常见的水化学特征有：水样出现白色沉淀，具有硫化氢（H₂S）臭味，则属于老窑水或煤系砂岩水；水样中含有Mn²⁺、Fe²⁺，取样后被空气氧化产生Fe₂O₃沉淀，则此水一定来自薄层灰岩水；水样中若有NH₄⁺、NO₃^-、NO₂^-出现，多半是浅层污染的冲积层水或地表水；水中氡的含量不同水源不同，冲积层水中氡的含量比煤系地层中高，径流条件好的奥陶系灰岩水，若属非放射性矿区，其含量小于冲积层中含量的一半；老窑水一般为SO₄-Ca或SO₄-HCO₃·Ca型，冲积层砾石层水为HCO₃·Cl-Ca型，煤系砂岩水为HCO₃-Na型，薄层灰岩水为SO₄·HCO₃-Ca型，厚层灰岩水为HCO₃-Ca·Mg型等。

水化学分析法是突水水源判定的常用方法，利用地下水的水化学特征分析地下水所处的水文地质环境，具有快速、准确、经济的特点。一般分为简易水化学分析、多元统计学分析和非线性分析3类。

包括对突水水源的特征分析和同位素分析：前者是对突水水源的直观分析，如离子浓度、矿化度、硬度、pH值等；后者采用同位素技术来判别突水水源。

主要分为聚类分析和判别分析2种：①聚类分析。将地下水样按其共性进行分类，以便系统地加以科学研究的一种有效方法，其目的在于辨认在某些特征上相似的水样，并按水样的这些特征划分成若干类。②判别分析。从已掌握的地下水样出发，总结分类的规律性，建立判别函数，由判别函数来判断新的水样应属类型的分析方法。

主要有灰色系统理论、模糊数学综合评判、人工神经网络、地理信息系统(geographic information system ，GIS)等。