河流所流经的谷地，呈带状的地形，第四系松散沉积物发育的地区为河谷地区，包括谷坡、阶地、河漫滩和河床。河谷地区的沉积物：一是山麓地带坡积物；二是谷地内部山口的小型冲洪积堆沉积物；三是阶地、牛轭湖、古河道等沉积物；四是河床相和河漫滩相组合而成的二元结构沉积层，这是河谷主要堆积物。

河谷沉积物中砂砾石分选性较好，磨圆度高，孔隙度大，透水性强时就成为良好的透水介质，谷底一般是不透水的基岩，形成隔水层。这样，上部是透水介质，下部是隔水层，接纳降水和河水的补给后，即组合成含水层。

一般情况下，河谷地下水埋藏不深，径流交替强烈，水质较好，其富水条件取决于集水面积、松散沉积物空间展布及其透水性大小等。这些条件在河谷的不同地段是不同的，因而河谷冲积层地下水可分成两类：上游河谷地下水和丘陵半山区河谷地下水。

上游山区河谷含水层薄，蓄水调节能力小，资源储存量的季节性变化大。地下水的开采，可选择河谷较窄处，开挖到基岩，筑坝截潜。但下伏基岩为透水岩层（例如岩溶发育的石灰岩）则不利截取潜流。

丘陵或半山区河谷，河流坡降减小，河流侧向侵蚀加强，因而河流弯曲、河床加宽，形成宽广的河谷平原，堆积较厚的冲积物，在低阶地或河漫滩上有典型的二元结构或复杂的多元结构。二元结构的下部砂砾石层中有丰富的地下水且有微承压性，并与现代河道的砂砾石层有水力联系，因而在这些地方打井出水量较大，水质也好。例如，某大型机械厂建于通天河（青海省）旁，在不易淤塞、与河水联系密切、渗透性较强的含水砂层中打井取水，尽管含水层分布面积仅0.34km ² ，但开采量竟达75000m ³ /d。一般高阶地富水性差，不易成为具有开采价值的水源地。

被现代沉积物掩埋的古河道往往是河谷局部富水地带。在古河道的地表上常留有踪迹，如串珠状小洼地，牛轭湖或喜水植物连续出现等，沿此线打井，一般可获得较大的水量。