柿田川は富士山周辺で降った雨水や雪解け水が地下水となって湧き出しています。大小70余りの湧き間から湧き出す水量は一日約120万トン、柿田川の水は水道水の種別では1級にあたる綺麗な水です。水温は年間を通じて15°C前後と一定で流量も年間を通してほとんど変化無く安定しています。

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柿田川流域は、まちの里山として貴重な生態系を維持しています。清流にのみ生育する三島梅花藻など15科21種の水生植物、流域周辺で見られる94科281種の陸上植物、県下では珍しいアオハダトンボやゲンジボタルなど68科145種の陸上昆虫類、カワセミ、ヤマセミなどの鳥類、アユ、アマゴなどの魚類、モズクガニなどの甲殻類が生息しています。

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市街地の真ん中で、忽然と湧き出した水は集まって川幅30〜50メートル、延長約1200メートルの河川となって、伊豆天城山を源とする狩野川と合流します。

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約10万年前、伊豆と本州の境界付近に富士火山が誕生しました。富士火山は約1万年前を境に新富士火山と古富士火山に分けられています。新富士火山が始まったばかりの約1万年前の噴火では、愛鷹山と箱根に挟まれた谷を大量の溶岩が流れ下り清水町(三島)まで到達しました。三島駅周辺に露出する「三島溶岩」と呼ばれる溶岩は柿田川付近ではその後の土砂などによって地下数十メートル埋もれています。
富士山の雪解け水や雨は亀裂や隙間の多い新富士火山の溶岩や火山灰の中に染み込み、水を通しにくい古富士火山などの地層の上を地下水として流れ下ります。