淮南矿区位于淮河以北平原地区,煤炭资源丰富,煤层层数多,厚度较为稳定。煤系地层上覆新生界松散含、隔水层。煤炭资源长期开采导致了大面积采煤沉陷积水区域,沉陷区地表水与浅层地下水、地表河流之间发生了不同程度水力与水质联系。依据沉陷区与地表河流之间关系,将沉陷区分划为与河流无水力联系的封闭式沉陷区以及有联系的开放式沉陷区,研究该条件下的地表水与浅层地下水的量与质的变化关系,对沉陷区水资源的综合利用及水环境保护具有十分重要意义。以淮南潘谢矿区开放式和封闭式沉陷区为研究对象,系统分析了区内水文地质条件,并通过对地表水和浅层含水层水位动态数据的监测,获得了大量实时动态数据,得出了沉陷区地下水类型为承压水；分别建立了两种类型地表水和浅层地下水之间相关的数学模型,并对此进行数值模拟计算,识别了不同含水层的水文地质参数；采用有限单元法编程实现了地表水与浅层地下水之间的水量转化关系,研究了近一年的二者之间水量的转化过程,揭示了它们之间互补转化规律。采集两种类型地表水和浅层地下水水质样品,运用单因子、模糊聚类、内梅罗、有机质污染等方法进行评价,得出沉陷区水质的特征指标为氮类指标,并通过氮同位素分析法确定了氮的来源；采用相关性分析方法,从空间和时间上分析了二者之间水质指标的变化规律和影响因素。两种采煤沉陷区地表水和浅层地下水水质在Ⅲ-Ⅴ类水间波动,浅层地下水特征指标为NH3-N,地表水特征指标为TN。氮来源分析表明封闭式沉陷区的地表水相对孤立,水力循环条件次于开放式沉陷区,浅层地下水污染物迁移扩散浓度小于开放式沉陷区,但二者均属磷限制性水体。地表水与浅层地下水之间水质变化受蒸发与降水、农业面源污染输入、养殖以及局部固体废物等综合影响,且增加了浅层地下水污染风险。