地下水で満たされた地層を帯水層といい、土粒子が小さく土粒子間の狭い粘土、シルトなどの不透水層・難透水層（水を通しにくい地層）に挟まれた土粒子が大きく、土粒子間の隙間の大きい砂や礫（れき）からなる多孔質浸透性の地層をさしている。実際には、帯水層と不透水・難透水層は長い年月によって幾重にも重なっている場合がある。この地層での地下水は一定方向に流動し、その速度や方向は地層のあり方、傾斜のしかたなどによって様々であるが大量の地下水を汲み上げることができる。しかし、帯水層中の水の流動だけでは水の補給が間に合わない急激な地下水の汲み上げは、帯水層を取り囲むシルト層や粘土層などの不透水・難透水層が保有する地下水の放出が伴って収縮し、地盤沈下が発生する。