一、含水层系统对比
(一)含水层结构系统对比
华北、东北和西北地区，含水层结构差异非常明显。华北平原是个新生代的沉降平原，第四纪以来平原就接受陆相堆积，由于受古地理、古气候条件的控制，形成两套不同的沉积相。在中下更新世时主要是湖泊堆积，其厚度300～350m，沉积物主要是各类黏性土夹砾石、砂，供水意义不大。晚更新世至今，由于气候干旱、雨量集中，开始了冲洪积相堆积，多形成规模不同的冲洪积扇，在其下游则多为河道堆积，其次是浅的湖泊洼淀沉积。在滨海地区以海相沉积为主，形成海积平原。中晚更新世至今形成了华北平原的主要供水含水层。华北平原含水层主要为第四系沉积物。山前平原顶部为单层结构区。山前平原底部、中部平原、滨海平原区，砂层和黏性土层相间展布，构成多层水文地质结构，连续分布Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水层组，含水层层位明显。东北松嫩平原含水层地质时代和岩性非常复杂，白垩系到古近系、新近系到第四系有多个含水层(组)，各含水层组在平面上并不连续分布;第四系单层结构区主要在西部山前倾斜平原，第四系、白垩系双层结构区主要在东部、北部高平原，第四系、新近系、古近系、白垩系多层结构区主要在中部低平原。松嫩平原是一个发育在古生代褶皱基底上的中新生代大型沉降盆地，从白垩纪开始了松辽湖盆的形成和演化，沉积了巨厚的下白垩统和上白垩统地层。东部高平原，早白垩世末即已隆起为剥蚀区，直至新近纪末，始终处于剥蚀状态。第四纪早更新世末，在新构造应力场的作用下，第二松花江断裂沿北西西向复活，并伴随有局部地段的下沉，产生了一系列小型盆地，形成了第四系和白垩系的双层含水层结构。中部低平原，基底构造为中央坳陷区，新构造运动总体表现为持续沉降，其中新近纪中新世至第四纪早更新世，沉降速度快、幅度大，堆积了颗粒粗、厚度较大的大安组、泰康组;中更新世沉降速度变缓，堆积了细颗粒的林甸组;晚更新世沉降速度又有加快趋势，沉积了颗粒较粗的冲湖积层，形成了松嫩低平原多层地下水的水文地质结构。西部及北部的山前倾斜平原，新构造运动表现为掀斜翘起，地形向盆地中心倾斜，上升幅度由山前向平原逐渐减小，第四纪堆积物由山前向平原增厚。中更新世末有一次明显上升，西部大兴安岭山前沿北北东向抬升，幅度较小，中更新世末又开始缓慢下降，发源于西部山区各河流进入平原便开始散流，堆积了10～40m的砾卵石冲洪积扇形平原，为地下水的赋存提供了有利的赋存空间，形成单层水文地质结构。西北内陆盆地山区含水层地质时代和岩性非常复杂，多以冰积、洪积和冰水堆积碎屑为主。平原区含水层主要为第四系沉积物，山前地带以早、中更新世冰水、洪积卵砾相沉积地层为主，盆地中心渐变为冲洪积砂与粘土互层。晚更新世以砂卵石层、冰水相砂砾石、砂岩、洪积、冰洪积为主。全新统多以风沙为主，形成了沙漠。各盆地含水层以山前倾斜平原第四系孔隙介质为主。由山边向盆地中心，地下水具有明显的分带规律，从山前到盆地的排泄中(湖泊及尾闾湖)，含水层从单层潜水含水层向多层承压含水层变化;山前冲洪积扇的中上部，一般为单层结构松散岩类孔隙潜水含水层系统。在冲洪积扇下部、冲湖积平原和湖积平原都为多层结构孔隙潜水、孔隙承压水含水层系统，到盆地中心形成多层结构的湖沼低地高矿化地下水带。
总的来看，华北和西北含水层主要是第四纪至今形成的松散堆积物，主要含水层形成于中晚更新世至今的冲洪积相堆积;下更新世主要是湖泊堆积，沉积物主要是各类黏性土夹砾石、砂，供水意义不大。东北松嫩平原含水层形成地质时代非常复杂，从白垩纪到第四纪，形成了多套含水岩组，其中白垩纪、古近-新近纪主要为湖相沉积，第四纪主要河流相冲洪积。不同地区主要含水层受沉积时代和沉积环境的控制，含水层结构和含水介质岩性差异很大。
