自20世紀40年代LudwigvonBertalanffy提出壹般系統論以來，特別是20世紀50、60年代應用系統工程解決復雜問題取得巨大成功以來，系統思想和系統方法廣泛滲透到各個學科。“地下水系統”壹方面是系統思想和方法向水文地質學領域滲透的結果，更重要的是它是水文地質學發展的必然產物。
水文地質發展初期，主要解決“找水”問題。當時的主要任務是確定抽足水的井位，所以只關註采礦井附近的含水層；在人們的思維中，很少有系統的、整體的概念。隨著地下水開采規模的擴大，人們逐漸發現開采井周圍的地下水位在下降，並且水位下降的範圍隨著時間的延續不斷向外擴大，地下水的運動是不穩定的。人們開始認識到，必須把整個含水層作為研究對象，而不僅僅局限於采礦井附近的含水層。但當時仍認為地下水的流動只局限在含水層內，含水層上下的巖石是絕對防水的。後來逐漸發現，在很多情況下，井組抽出的水量遠遠超過了含水層所能供給的量，於是人們開始關註含水層“溢流”的存在。這樣，人們對地下水的研究從單壹含水層擴展到由多個含水層及其弱透水層組成的“含水層系統”。相對於“含水層系統”，提出“地下水流系統”是非常困難的。長期以來，水文地質學中有壹個根深蒂固的觀念:忽略地下水的垂向運動，將地下水流視為平面二維運動。1940年，M.K.Hubbert第壹個明確提出地下水存在垂向運動，但從未被人們所接受。直到1963年，J.Tóth利用解析解繪制了均質各向同性潛水盆地的理論地下水流系統，赫伯特的理論才得以發展。1980年Toth提出“重力跨層流動”，將流動系統理論擴展到非均質介質領域。從65438年到0986年，englund進壹步分析了地下水流系統的物理機制，正式建立了“地下水流系統”的概念和方法。
地下水系統的概念是在綜合“含水層系統”和“地下水流系統”理論的基礎上形成的。
二、地下水系統的基本概念
自20世紀80年代國際水文地質界提出“地下水系統”壹詞以來，不同的學者對“地下水系統”的概念提出了各自的見解，至今沒有形成壹個完整統壹的概念。要點列舉如下。
蘇聯H·B·鮑科夫斯卡婭在《水文地質概念的現狀與預測》壹文中指出，任何復雜系統都可以概括為三個方面:①系統的組成；(2)系統的結構，它代表系統與周圍介質的相互作用以及系統中各種元素的相互關系；③系統的功能、性質和發展歷史。Baukovskaya提出“水文地質系統”壹詞，作為水圈地下水的基本單位。他認為“水文地質系統”占有壹定的三維空間體積，其周圍被具有自然特征的高梯度面所限定。水文地質系統的每個單元在結構上可能非常復雜，本質上是壹個次級系統(子系統)。鮑科夫斯卡婭提出的“水文地質系統”與“地下水系統”在含義和本質上沒有明顯區別，只是采用的術語不同。
荷蘭阿姆斯特丹自由大學教授G·b·恩格倫(G.B.Engelen)認為，“地下水系統”可以看作是壹個能量輸入、代謝和輸出形式不同的有機體，它有壹個發生、發展和最終消亡的過程。主要表現為:①邊界型模式；②體積；③結構；④阻力或勢能轉換能力；⑤外流系統；⑥相鄰系統之間的連接；⑦水質類型和方式；⑧地下水系統的發展歷史。
1982年，美國R C Heath根據地下水系統的五個特征，將美國劃分為14個區域。這五個特征是:①系統的組成部分，包括含水層、弱透水層、隔水層及其組合關系；(2)包括原生和次生含水層在內的主要含水層中含水空隙的性質；③主要含水層的巖性，包括可溶性和不溶性；④主要含水層的蓄水量和導水率；⑤主要含水層的補給和排泄條件。
1984年莫斯科會議(第27屆國際地質大會)上，法國人G .卡斯塔尼在小組會議報告中認為應對地下水系統進行定量描述，主要包括六個基本內容:①非均質含水介質的空間分布特征；(2)充放電隨時間的變化；③包氣帶中水和礦物溶解物質的遷移和變化；④溫度場的變化；⑤地下水資源合理開發管理的經濟指標，即開采資源的基本平衡；⑥建立水文地質概念模型，為進壹步建立數學模型奠定基礎。
