Nadat zich de jonge duinen gevormd hadden (zie duinen), ontstond het nu bekende duinlandschap. Daarop viel de neerslag en deze zakte weg, daardoor de evenwichtstoestand van het grondwater verbrekend.
Het duinwater, door de weerstand der zandmassa belet onmiddellijk te vervloeien, trachtte de evenwichtstoestand te herstellen, eensdeels door verder te dalen, anderdeels door zijwaarts af te vloeien. Bij de daling van het duinwater werd het zoute water, grondwater, ter zijde geschoven en zee- en landwaarts verplaatst. De duinwatervoorraad, nu in meerdere, dan in mindere mate door regenwater, of, zo men wil, door neerslag van meteorologische of atmosferische oorsprong, gevoed en voortdurend voor een gedeelte afvloeiende, nam langzamerhand in omvang toe en zonk daarbij in het zoute water. Deze voorraad werd regelmatig door nieuwe neerslag gevoed; op de lange duur trad een stationnaire naire toestand in, waarbij de inzinking tot rust is gekomen; de afvoer van het duinwater bleef met de aanvoer daarvan in evenwicht.
In deze toestand kan, door een dwarsprofiel over het duineiland, de scheiding van het zoete en zoute grondwater op eenvoudige wijze worden bepaald. De waterspiegel van het duinwater vormt een kromme lijn met de holle zijde gekeerd naar de gemiddelde niveaulijn der zee. Daar beneden vormt een tweede kromme, eveneens met de holle zijde naar de niveaulijn gekeerd, de grensscheiding tussen het zoete en zoute water. In enig punt van die kromme lijn moet de drukhoogte van het duinwater met de tegendrukking van het zeewater evenwicht maken. Het specifiek gewicht van het duinwater kan bij benadering op 1, dat van het water der Noordzee op 1,025 gesteld worden, zodat de densiteiten der beide watersoorten zich verhouden als 40 voor het zoete tot 41 voor het zoute water. Bij gelijke abcissen zullen de ordinaten der beide krommen, ten opzichte van de gemiddelde niveaulijn der zee, zich dientengevolge verhouden als 1 voor de boven- tot 40 voor de benedenkromme, zodat bij gegeven grondwaterspiegel de evenwichtskromme, als grensscheiding tussen het zoete en zoute water, volkomen ware bepaald. Aldus voorgesteld vormt het duinwater een diep neerhangend eiland, drijvend in het zoute grondwater.
De gemiddelde hoeveelheid neerslag, die jaarlijks aan het grondwater ten goede komt, wordt geschat tussen de 3500 en 4000 m3 per ha. De bepaling van de evenwichtskromme als grensscheiding tussen het zoete en zoute water, hierboven omschreven, wordt weergegeven door de formule h1 = H / (d1 − d) waarin h de hoogte van het grondwaterniveau boven en h1 de diepte van de zoetwatergrens beneden het gemiddelde niveau der zee betekenen en d en d1 de densiteiten van het zoete en zoute water.
De verklaring van de grote zoetwatervoorraad der Nederlandse duingebieden op evenwichtsgronden is het eerst beschreven door de kapitein-ingenieur W. Badon Ghijben in zijn rapport van 8 Juli 1877. De formule van Badon Ghijben geeft ons de evenwichtskromme bij de denkbeeldige toestand van rust, van hydrostatisch evenwicht. Meer de werkelijkheid nabij komt de toestand van hydrodynamisch evenwicht, aangezien andere factoren optreden, die hun invloed uitoefenen op de vorm der kromme. Ten eerste wordt de begrenzing tussen zoet en zout water niet gevormd door een scherp begrensd vlak; in de practijk treedt een brakwaterzone op, waarin het water geleidelijk, hoewel betrekkelijk snel, van zoet in zout overgaat. Ten tweede verandert de zeestand steeds o.m. door eb en vloed, terwijl ook de windrichting van invloed op die stand is. Ten derde stroomt het duinwater voortdurend zeewaarts en naar de polders af. Ten slotte is van buitengewoon belang, dat de samenstelling van de duinen niet homogeen is; naast grove, goed doorlaatbare zandlagen komen practisch ondoorlaatbare klei-, veen- en leemlagen voor. Terwijl het omhullende zoute water in rust wordt gedacht, blijft de inhoud van het drijvende duinwatereiland in een toestand van voortdurende beweging. De dalende watermoleculen worden door de bovenliggende in afnemende mate omlaag, door de nevenliggende in toenemende mate zijwaarts gedreven. Zij naderen de grens, komen in aanraking met het zoute water en stijgen door hun geringe densiteit langs die grens naar de oppervlakte, waar zij vervloeien met het water der zee. Ir C. P. E. Ribbius is de eerste geweest, die het verschijnsel van hydrodynamisch evenwicht behandeld heeft, terwijl de onderzoekingen van de duingebieden van Schoorl, Castricum, enz. door Van Oldenborgh er veel toe bijgedragen hebben dit verschijnsel te verklaren.