(二)含水层介质系统对比
华北、东北和西北地区，含水介质差异也是非常明显。华北地区含水介质地质时代相对简单，主要为第四系松散沉积物，从山前—滨海，4个含水层组的介质总体上是由粗颗粒向细颗粒变化，山前冲积平原含水层颗粒组分在区内的分布是由北向南和由西向东逐渐变细，即由卵砾石—砾石夹粗砂—粗砂夹砾—粗中砂至细砂—粉砂。冲积扇顶部厚度大而单一，往下则呈多层，单层厚度越来越小。中部及滨海平原河道带沉积的含水层其颗粒组成表现为上游粗下游细，即由中细砂到细粉砂;其厚度也是上游较厚约20m，下游则多为5～10m。湖泊洼淀沉积主要是淤泥质黏性土与粉砂，供水意义不大且多为咸水。东北松嫩平原含水介质时代和岩性都非常复杂，由第四系、新近系泰康组、大安组，古近系依安组、上白垩统四方台组、明水组，下白垩统青山口组、泉头组构成;不同地质时代的含水介质在岩性上差异很大，不同时代的含水介质在平面上并不连续分布。西部山前倾斜平原含水介质主要为第四系中、上更新统砂砾石层和下更新统冰水堆积物;中部低平原，具有多层含水层结构，含水介质非常复杂，主要有第四系上更新统和下更新统沉积物，新近系泰康组细砂岩、中砂岩、砂砾岩，大安组细砂岩、中砂岩、砂砾岩，古近系依安组细砂岩、中砂岩、砂砾岩和白垩系四方台组、明水组粉砂岩、细砂岩。东部高平原，含水层主要由第四系、白垩系组成，含水介质主要为第四系中更新统冲洪积砂砾石，中、下更新统冲洪积砂、砂砾石，下更新统冲湖积砂砾石和上白垩统四方台组、明水组粉砂岩、细砂岩，下白垩统青山口组、泉头组粉细砂岩、细砂岩、砂砾岩。西北内陆盆平原的含水介质也相对简单，主体由第四系松散沉积物组成，从山前到盆地排泄中心，由冲洪积扇顶部到冲湖积平原、湖积平原，含水介质岩性颗粒由粗变细，即由卵砾石层逐渐过渡为砂砾石、粗细砂及粉砂、亚砂土。在垂向上由单一卵砾石层过渡为砂砾石、砂层、亚砂土、亚粘土相互叠置的多层结构。
总的来说，西北含水介质主要为第四系冲洪积、冲湖积形成的松散物;岩性从山前补给区到排泄区，含水介质颗粒由粗变细，由卵砾石层逐渐过渡为砂砾石、粗细砂及粉砂、亚砂土。在垂向上由单一卵砾石层过渡为砂砾石、砂层、亚砂土、亚粘土相互叠置的多层结构。华北平原含水介质主要为第四系冲洪积、冲湖积形成的松散物，它是我国大型冲洪积、冲湖积平原，滨海地带还接受海相沉积，含水介质的分布和岩性变化规律要远复杂于西北地区。相对于华北、西北，东北松嫩平原含水介质就更为复杂，涉及从白垩纪到第四纪多个地质时代，湖相沉积和河流相沉积互相叠置，形成了多套含水岩组，不同的含水岩组在空间上的分布特征和岩性变化规律非常复杂。
(三)含水层层次系统对比
华北、东北、西北的含水层层次系统既有相似之处，也具有较大差异。相同之处，华北、东北、西北含水层在垂向上都具有浅层含水层系统和中深层含水层系统，垂向上的分级标准都不仅局限于含水层本身，都充分考虑地下水循环特征，尤其是考虑地下水循环交替快慢来分浅层含水层系统和中、深含水层系统。比如西北内陆柴达木盆地山前单一潜水含水层结构区依据地下水循环速率，150～200m以浅的潜水含水层为浅层含水层系统;200m以下，为深层含水层系统。准噶尔盆地中层承压含水层系统主要埋深在200m以内，地下水径流较慢，年龄较老;深层承压水含水层系统，埋深超过200m，地下水径流非常缓慢，年龄老，基本处于滞留状态。华北平原也是主要以水交替循环快慢进行含水层系统垂向划分，浅层含水层系统在全淡水区为第Ⅰ+Ⅱ含水组，在有咸水区为第Ⅰ含水组;深层含水层系统在全淡水区包括Ⅲ+Ⅳ含水组，在有咸水区包括咸水体以下的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水组。