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。