Waterwinning
Wanneer men tot winning van het oppervlakte-water in de duinen overgaat, bereikt men dit door een open draineerkanaal, door draineerbuizen of door ondergrondse galerijen.
Om de hoeveelheid water, die gewonnen kan worden, te vermeerderen, gaat men veelal over tot het benutten van het diepgrondwater, d.w.z. de voorraad zoetwater in de ondergrond der duinen. Dit bereikt men met verticale, geboorde putten, Waardoor men het water (òf door een zuigleiding, òf door een hevelleiding) wint. Verder is een eenvoudig pomptype, dat ondergronds alle beweegbare delen mist, de Mammouthpomp. De uiterst eenvoudige constructie van de pomp betekent een voordeel in verband met de geringe slijtage. Het slechte nuttig effect, het onderhoud, dat de luchtcompressor vraagt en het verlies ten gevolge van lekken in de luchtleidingen vormen een aantal nadelen. De intensieve luchttoevoeging kan onder omstandigheiden (ontijzering, ontmanganing) van nut zijn, in andere gevallen kan daarna ontluchting nodig zijn, in verband met de agressiviteit van het sterk beluchte water.
Van meer belang voor de toepassing in nauwe putschachten zijn de speciale diepwel-centrifugaalpompen, die in twee principieel verschillende types moeten worden onderscheiden, nl. pompen met lange tussenas en bovengronds opgestelde motor en pompen met direct gekoppelde motor.
Bij boorputten met zeer ruime waterlevering ten opzichte van de boorbuisdiameter, kan de waterlevering bij een beschikbare ruimte nog worden opgevoerd door toepassing van zuivere schroefwaaiers. In het algemeen komt deze laatste uitvoering bij de duinwaterleidingen niet voor. Te grote wateronttrekking aan de bodem vergroot de kans op verzanden van de filters in deze grondsoorten, en zou dus de putten spoedig onbruikbaar maken.
Betreffende de algemene constructie kan het volgende opgemerkt worden: Onder aan de pomp wordt gewoonlijk een zuigbuis van ca 6 m aangebracht om zeker te zijn van watertoevoer bij vèrgaande afpomping in de put tijdens het werken van de pomp. Het aanbrengen van een voetklep is uit de aard der zaak niet nodig, maar houdt het water in stijgbuis en persbuis bij stilstand en voorkomt dus het nutteloos teruglopen van het water bij stilzetten van de pomp. De pomp is gewoonlijk opgebouwd uit segmenten met tussenliggende waaier. In de segmenten bevinden zich de omloopkanalen voor het omleiden van het water van de ene trap naar de volgende. Meestal zijn vele trappen achter elkaar geplaatst onder aan de hangbuis; dit is echter niet nodig. Een gedeelte van de pomp kan hoger geplaatst worden, of zelfs direct onder de motor. De pomp wordt opgehangen aan een stijgbuis voor het opgevoerde water. In deze stijgbuis tevens hangbuis voor de pomp, wordt centraal de aandrijfas voor de pomp gelagerd. De hartafstand van de lagers wordt in verband met asdikte en toerental zodanig gekozen, dat een rustige gang gewaarborgd is. De lagers van de aandrijfas zijn gewoonlijk ondergebracht in korte segmenten van de ophangbuis. Tussen deze korte lagersegmenten bevinden zich de eigenlijke pijpsegmenten, waarvan dus de lengte afhankelijk is van de lagerafstand. De aandrijfas wordt gewoonlijk eveneens in gelijke stukken verdeeld en met koppelingen verbonden, ten einde een eenvoudige montage te verkrijgen.
Bij enkele constructies wordt de roterende aandrijfas beschermd door een stilstaande beschermingsbuis, waarbuiten zich het opgevoerde water beweegt. Deze uitvoering is echter bij de tegenwoordig ter beschikking staande materialen niet meer nodig. Bij de begane grond wordt de ophangbuis bevestigd aan een zwaar voetstuk, dat tevens dient ter montering van de aandrijvende motor. In of onder het voetstuk wordt de afvoer voor het opgevoerde water gemaakt (zie waterleiding).