不同之处，在平面上华北平原浅层含水层系统和深层含水层系统从山前到滨海连续分布，东北松嫩平原、西北地区浅层含水层系统在平面上连续分布，而中、深层含水层系统基本不连续分布。比如东北松嫩平原中深层含水层系统主要分布在中部低平原区和东北高平原区，西部山前平原仅有浅层含水层系统;西北准噶尔盆地从山前到地下水排泄中心，浅层含水层连续分布，而中深层含水层仅分布在冲洪积扇前缘到冲湖积平原、湖积平原区。
在平面上，含水层层次系统形成的控制因素差异较大。华北平原主要为第四纪形成的大型冲洪积、冲湖积平原，含水层主要形成于中晚更新世至今的冲洪积相堆积，不同级别的地表水系对含水层形成和分布具有明显的控制作用。比如，在华北平原一级孔隙含水层系统中，滦河、海河和古黄河3大地表水系对含水层分布具有明显控制作用，分别形成从山前到滨海的含水层体系，可分为滦河二级孔隙含水层系统、海河二级孔隙含水层系统和古黄河二级孔隙含水层系统;三级含水层系统主要是在二级系统内，次一级的地表水系对含水层形成和分布也具有明显的控制作用，作进一步划分;第四级主要按照次级地表水系上游、中游和下游沉积岩组形成条件及沉积粒径的差异进一步划分为冲洪积扇、古河道以及积海积平原。整体上来说，华北地区含水层系统形成和分布受地表水系统的控制。
西北地区从整体上来说，含水层的分布主要受构造盆地和从山前到盆地的排泄中(湖泊及尾闾湖)的地表流域控制。比如柴达木盆地，盆地中部的山地将主盆地分割为北盆地、南盆地和西盆地3个盆地，3个盆地由于其内部山地进一步分割为尕斯库勒湖、苏干湖、马海、鱼卡、大柴旦、小柴旦、德令哈、乌兰等次一级盆地，形成了“母盆怀子盆，盆中有盆，子盆各领风骚，盆盆相连”的特殊构造地貌格局，不同次级盆地对含水层的形成和分布具有明显的控制作用，成为含水层系统划分的主要依据。准噶尔盆地一级含水层系统内，主要依据构造地貌对含水层分布的控制作用，分为准噶尔盆地南部二级含水层系统和准噶尔盆地北部二级含水层系统，在二级含水层系统内依据山前到不同汇水中心(受次级构造地貌控制)含水层的相对独立性进行划分。
东北松嫩平原含水层系统形成主要受构造、地貌和水系共同控制。其中深层含水层系统主要受构造的控制，如松嫩盆地在早白垩世在侏罗纪断陷小盆地的基础上，发育形成较大规模的断陷盆地，沉积了下白垩统登楼库组;之后断陷盆地迅速发展，形成了统一的大型坳陷盆地，沉积了厚约6000m的下白垩统泉头组、青山口组、姚家组和嫩江组。晚白垩世初期，盆地边缘隆起上升，湖泊逐渐缩小，盆地面积萎缩，沉积了四方台组;此后盆地东部和北部继续抬升，沉积中心西移，沉积了明水组。古近纪初期，松辽平原处于上升剥蚀期，始新世、渐新世盆地缓慢下降，在盆地中部的广大地区沉积了依安组湖相及湖沼相细屑岩建造。中新世前期，在准平原化的松辽平原上，开始形成古嫩江—西辽河向心状内陆水系，沉积了以湖相为主，并掺有河流相的细碎屑沉积建造的大安组。上新世晚期，松辽凹陷大幅度下沉，形成古近纪以来湖盆面积最大、范围最广、积水最深的湖泊，沉积了泰康组。可以看出深层含水层系统形成主要从白垩纪到古近-新近纪在构造盆地中湖积形成。
