地下水
地下水ポテンシャル(流体ポテンシャル、水理ポテンシャルともいう)とは、ある地中点における地下水の存在状態のことである。水理学では、ポテンシャル概念を水頭と呼ぶ。
地下水ポテンシャルは、速度・密度・高度・圧力の4つの物理量を変数(スカラー)とするが、現実的に、速度は無視できるほど非常に遅いので除外出来る。また、観測対象地域の各観測点の密度の違いも無視できるほどであるため、地下水ポテンシャルは高度(位置エネルギー)と圧力のポテンシャルの和、すなわち次の数式で近似できる。
地下水ポテンシャル(水理水頭)= 重力ポテンシャル(位置水頭)+圧力ポテンシャル(圧力水頭)
ある地下水が、地下水ポテンシャルの高い観測点Aから低い観測点Bに移動した場合、AB間の地下水ポテンシャルの差は、運動エネルギー、および、両地点間にある地層による摩擦を受けて熱エネルギーとなる。エネルギー保存の法則から、観測点Bの地下水ポテンシャル、運動エネルギー、および、発生した熱エネルギーの和は、観測点Aの地下水ポテンシャルと等しい。
産業活動にともなう各種の化学物質等による汚染が各所で発生している。例えば農業で使用する農薬や、工業等により排出される廃棄物が地中に浸潤することで、地下水汚染が発生している。