淮北平原由黄河、淮河历次泛滥堆积作用形成，除东北部有零散残丘与低山分布之外，其余均为第四纪松散沉积物覆盖，地势平坦，由西北向东南微微倾斜，地面坡降1/7 500～1/1 000，海拔高度15～50 m。本区河流多为西北东南向，由于诸河切割，构成本区平原河谷地貌的自然景观。地貌类型可分为剥蚀堆积地貌，堆积地貌，构造剥蚀地貌三种。

剥蚀堆积地貌分布于中南部河间地区，地势平坦，地面坡降1/10 000，地面高度15～35 m，为第四纪全新统中段堆积底层。

堆积地貌主要分布在本区北部，为近代黄河泛滥堆积而成，属第四纪全新统上端冲积底层，坡降1/7 500，地面高度25～50 m。

构造剥蚀地貌主要分布在本区东北部地区，总面积约1 060 m2，不足本区总面积的3%。残丘，低山呈不连续分布，岩层由寒武、奥陶与震旦亚界灰岩组成，山体排列方向与岩层走向一致，大体为北北东向，海拔高度50～390 m。

境内河流均属淮河流域，各河流自西北向东南流入淮河及洪泽湖。主要自然河道从西向东有洪泽湖、谷湖、润湖、颍河、西淝河、涡河、北淝河、懈河、浍河、沱河、濉河等。本区西部河流（北淝河以西）属淮河水系；东部河流（懈河以东）属洪泽湖水系。新中国成立后先后开挖了不少以排涝为主、结合分洪和综合利用的人工河道，大型的有新汴河、茨淮新河及近期兴建的淮洪新河。(www.daowen.com)

淮北地区多年平均径流量77.72亿，径流深约合208 mm，多年平均年径流系数为0.24。径流特性受降水与地形地貌条件制约。本区河流为雨源型，即河川径流来源于降水，因而，径流的时空分布与降水的时空分布大体相一致，但年内分配更为集中汛期（6至9月），径流可占年径流量的70%～80%，最大值出现在7、8月份。在中小水年份，全年水量几乎都集中在汛期，甚至产生于汛期的几场乃至一两场暴雨。径流的年际变化也远大于降水。各站最大年径流量与最小年径流量可相差20～100倍。年径流Cv值多在0.7～1.1之间，是全省年径流变差系数的高值区：其分布为上游大于下游，流域集水面积小较大，集水面积大Cv较小。该地区因受1963年、1972年特大洪水的影响，Cv值较大，达到1.2～1.4。

淮北地区地下水量较为丰富。由于受区域构造条件所决定，主要含水层为浅层全新统含水岩组及中深部更新统含水岩组，含水层厚度分别为0～40 m和40～1 513 m。地下水由降雨入渗补给消耗于蒸发，属入渗-蒸发型。地下水埋深，总的趋势是自西北向东南逐渐变浅，萧县、砀山和宿州、灵璧的北部以及涡阳一阜阳一线以西平均埋深为2～4 m，北部砀山、亳州最大埋深可达4～6 m；宿州以东、涡阳、阜阳东南地区的平均埋深1～2 m。由于降雨年内分配不均，地下水埋深在时间上有明显差异，地下水位年变幅一般在1～3 m之间，局部山丘地段和开采集中区大于3 m。本区浅层地下水资源量多年均值为73.93亿m3/（a·km2），平均可开采量为52.8亿m3/（a·km2）。补给模数，自界首、亳州至宿州、泗县以南约为20万m3/（a·km2）；萧县、稚溪及其东部约为25万m3/（a·km2）；界首、亳州、萧县西北、砀山一带为14万～15万m3/（a·km2）。可开采模数，本区北部为12万～14万m3/（a·km2）；南部为15万～16万m3/（a·km2）。当前，除局部井灌区与城镇工业、生活用水开采区外，地下水开采量较小，属于弱开采区，在部分城镇周围，由于超量开采地下水，造成了地下水的下降漏斗。阜阳、淮北、宿州、界首等地由于超量开采深层地下水，使地下水承压水位持续下降，造成大范围的地面沉降。阜阳市沉降范围已扩展到近500 km2，地面最大沉降点累积沉降达1.0 m左右；淮北市沉降漏斗范围也达300 km2以上，进而引发地面塌陷，并使漏斗中心地区农田浅井干涸，漏斗范围有逐年扩大的趋势。

淮北地区地表水均受到不同程度的污染，主要河流水质普遍较差。境内工业废水排放量约65.33万t/d，加上江苏徐州和河南省大量工业废水入境，河道水质逐年恶化，主要河流水质等级常年在Ⅳ-V类以上，其中颍河、涡河、奎河水质甚至超V类。奎河接纳上游徐州排污水量约9.0万t/d，污径比为本区之最，高达22.7%。各监测河段的污染物质主要是氨氮、高锰酸盐指数、挥发酚等，氟化物含量较高，最大监测值达4.5 mg/L。

地表水污染严重的地区，地下水污染也重，奎河、濉河酚污染严重，其沿河两岸地下水的酚含量也较高，超过饮用水的水质标准。例如奎河、濉河污染的扩散范围一般垂直渗透深度为15～20 m，最深达35～40 m，实际已使整个浅层水含水层招致污染。水平渗透宽度，右岸为1.1～2.7 km，左岸为2.5～50 km。由于污染源来自上游，所以地下水质污染从上游到下游有逐渐减轻的趋势。本地区地下水质状况是：总硬度为42.5～778 mg/L，氯离子为2.9～883 mg/L，硫酸盐为0.8～265 mg/L，高锰酸盐指数为0.2～93.3 mg/L，氨氮为0.2～4.00 mg/L，氟化物小于0～2.0 mg/L。有机物有增长趋势，其中氟化物的污染主要集中在河道两岸。地下水质除污染河道沿岸地区水质差和砀山、萧县、泗县以东地区矿化度较高外，其余均属低矿化度的淡水，水质良好，符合饮用水标准。