传统的水文地质图以平面图和剖面图或钻孔资料表达三维空间结构,限制了对区域整体地质条件与含水层特征的认识。本文选取黑河流域中游盆地为研究区,基于VGEOI3D系统平台构建研究区第四系空间岩性结构模型与三维水文地质结构模型,对第四系各岩性的含量及含水层结构空间分布特征进行分析研究。主要结论有:(1)通过分析构造模型与地下水曲面模型中可知受断层构造影响,新坝镇、嘉峪关大断裂处分别存在地下水“跌水”。(2)通过图切剖面对比验证可体现模型准确性,三维模型能够反映区域第四系各岩性展布情况和含水层结构特征。(3)研究区主要岩性为卵砾石和砂砾石,分别占研究区整体岩性体积的36.9%和33.7%,其次是砂、亚砂土和亚粘土,亚粘土的含量最少。卵砾石、砂砾石等含水介质明显多于亚砂土、亚粘土弱透水介质的含量,说明研究区具有较大的富水空间。(4)含水层结构与岩性结构具有一致性,卵砾石、砂砾石主要分布在祁连山山前冲洪积扇顶部和北部山前,含水层为单一潜水含水层,而在下游细土平原区岩性颗粒变细,砂砾石、砂含水介质与弱透水介质交互沉积,含水层变为多层结构。从区域整体的角度将含水层结构归纳为1-4层。(5)图切剖面与人工绘制的水文地质剖面图整体拟合效果较好,可从微观上提高对研究区地下空间结构和含水层结构分布特征的认识。