Ethvert samfunds vigtigste behov er en pålidelig forsyning af drikkevand - ca. 2 1 pr. person om dagen. I industrialiserede samfund kan mængden nå op på over 2000 1 pr. person, hvoraf det meste bruges i landbrug og industri. På grund af befolkningstilvæksten og den højere hygiejniske standard udgør forsyningen af tilstrækkeligt rent vand et større problem end forsyningen af alle andre ressourcer.

Jorden er en meget vandrig planet, men kun en lille del af vandet kan uden videre anvendes. Mindre end en milliontedel af overfladevandet er ferskvand i vandløb og floder. En titusindedel af over-fladevandet findes i søer, og 80 % af dette findes i kun ca. 40 søer, som fx De store Søer i Nordamerika. Mere end 20 millioner km3 er bundet i ismasser.

Ikke al regn eller sne bliver til overfladevand. Noget opfanges af plantevæksten, og noget synker ned i jorden. Afhængig af temperatur, luftfugtighed og vindhastighed fordamper en vis mængde tilbage til atmosfæren eller transpireres af planter. Den vandmængde, der herved går tabt, overstiger nedbøren i tørre områder. I fugtige områder er floderne meget effektive til at lede den resterende nedbør ud i havet. Men de er upålidelige som vandforsyning i områder uden konstant høje nedbørsmængder. Man er nødt til at styre floderne ved at anlægge dæmninger og kanaler, som stopper dem og leder dem hen, hvor der er behov for det. Anlæggelse af dæmninger udgør i sig selv et geologisk problem og kan endog fremkalde jordskælv. Men på trods af denne risiko er dæmninger en vigtig del af løsningen på vandmangelen. En anden løsning er at udvinde vand, som ligger dybt under overfladen.

Underjordisk vandopstuvning begynder med gennemsivning fra overfladen. Når vandet først er under overfladen, er det beskyttet mod fordampning og bevæger sig langsomt. Meget af det fanges i fælder. Grundvand udgør efter oceanerne det næststørste vandforråd, men dybt nede bliver det varmt nok til at opløse salte, og derfor er kun ca. 8 % anvendeligt. Den mængde regnvand, som siver gennem bjergarterne, afhænger af topografi, plantevækst, bjergarten og jordbundens gennemtrængelighed, samt den tid, der er til rådighed. Tunge regnskyl mætter jordbunden med vand og giver overflade-afstrømning. Derfor er spredte byger bedre til at genopbygge grundvandet. Stejle, bevoksede skråninger er ikke effektive til at holde på vand, så ironisk nok har flade ørkener med ringe nedbør den største evne til at opsuge vand.

Grundvandets bevægelighed bestemmes af gennemtrængeligheden, og mængden styres af porøsiteten - forholdet mellem hulrum og fast materiale i en bjergart. Et vandførende lag er en bjergart, som både kan oplagre vand og tillade strømning. Et vandstandsende lag kan være meget vådt, men vil ikke tillade gennemstrømning. De bedste vandførende lag er dårligt cementerede sandsten og kalksten, hvis svage punkter er blevet udvidet af opløsningen, samt somme tider opsprækkede og brudte krystalline bjergarter. Vand-standsende lag er normalt lersten eller bjergarter dannet ved krystallisering. Grundvandsspejlet er det niveau, hvori grundvandet står i borehuller.

Et geologisk lag, som er blottet ved overfladen, kan kun levere vand fra pumpede brønde, der går igennem grundvandsspejlet. Der, hvor grundvandsspejlet skærer siden af en dal, forekommer almindelige kilder, som kan tømmes i tørt vejr, når grundvands-spejlet sænkes. Hvis et uigennemtrængeligt lag ligger under det vandførende, skubbes grundvandsspejlet højere op end det normalt ville være, og der opstår kilder ved overfladen. Forkastninger kan forskyde vandstandsende lag imod vandførende og derved danne en række kilder langs forkastningen.

Vandførende lag, som hælder under overfladen og omgives af vandstandsende lag, indeholder vand under tryk. Trykket afhænger af grundvandets dybde og relative niveauer og afspejles i den højde, vandet stiger til i brønde. Der, hvor grundvandsspejlet er højere end jordoverfladen, bringer dybe brønde overtryksvandet direkte op til overfladen. Vand, der er under artesisk tryk, forekommer i såkaldte synkline eller forkastede bassiner. De danner oaser i ørkenen, hvor vandtrykket i bjergene fremkalder kilder, når de vandførende lag er foldet op til overfladen. Lignende fjerntransport af vand kan være styret af større forkastninger. De forårsager opsprækninger af grundfjeldet og danner en underjordisk kanal fra områder med større mængder nedbør. Forkastningerne optræder generelt som lige linier og ses tydeligt på satellitbilleder.