难透水层是指透水性相当差，但在水头差作用下通过越流可交换较大水量的岩层。严格地说，自然界没有绝对不发生渗透的岩层，只不过渗透性特别低而已。从这个角度上说，岩层是否透水还取决于时间尺度。

按照岩层渗透性能的强弱，可把自然界岩石（层）分为透水层、难透水层与不透水层。严格地说，自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层，只是某些岩层（如缺少裂隙的致密结晶岩）的渗透性特别低。因此从这个意义上说判断岩层是否透水（即地下水在其中是否发生具有实际意义的运移）还要取决于时间的尺度。从漫长的地质历史时期考虑，地壳岩层都具有渗透能力。

对难透水层的发现和认识，使得人们对地下水运动，特别是地下水的补给、径流、排泄条件的认识发生了根本性的转变。从而产生了地下水系统的观念。

难透水层是本身不能给出水量，但垂直层面方向能够传输水量的岩层。粘土、重亚粘土等，是典型的难透水层。

上述定义中，并没有给出区分含水层及隔水层的定量指标，而采用了“相当数量”这一模糊的说法，原因在于，含水层与隔水层都具有相对性，取决于应用的场合以及涉及的时间尺度。

同一岩层，在不同场合下，可以归为含水层，也可以归为隔水层。例如，作为大型供水水源，供水能力强的岩层，才是含水层；渗透性较差的岩层，只能看做隔水层。但是，对于小型供水水源，渗透性较差的岩层可以看做含水层。

在相当长一个时期里，人们曾经将隔水层看做是绝对不发生渗透的。20世纪40年代，雅可布及汉图什等提出越流概念后，开始将一部分原先看做隔水层的岩层归为难透水层。越流是指相邻含水层通过其间的相对隔水层发生水量交换。缺乏次生空隙的粘土、亚粘土等，渗透能力相当低，顺层方向不发生水量传输，在其中打井无法获得水量；但是，在垂直层面方向上，由于渗透断面大，水流驱动力强（水力梯度大），通过垂直层面越流，两侧相邻的含水层可以发生水量交换。这种本身不能给出水量、垂直层面方向能够传输水量的岩层便是难透水层。

人们通常是从解决实际问题的角度来认识这个问题的，通常把饱含水的透水岩层称为含水层；不透水岩层就称为隔水层。具体地讲，含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层；隔水层则是不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。显然，这种理解具有相对性。在实际工作中总是根据具体研究目的而确定岩层的含隔水性质。对岩性相同、渗透性完全一样的岩层，很可能在有些地方被当做含水层，而在另一些地方却被当做隔水层。在水量丰沛的地区，出水量小的岩层会作为隔水层；而在严重缺水地区，即便出水量小。同样的出水量也可以作为含水层。即使在同一个地方，渗透性相同的某一岩层，在涉及不同问题时的理解是不一样的。如某种岩层的渗透性比较低，从供水的角度它可能被看做隔水层。但是从水库的渗漏以及其稳定性的角度来认识时，就要作为含水层来对待了。总之，含水层、隔水层与透水层的定义取决于运用它们时的具体条件。

尤其是对待这样的问题：一个地区存在上下两个含水层，中间夹有渗透性能很小的岩层，通常可以称作隔水层的岩层。但是当其中一个含水层由于采水而出现水位下降，两个含水层之间出现很大的水位差时，水位较高的含水层中的水会通过渗透性能很低的岩层做垂向运动补给水位较低的含水层。虽然中间的岩层渗透性能很低，但是由于两个含水层水位差大、过水面积大，因而透过水的量是非常可观的，实践证明了这一点。这时该岩层就不能够称做隔水层，而应该叫做难透水层。把两个含水层透过该难透水层发生垂向水量交换（补给及排泄）的现象称做地下水的越流。

上面探讨了忽略难透水层释水时的水井非稳定流计算问题，在难透水层压密程度较低、且厚度较大时，难透水层释水往往不容忽视。

水井自下部含水层取水，如上部难透水层渗透系数远较下部含水层为小，则可以认为难透水层中地下水仅有垂向运动，而下部含水层仅有水平运动。