地下水流系统理论对于深化理解地质过程的形成和演变具有重要意义,含水系统的渗透结构是控制地下水流系统发育的重要因素。前人对于含水层非均质性的探讨,多从非均质性的结构性特征出发,即渗透系数在空间确定地、有规律地、服从概率地分布,如均质情况（Tóth,1962）,层状分布情况（Freeze,1967,Winter,1978）和压密情况（Jiang X W,2009）,而随机分布的情况研究较少。由于对含水层渗透结构认识的不充分,导致目前对地下水流系统影响因素的认识仍然不够完全。现有的刻画含水层非均质的方法并不能够完全适用于实际条件,因此需要探究并进一步完善含水层非均质的刻画方法。针对以上问题,本文以鄂尔多斯盆地北部典型剖面为例开展理论研究。含水层非均质刻画从三个因素控制:水平相关长度、各向异性值以及渗透系数K的方差。主要开展了以下研究:（1）在充分收集和分析前人研究成果的基础上,了解含水层非均质刻画的研究现状、主要趋势及存在问题。（2）以Tóth小型潜水盆地模型为基础,运用GMS软件建立剖面二维模拟,探究渗透系数k随机分布的非均质各向异性条件下的水流模式及地下水年龄分布,与均质各向异性条件下的模拟结果对比,分析其对地下水流系统的影响。（3）仿真模拟,与实际水流系统的动力场及年龄分布对比验证,研究其模式,验证模型非均质刻画方法的可行性。结果表明,单一控制水平相关长度、各向异性、渗透系数K方差的增加,可以看到三级循环系统发育,地下水流系统的变化过程为:由局部循环、中间循环的二级循环系统变换为局部循环、中间循环和区域循环的三级循环系统,地下水年龄分布表现为深部地下水年龄增大。经与剖面实测分层水位及地下水年龄数据比较,模型模拟结果与剖面实测分层水位及地下水年龄变化趋势一致,证明该非均质方法能够用于仿真模拟。研究结果不但对影响和控制地下流系统发育的因素有了更深层次的认识,也促进了地下水流系统理论的实际应用。