Castagni指出，每壹個地下水系統都有壹定的時空特征及其水動力系統，都有固定的平衡形式和壹定類型的水資源。具有以下綜合特征:①具有壹定的連續空間範圍(流域、盆地、建築)；②地下水與空間介質的力學相互作用包括水動力相互作用、水熱相互作用和水生生物相互作用；③水循環的連續性表現為含水系統的時間狀態。它的連續性顯示了脈沖反應的雙重性。根據上述特征，地下水系統可分為:①以流域為水資源平衡單元的地下水系統，包括地表水、地下水和大氣降水的平衡；(2)以水文地質盆地為水資源平衡單元，包括盆地內地下水是否完全充滿；(3)深層含水介質中的地下水通常不具有平衡的意義，壹旦開采就不容易恢復。
美國地質調查局水資源處的拉爾夫·c·海斯(Ralph C. Hayes)認為，“地下水系統”壹詞是指從地下水位到巖石破碎帶底部的這部分地殼，是地下水存在和運動的地方，由含水層(作為地下水運動的通道)和圍欄(阻礙地下水運動)組成。美國學者Dominic在《地下水水文學的概念和模型》壹書中也有類似的提法，認為地下水系統是具有壹定性質的巖石集合體，可以自由地包容和輸送水，與其他不能自由包容和輸送水的巖石相鄰。
日本學者柴特若認為，地下水系統是整個水循環系統的壹個子系統。地下水系統分為潛水系統和承壓水系統，應以地下水流系統與地質構造的關系來區分。
在我國，“地下水系統”壹詞最早是由我國著名水文地質學家陳孟雄院士提出的。早在1984，他就在系統收集和整理國外相關文獻的基礎上，編輯出版了《地下水系統理論論文集》，將國外地下水系統的研究動態介紹到國內，通過分析比較各國地下水系統理論研究的最新動態和不同觀點，發表了《地下水系統的基本概念和研究方法》壹文，闡述了自己的認識和見解。關於地下水系統的基本概念，他總結如下:
1)地下水系統由若幹個具有壹定獨立性的子系統或亞子系統組成，這些子系統之間相互聯系，相互影響。
2)地下水系統是水文系統的組成部分，與降水和地表水系統密切相關，相互轉化。地下水系統的演化在很大程度上受地表水輸入和輸出系統的控制。
3)每個地下水系統都有自己的特點和演化規律，包括自己的含水層系統、水循環系統、水動力系統和水化學系統。
4)含水層系統和地下水系統代表兩個不同的概念。前者有壹個固定的邊界，而後者有壹個自由可變的邊界。
5)地下水系統的時空分布和演化不僅受自然條件控制，還受社會環境特別是人類活動的影響。
本書作者認為地下水系統由含水層系統和地下水流系統組成。地下水含水系統是被隔水層或相對隔水層所圈閉的具有統壹水力聯系的含水巖系。地下水流系統是指由源頭到匯流面群組成的、具有統壹的時空演化過程的地下水體。兩者既有聯系又有顯著區別。含水層系統和地下水流系統的相似之處在於，都是以單壹含水層為功能單元，力求從系統的角度來考察和分析地下水。地下水含水系統與地下水流系統的區別見表1-2-1。
表1-2-1含水層系統與地下水流系統的區別
地下水系統分析主要包括含水層系統分析和地下水流系統分析，含水層系統分析優先於地下水流系統分析。
地下水系統的概念本質上是壹個地下水流系統，以不同層次的地下水數量、水質輸入、遷移和輸出為研究內容。因此，地下水系統的劃分主要以地下水流系統為依據，其邊界是地下水流系統不同層次的邊界。含水層系統主要對地下水系統的劃分起輔助作用，特別是在大型沈積盆地含水巖系較多的地區，由於不同含水巖系之間水力聯系較弱，基本上是壹體的，所以地下水系統的劃分是先分析不同的含水巖系，再劃分研究同壹含水巖系中的地下水流系統。