Pohjaveden virtaus on veden liikettä, joka kulkee ja imeytyy maaperän ja kallion läpi maan alla. Maankuoren onteloihin ja geologisiin huokosiin varastoitu suljettu pohjavesi on suuren paineen alaisena. Sen yläosa on alempi kuin materiaali, johon se on suljettu. Rajoittamaton pohjavesi on termi pohjavesikerrokselle, jonka vesipinta on näkyvissä.
Vesi virtaa maanpinnan poikki ja tunkeutuu sitten maaperään ja kallioon. Kun se menee maan alle, vesi liikkuu edelleen. Pohjaveden virtausnopeus riippuu maanpinnan materiaaleista ja veden määrästä. Maan pinnalta vesi siirtyy vesitasolle. Hydrologit voivat ennustaa ja mitata virtausta sekä tasoa ja kaltevuutta. Ongelmia ilmenee, kun vesi kulkee tyydyttymättömän alueen läpi ja kerää aineita, joista osa on myrkyllisiä.
Myrkyllisyys on vaarallista, koska pohjavesivaroja käytetään yleiseen juomaveteen. Resurssi myös kasteli maatalousmaata, sitä käytetään kaupunkialueiden kehittämiseen ja toimittaa maaseudun väestölle juomavettä kaivojärjestelmien kautta. Jotkut ekosysteemit, kuten kuivien alueiden vesijärjestelmät ja rannikkoalueet, turvautuvat pohjaveteen selviytyäkseen. Hallitsemattoman teollisuus- ja yhdyskuntajätteen saastuminen on alkanut vaikuttaa pohjavesiin.
Pintaveden tapaan pohjaveden virtaus liikkuu alaspäin mihin suuntaan vesipohja kallistuu. Sen virtausnopeus on paljon hitaampi kuin pintaveden. Joen vesi virtaa yleensä tuhansia kertoja nopeammin. Pohjavesi voi kestää yli kymmenen vuotta liikkua yhden mailin, joten ehtyminen ja saastumisongelmat eivät korjaudu nopeasti.
Tasojen ja pohjaveden virtauksen seuranta on kallista, mutta seuranta kerää tärkeitä tietoja. Kerättyjä tietoja käytetään parantamaan kaivojen rakennetta, määrittämään pohjaveden virtaussuunta ja ymmärtämään pohjavesiä ja varastointia. Tämän luonnonvaran asianmukainen hoito voi varmistaa sen säilymisen turvallisena ja runsaana.
Yhdysvaltain geologisen tutkimuslaitoksen (USGS) mukaan noin 25 prosenttia kaikesta Yhdysvalloissa käytetystä vedestä tulee pohjavedestä, lähinnä makean veden pohjavesistä. Loput tulevat pintavesistä. Kansainvälinen hydrogeologien järjestö IAH (International Association of Hydrogeologists) väittää, että noin 2 miljardia ihmistä maailmanlaajuisesti on riippuvainen tästä vesimuodosta. Kuivuuden aikana pohjavedet voivat lievittää taloudellista toimintaa.
Pohjavettä ei voida täydentää loputtomiin. Tutkimukset viittaavat siihen, että asianmukainen hoito kaikkialla maailmassa on maailman vesipolitiikan tärkein huolenaihe. Ennen kuin tallennettujen tutkimustietojen ongelmat on ratkaistu, valtioilla on kuitenkin vaikeuksia kerätä todisteita maailmanlaajuisen suunnitelman tueksi.