegati tra loro la roccia ha una bassa permeabilità [2].

Scarichi e velocità:

La velocità a cui l'acqua freatica si muove nella zona satura dipende dalla permeabilità della roccia e dal gradiente idraulico. Il gradiente idraulico è definito come la differenza di altezza idrica diviso per la distanza fra due punti sulla tavola d'acqua. LA velocità, V, è quindi:

                V = K(h₂ - h₁)/L                    

dove K e' il coefficiente di permeabilità. Se moltiplichiamo l'espressione precedente per l'area, A, attraverso la quale l'acqua si muove troviamo l'espressione della portata di scarico Q (Legge di Darcy).

Q = AK(h₂ - h₁)/L.

Sorgenti e pozzi: una sorgente è una zona sulla superficie della terra in cui la tavola d'acqua interseca la superficie e l'acqua scorre fuori sul terreno. Le sorgenti si formano quando una roccia impermeabile interseca una roccia permeabile contenente acqua freatica (acquifero). La nascita di una sorgente è strettamente collegata alla geologia della zona. Se uno strato impermeabile di roccia, come un giacimento d'argilla, sta alla base di uno strato di terreno saturo o di una roccia, una linea di sorgente tenderà a formarsi su un pendio in cui affiorano strati di argilla. Le rocce eruttive ad esempio sono impermeabili all'acqua, tuttavia sono spesso estesamente fratturate e le sorgenti si formano comunemente dove tali fratture vengono in superficie. Le fratture nel calcare sono spesso allargate dall'azione di dissoluzione dell'acqua freatica, formando piccole scanalature sotterranee e caverne. Un pozzo artificiale è formato da un foro scavato o perforato abbastanza in profondità da intersecare la tavola d'acqua. Se il pozzo è scavato sotto la tavola d'acqua, l'acqua riempie lo spazio all'aperto al livello della tavola d'acqua e può essere estratta. Un pozzo artesiano è un pozzo perforato in profondità attraverso il quale l'acqua in pressione è forzata verso l'alto. Le condizioni geologiche necessarie alla formazione di un pozzo artesiano sono un acquifero inquinato frapposto tra strati impermeabili di roccia. L'acqua entra dal confine dell'acquifero più elevato e filtra verso il basso. L'acqua contenuta in questi spazi è sotto pressione a causa del peso d'acqua contenuta nella parte di acquifero al di sopra di essa. Se un pozzo è perforato dalla superficie del terreno attraverso lo strato impermeabile sovrastante l'acquifero, tale pressione indurrà l'acqua del pozzo ad aumentare. Nelle zone in cui l'invalidazione dell'acquifero è abbastanza alta, la pressione guide l'acqua sopra il livello del suolo in una spettacolare e permanente fontana.
 

Sorgente [2]

Pozzo [2]