19世紀60年代以來，地球上的蓄水層正在以比再生更快的速度被消耗。在某些情況下，消耗的速度甚至是再生的2倍還要多。大量的農業灌溉推動了用水量的增長，它占了全球地下水使用量的70-80%。

蓄水層是一層含水的可滲透地下巖石層或松散物質（礫石、沙子、淤泥或粘土），可從中抽出地下水。含水層水流研究和特質研究被稱為水文地質學。下面是一些主要含水層的例子：

澳大利亞的大自流盆地可以說是世界上最大的地下蓄水層。它在昆士蘭和澳大利亞南部邊遠地區的水供應方面發揮了重大作用。

瓜拉尼蓄水層為巴西、阿根廷、巴拉圭和烏拉圭所共享。

美國中部的奧加拉拉蓄水層是世界上最大的蓄水層之一，但是在有些地方它正在被逐漸增長的市政用水和持續的農業用水快速消耗。這個巨大的含水層位于8個州部分地區之下，主要含有來自最后冰川時期的化石水。據估計，這一蓄水層較干旱的地區年補給量只有年消耗量的10%。

一個有重要意義且可持續發展的碳酸鹽蓄水層的例子是得克薩斯州中部的愛德華茲蓄水層。歷史上，這個碳酸鹽蓄水層一直為近200萬人提供高質量的水，即使今天，因為有來自許多溪流、江河、湖泊的大量補給，它的含水量仍然是滿的。

最近，烏得勒支大學Marc Bierkens和荷蘭Deltares（2008年1月1日，GeoDelft與代爾夫特水力學研究所Delft Hydraulics、TNO的環境與地質研究部門、荷蘭水運與公用工程部門Rijkswaterstaat的一部分合并，所成立的新的研究機構）的國際地下水資源評估中心領導的一個小組使用一個水流模型，來評估從地球上有多少水滲入地下、流失或蒸發。

他們結合可獲得的地下水使用方面的最佳信息，計算蓄水層水資源流失和補給的數量。

某些出現地下水枯竭的潛在區域：中國東北、印度西北、伊朗、巴基斯坦東北、西班牙東南、美國中部、加利福尼亞中央谷、也門，作者說他們的調查結果和這些地區的地方研究是一致的。

該小組在地球物理研究快報上發表了他們的調查結果。

然而，全球有超過三分之一的人口面臨用水壓力，過度使用地下水的最嚴重結果在農業，這也正是使用地下水最多的地方。

“農民用小水井抽取很多地下水。” Bierkens說，“這并不意味著水會被立即用完，但是可能意味著農民再也得不到它。”

“如果水用完了，就不能再種莊稼。”他補充道，“基本來說，你是在用借來的水來增加農作物的產量。”

減緩地下水的使用需要利用更為復雜而用水較少的灌溉技術，研發能依靠少量水存活的農作物種類，為地表水改道使大部分水滲入地下補充地下水。

蓄水層的儲存和恢復是指將水重新注入蓄水層，用于將來的恢復和使用，這已經在市政、工業和農業方面得到利用。第一批農業回收井已于2006年秋天在俄勒岡投入使用。

“我們知道地下水枯竭正變成越來越嚴重的問題。”馬里蘭州格林貝爾特市美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的Matthew Rodell說，他曾用衛星數據得出關于地下水使用的類似結論。