浅层含水层系统形成和分布受地貌和地下水系的控制。松嫩平原为一四周高、中间低，由周边向中部缓倾斜的半封闭式、不对称盆地;地貌上分为东部高平原、中部低平原、西部山前倾斜平原;中更新世末又开始缓慢下降，发源于西部山区各河流进入平原便开始散流，堆积了砾卵石冲洪积扇形平原，形成含水层系统。中部低平原中更新世沉降速度变缓，堆积了细颗粒的林甸组;晚更新世沉降速度又有加快趋势，沉积了颗粒较粗的冲湖积层，形成主要浅层含水层系统。东部高平原第四纪早更新世末，产生了一系列小型盆地，受河流相堆积形成了第四系含水层系统。盆地中心嫩江、松花江交汇处形成盆地地下水排泄中心，嫩江、第二松花江和松花江成为浅层地下水的排泄通道。可以看出，地貌和水系对浅层含水层形成具有直接控制作用。在松嫩平原松一级孔隙含水层系统内，根据地貌和一级地表水系统，分为东部高平原、中部低平原、西部山前倾斜平原3个二级含水层系统;三级含水层系统是在二级的基础上按照次一级地表水系对含水层形成的控制作用，作进一步划分;第四级是在三级的基础上主要按照次一级河流所形成的冲洪积扇进行划分。
二、地下水输入、输出系统对比
(一)地下水输入系统对比
华北、东北、西北地下水输入系统既有相似之处，也存在着很大差异。华北、西北、东北地区都分为浅层地下水和中深层地下水，浅层、中深层地下水的输入各具特点。华北地区浅层地下水输入主要为大气降水和山区河流的补给，深层地下水输入主要为山区侧向径流。西北地区浅层地下水主要接受山区河流出山口入渗补给，深层地下水主要接受山区深部基岩裂隙水侧向补给和山前冲洪积扇深层潜流的侧向补给。松嫩平原浅层地下水西部山前倾斜平原和东部高平原输入主要为大气降水和山区河流补给、中部低平原潜水以降水补给为主，同时接受西部和东部地下潜流的补给;深层地下水，在低平原多层承压水的补给来源主要有西部山前倾斜平原和东部高平原的侧向径流补给及相邻含水层的越流补给，在东部高平原白垩系承压水接受潜水补给和山区地下径流的侧向补给。可以看出华北、西北、东北浅层地下水主要输入方式有所差别，华北平原和东北平原降水入渗是地下水的主要补给方式，其次为山区侧向径流补给;而西北内陆盆地降水主要在山区，平原区最主要的补给方式是山前河流的入渗补给，其次为山区河谷潜流以及基岩地下水的侧向径流补给。深层地下水补给方式差异较大，西北地区平原内山前冲洪积扇深层潜流的侧向补给是盆地深层承压水的主要输入方式，特点非常鲜明;东北地区深层地下水主要接受西部山前倾斜平原和东部高平原的侧向径流补给，另外相邻含水层的越流补给也是一个非常重要的补给方式;华北地区深层地下水主要是山区侧向径流补给。
关于越流补给，东北平原浅层地下水和深层承压水以及各不同承压含水组之间越流补给频繁，越流补给量较大;华北平原越流补给在地下水输入中所占的比例也较大;西北内陆盆主要是在内部冲湖积平原及冲洪积扇前沿分布着多层承压自流水，其含水层与潜水含水层相沟通，形成潜水侧向补给承压自流水，潜水对承压水之间的越流补给比例小，深层承压水缓慢径流到尾闾湖，才以越流补给上层为主，最后通过浅部的潜水及晶间卤水蒸发。
关于河道渗漏补给，华北地区在整个平原区内由于有大的河流存在，河水基本都入渗补给地下水;东北地区，河流上游补给地下水、下游河流主要是地下水排泄通道，在嫩江、松花江沿岸，潜水可直接向河流排泄;西北内陆盆地，河水与地下水多次转化，山区河水在山前地带几乎全部入渗补给地下水，在冲洪积扇前缘溢出地表，形成泉群或泉集河，河流大部分起排泄地下水的作用。
总的来说，华北地区浅层地下水主要输入方式是降水入渗、山区侧向径流补给、河道渗漏补给;深层地下水主要输入方式侧向径流，山前边缘的隐伏岩溶水的顶托补给，以及在开采条件下的浅层水以及相邻含水层组的越流补给。东北平原浅层地下水主要输入方式是降水入渗、河流入渗和山区地下水侧向径流，深层地下水主要是侧向径流补给及浅层水的越流补给。西北内陆盆地浅层水主要输入方式是山前河水入渗、山区侧向径流补给，深层地下水主要是接受冲洪积扇前缘潜水侧向径流补给。
(二)地下水输出系统对比
