Ketersediaan air bersih sangat bergantung pada pemahaman mendalam mengenai struktur geologi di bawah permukaan bumi, khususnya mengenai lapisan tanah dan bagaimana air terakumulasi di dalamnya. Dalam konteks pembangunan sumur, baik sumur dangkal maupun sumur artesis, mengidentifikasi urutan lapisan tanah air sumur merupakan langkah krusial untuk menjamin kuantitas dan kualitas air yang akan diekstraksi.
Tanah tidak terbentuk secara homogen; ia tersusun dari berbagai lapisan atau horizon yang memiliki komposisi, tekstur, dan permeabilitas berbeda. Lapisan paling atas, sering disebut lapisan organik (Topsoil), kaya akan humus dan material terurai, umumnya memiliki daya serap air yang tinggi namun seringkali tercemar oleh aktivitas permukaan.
Di bawahnya, kita menemukan lapisan subsoil yang didominasi oleh mineral dan material yang telah mengalami pelapukan lebih lanjut. Struktur lapisan ini sangat menentukan seberapa cepat air hujan dapat meresap (infiltrasi) ke lapisan yang lebih dalam. Jika lapisan-lapisan di atas zona jenuh air terlalu padat atau mengandung lempung tinggi, laju pengisian ulang akuifer akan melambat.
Inti dari perencanaan lapisan tanah air sumur adalah menemukan akuifer. Akuifer adalah formasi geologi yang mampu menyimpan dan mengalirkan air tanah dalam jumlah signifikan. Akuifer bisa berupa pasir, kerikil, batupasir yang berpori, atau batuan retak.
Ketika melakukan pengeboran sumur, kedalaman harus diukur sedemikian rupa sehingga pipa sumur mencapai zona akuifer yang produktif. Kesalahan umum adalah menghentikan pengeboran pada lapisan pembatas (aquitard) yang kedap air, yang mengakibatkan sumur kering meskipun berada di area yang kaya air. Data mengenai ketebalan dan kedalaman akuifer diperoleh melalui investigasi geofisika atau studi geologi setempat.
Kualitas air juga sangat dipengaruhi oleh lapisan tanah yang dilewatinya. Lapisan tanah organik dapat meningkatkan kadar zat besi atau bahan organik terlarut. Sementara itu, lapisan batuan tertentu (misalnya gipsum atau batuan karbonat) dapat menyebabkan peningkatan kesadahan atau kadar mineral terlarut lainnya. Oleh karena itu, desain casing (pipa pelindung sumur) harus diperhatikan agar air yang disaring hanya berasal dari zona akuifer yang diinginkan, menghindari kontaminasi dari lapisan permukaan yang lebih rentan.
Studi hidrogeologi yang komprehensif harus mencakup pemetaan stratigrafi vertikal di lokasi pengeboran. Pemahaman tentang lapisan tanah air sumur bukan sekadar mengetahui di mana air berada, tetapi bagaimana air tersebut bergerak, seberapa cepat ia terisi kembali, dan kontaminan apa yang mungkin terbawa oleh aliran air melalui berbagai jenis media tanah. Keberhasilan jangka panjang sebuah sumur sangat bergantung pada akurasi identifikasi lapisan-lapisan ini.