Este livro enfatiza a necessidade de os cientistas de águas subterrâneas terem uma compreensão sólida da ocorrência e do comportamento das águas subterrâneas em uma variedade de condições e configurações. O conhecimento de como os meios porosos armazenam, produzem e transmitem água e os fatores que controlam as taxas e direções do fluxo de água subterrânea são destacados. Oito Caixas apresentam uma discussão mais detalhada dos conceitos introduzidos no texto principal. Dezesseis exercícios e suas soluções também são fornecidos.
A água subterrânea é a água encontrada abaixo do lençol freático na zona de saturação dentro dos poros e rachaduras de uma ampla variedade de materiais terrestres. A ocorrência de água subterrânea em material poroso é descrita em termos de porosidade total, porosidade efetiva, taxa de vazios, teor de umidade volumétrica, rendimento específico e retenção específica. O espaço poroso interconectado fornece armazenamento e transmissão de água subterrânea.
O movimento das águas subterrâneas é descrito pela Lei de Darcy, que afirma que a descarga das águas subterrâneas é diretamente proporcional à área saturada perpendicular à direção do fluxo, ao gradiente hidráulico e à capacidade de transmissão (condutividade hidráulica) do material terrestre. As taxas e direções do fluxo de água subterrânea são controladas por: forças sobre a água dentro dos espaços porosos e fraturas; cabeçotes hidráulicos; e a condutividade hidráulica dos materiais terrestres.
Aquíferos não confinados, empoleirados e confinados são sistemas de águas subterrâneas que fornecem água subterrânea para o abastecimento de água. As propriedades dos aquíferos são descritas pela transmissividade e armazenamento. Além das zonas que transmitem livremente as águas subterrâneas, alguns materiais inibem o fluxo e são descritos como unidades confinantes, leitos com vazamento e aquitardes.
As condições de fluxo de água subterrânea podem ser descritas usando equações gerais chamadas equações governantes. Essas equações diferenciais parciais são derivadas e as condições que elas descrevem são apresentadas. O fluxo em materiais terrestres onde as propriedades de transmissão variam em cada ponto e local são descritos por equações que representam condições anisotrópicas e heterogêneas. Quando valores constantes de condutividade hidráulica são representativos de materiais terrestres, são usadas equações homogêneas anisotrópicas ou homogêneas isotrópicas.
As equações de fluxo de água subterrânea são aplicadas a configurações simples de água subterrânea usando condições de contorno prescritas. A aplicação das equações governantes em modelos numéricos mais complexos também é discutida.
Os princípios usados para medir a carga de água subterrânea no campo, atribuir condições de contorno físicas e hidráulicas e determinar as direções do fluxo de água subterrânea em configurações hidrogeológicas uniformes e heterogêneas são apresentados.
Os estudos de caso examinam o fluxo em: um sistema regional de águas subterrâneas, um aquífero confinado usado para abastecimento municipal de água e um sistema local associado à contaminação de águas subterrâneas de uma fundição.