华北、东北、西北地下水输入系统差异也较大。华北平原受人为开采影响，目前浅层地下水输出主要为向下游径流、潜水蒸发和人工开采;深层地下水输出，变为以开采为主，向下游侧向径流排泄和向浅层水越流排泄为辅。松嫩平原浅层地下水输出主要为河谷排泄、向深层水越流，以及人工开采;深层地下水主要输出方式是侧向径流于河谷排泄，向浅层水越流，人工开采。西北内陆盆地浅层地下水输出主要为溢出带泉水排泄，(洪积)扇前缘，潜水侧向排泄补给承压自流水，蒸发蒸腾排泄和人工开采排泄;深层地下水向尾闾湖缓慢径流，以越流补给上层为主，最后通过浅部的潜水及晶间卤水蒸发排泄。
关于地下水主要输出方式，华北地区地下水最主要的排泄方式是人工开采和向下游侧向径流排泄;东北平原最主要的排泄方式是侧向径流河谷排泄和越流排泄，其次是人工开采方式排泄;西北地区地下水最主要排泄方式泉集河溢出向湖泊排泄和蒸发蒸腾排泄，其次是侧向径流和人工开采排泄。
关于越流排泄，东北平原浅层地下水、深层承压水以及各不同承压含水组之间越流排泄频繁，越流排泄量较大，此种排泄方式非常显著。华北平原越流排泄主要是开采条件下，相邻含水层向开采层排泄，人为影响显著。西北地区深层承压水缓慢径流到尾闾湖，才以越流补给上层为主，最后通过浅部的潜水及晶间卤水蒸发排泄。
关于河流作用，西北地区在冲洪积扇前缘溢出地表，形成泉群或泉集河，河流大部分起排泄地下水的作用。东北平原河流在上游补给地下水，在中下游成为地下水的排泄通道，河流总体上说是起到排泄地下水作用。华北平原，由于水位大幅度下降，河流主要是起补给地下水的作用。关于人工开采排泄的程度，华北平原人工开采是地下水的最主要排泄方式，东北平原人工开采影响要小许多，西北内陆盆地人工开采在整个盆地排泄中比例也较低。
三、地下水流系统对比
华北、东北、西北地下水流系统有许多共同之处，在垂向上地下水基本都具有浅层地下水水流系统和中深层地下水流系统;在横向上，基本都分为区域水流系统、中间水流系统和局部水流系统，中深层地下水一般形成区域性水流系统;地下水一般是在山前接受补给后，向盆地中心或海岸径流排出，地下水径流路径很长，水循环交替很缓慢，地下水年龄老，一般可达到几万年。浅层地下水一般形成局部水流系统，局部流动系统的特点是分布范围小，从源区到汇区地下水流速快、流程短、水交替强烈，地下水年龄新，一般是只有几十年的现代水。中间水流系统介于区域水流系统和局部水流系统之间，地下水径流路径较长，水循环交替缓慢，地下水年龄相对较老。
华北、东北、西北地下水流系统也存在着一定差异，华北、西北的区域水流系统主要是第四系承压水系统，东北松嫩平原区域水流系统主要为第四系深层承压水和古近-新近系、白垩系承压水系统，区域水流系统内水循环转化非常复杂。西北内陆盆地局部水流系统的显著特点是局部水流系统分带和盐分溶滤、迁移与聚集分带一一对应，水化学场与水动力场具有直接的关系;华北尤其是东北松嫩平原局部水流系统与水化学系统的对应关系不是非常明显。华北平原地下水的超采对地下水流系统影响很大，区域水流系统、中间水流系统和局部水流系统天然状态相比产生很大变异，人为干扰的叠加是华北地下水流系统的显著特征;西北尤其是东北地区，人为干扰对地下水流系统影响较小，基本保持天然条件下的水流系统。华北平原从山前到滨海形成一个完整区域水流系统，西北内陆盆中每一个次级盆地或每一个尾闾湖的汇流范围都形成相对独立的区域水流系统。虽然同为区域水流系统，西北地区地下水径流路径和径流规模要远小于华北地区。与此相对应，华北区域水流系统从山前到滨海，受地表水流域和地质地貌条件的控制，形成了冲洪积扇流动系统、河间流动系统和沿海流动系统。西北内陆盆地从山前到盆地排泄中心地带，形成山前冲洪积扇局部水流系统，冲湖积细土平原局部水流系统和湖积平原局部水流系统。