Vodonosni slojevi su vodene površine smještene pod zemljom. Mogu biti zatvoreni unutar okolne stijene, koja se naziva zatvoreni vodonosni sloj, ili postoje u sloju zasićenim vodom šljunka ili pijeska, koji se naziva neograničeni vodonosni sloj. Obje se vrste vodonosnika koriste za navodnjavanje, industrijsku primjenu i potrošnju. Pitka voda postaje cijenjeni resurs, jer se mnogi vodonosnici širom svijeta smanjuju od prekomjerne potrošnje kako se povećava globalna populacija. Nadopunjavanje vodonosnika također ovisi o složenoj interakciji klimatskih i vremenskih obrazaca.
Formiranje vodonosnog sloja
Vodonosni slojevi nastaju kada voda procuri kroz zemlju i propusne stijene dok ne dosegne sloj nepropusne stijene. Podzemna voda tada zasićuje okolnu stijenu ili pijesak, formirajući vodonosni sloj. Zatvoreni vodonosnik nastaje kad se voda pritiskom ili gravitacijom sakuplja između dva sloja nepropusne stijene. Pukotine u čvrstoj stijeni također omogućuju udruživanje vode. Neograničeni vodonosnici nastaju brže u odnosu na ograničene vodonosnike. To je zato što su u neposrednoj blizini izvora vode iz kiše, potoka ili rijeka. Suprotno tome, zatvorene vodonosne slojeve napajaju podzemne pritoke.
Okolina stijene i tla
Neograničeni vodonosnici obično su ispod glavnih vodotokova poput rijeka. Ti sustavi pružaju stalan izvor vode koja se cijedi dolje oblikujući vodonosni sloj. Slojevi samog vodonosnog sloja mogu se sastojati od poroznih stijena poput vapnenca ili pijeska i šljunka. Ne ograničeni vodonosnici zatim se filtriraju u zatvorene vodonosne sustave koji su ograničeni slojevima sitnijih i nepropusnijih materijala poput gline. Vodonosnici se mogu udružiti u pukotine bazalta i granita i na kraju zapečatiti, stvarajući zonu zatvaranja.
Kontaminacija
Neograničena vodonosna voda ima veću izloženost onečišćenju iz vanjskih izvora, poput kiše, potoka i rijeka. Voda koja prodire u neograničene vodonosne slojeve također može potjecati iz urbanih izvora, poput kanalizacijskog i odvodnog otjecanja. Kao rezultat, ti vodonosnici mogu biti izloženi većem riziku od kontaminacije bakterijama i raspadajućim organskim materijalom. Zatvoreni vodonosnici koji su zatvoreni u nepropusnoj stijeni zaštićeni su od onečišćenja.
Stopa nadopunjavanja
Stopa dopunjavanja za neograničeni vodonosnik u potpunosti ovisi o njegovoj blizini s vanjskim izvorima vode, i vrijeme potrebno za punjenje vode, što pak ovisi o tlu i pijesku dosljednost. U slučaju zatvorenih vodonosnih slojeva, dopunjavanje može potrajati dugo, jer su njegovi izvori vode podzemni sustavi koji moraju putovati na velike udaljenosti. Mnogi ograničeni vodonosnici duboko pod zemljom odavno su odsječeni od izvora dopunjavanja; kad im se jednom pristupi kao vodoopskrbi, na kraju će se iscrpiti.