那須野が原は、那珂川（なかがわ）、熊川（くまがわ）、蛇尾川（さびがわ）、箒川（ほうきがわ）などの河川によってつくられた扇状地（せんじょうち）と呼ばれる地形です。
この地域は、厚い砂れき層におおわれています。

そのため、熊川、蛇尾川は山側に近い扇頂部で地下に水がしみ込んでしまい、伏流河川（ふくりゅうかせん）〔水無川（みずなしがわ）〕となります。
砂れき層が薄くなる扇端部では、水は再び地表を流れるようになり、しみこんだ水が湧き出るため、逆に水が豊富となります。