如果说上面关于物理、化学、生物效应的讨论主要是围绕污染物是否容易迁移的问题展开的。本段落则侧重于讨论污染物是如何迁移的，或者说不同水动力形式对迁移的影响。进入地下水的污染组分，随水流运动可由两种水动力方式控制，这就是对流迁移、机械弥散迁移两种形式。
(一)水动力作用的两种形式
1.对流迁移
当含水层中的地下水存在压力差时，就会产生水的流动，由压力高的地方向压力低的地方流动，这种现象称对流。污染物以地下水为载体，随水流一并运动的过程就是对流迁移。研究表明，污染物的移动是质点的运动，其移动速度相当于地下水动力学所讲的实际流速(u)，而不是渗透流速(v)。前者是指由岩土空隙组成的通道中水流的真实流速，后者是指由空隙和不透水介质共同组成的某一断面与其水流通量的比值，可由下式计算得出
环境地质学
式中:Q为通过过水断面的流量;W为过水断面的面积;K为含水介质的渗透系数;I为过水断面上、下断面的水力梯度。
由上式可以看出，渗透流速是个面积平均的概念，又称平均渗透流速。由于渗透介质孔隙通道蜿蜒曲折，呈网络状，很难测度各质点的真实流程和速度，所以实际流速往往用平均渗透流速换算而得，即平均实际流速u。
环境地质学
式中:n为介质的孔隙度;u为平均实际流速;其他符号同上式。
当污染物在水压力差作用下以平均实际流速迁移时，就是对流迁移。
如果仔细考察会发现，污染物从某一位置到达另一位置，各质点所走的路径以及运动的速度是不完全相同的，即使同时出发的不同质点，到达终点所需时间也有长短之分。正因如此，以平均实际流速确定的污染物锋面位置往往与实际观察结果有较大偏差，为此，必须考虑另外一种水动力现象，即机械弥散。
2.机械弥散迁移
在恒温条件下，多孔介质中流体在微观尺度上实际流速不均匀，方向不一致，而引起的溶质运移的时间不同步、分布范围不断扩大的现象称为机械弥散。机械弥散产生的原因主要是含水层介质孔隙、裂隙分布的不均匀，几何形状和大小不同，溶质沿着曲折的通道运动时，阻力大小也不一致，于是，在同一断面上，有的孔洞实际流速快，有的流速慢，运动方向也不一致。随着流程的增大，就会呈现出较大尺度的分散现象。机械弥散效应的大小可用机械弥散系数表征，即:
Dh=λv
式中:Dh为多孔介质的机械弥散能力;v为地下水的平均渗透流速;λ为多孔介质平均粒径及其不均匀特征。机械弥散系数有纵向弥散系数Dhx和横向弥散系数Dhy，前者是沿水流方向的弥散;后者是垂直水流方向的弥散作用。室内试验表明，纵向弥散比横向弥散一般要大5～20倍。
(二)分子扩散的物理作用
造成污染物随地下水流呈不断扩大分布范围的另一种普遍存在的，不同于水动力学的物理作用就是分子扩散。所谓分子扩散是指，静止水体中溶质在溶液浓度梯度的支配下，从高浓度处向低浓度处的运移现象。它可以发生在静水环境中，也可以出现在动水中，既可以沿水流运动方向出现，也可垂直水流方向发生。分子扩散与分子、离子及质子的热运动有关，溶液中溶质的分子扩散速度服从费克(Fick)定律:
环境地质学
式中:qx、qy分别为溶质在x、y方向的分子扩散速度;C为溶液溶质浓度;əC/əx、əC/əy分别为沿x、y方向溶质的浓度梯度;D0为溶液中溶质的分子扩散系数。
(三)污染水锋面的移动
1.污染水锋面
由于机械弥散和分子扩散作用，污染物在地下水中迁移时，污染水与天然水之间往往不存在一个清晰的界面，而是一个水质相互混合的过渡带。若用污染物相对浓度C来表示，即:
环境地质学
式中: 表示相对浓度;C为地下水流场中某点污染物浓度(扣除本底值后的浓度);C0为污水中污染物的浓度(不计本底值)。由图8-2可以看出，污染水占据的区域 ，未被污染的天然水区域 ，在两个区域之间存在一个 的地带，这个地带就是过渡带。过渡带与天然水区域的大致界面，即 趋于0的位置，就是污染水的锋面。
图8-2 染水锋面及过渡带示意图
图8-3 同流动条件下锋面的形态
2.锋面的形状
污染水进入含水层后，锋面的形状如图8-3所示。
在连续垂直渗透的条件下，如果渗透介质是均质的，锋面呈舌状，并在水动力的驱动下缓缓下移(图8-3a)。如果含水层是倾斜的，锋面会拉长变形成楔状。倾斜的角度(倾角)越小，楔状体的长度就越大(图8-3b)。锋面形状之所以会发生变化，除与水动力条件的改变有关外，另一重要原因是污染水和天然水存在着密度差。楔状体的具体形状可分为两种情况:①污染水的密度ρ1小于天然水的密度ρ2时，楔状体的前端位于含水层的上部，并收敛于含水层的顶板;楔状体的后端位于含水层的底部，与含水层的底板相交(图8-3c);②污染水的密度ρ1大于天然水的密度ρ2时，情况恰恰相反，楔状体的前端位于含水层的底部，后端位于含水层的顶部(图8-3d)。通俗地讲，上面两种情形出现的原因就是重的液体有下沉的倾向，轻的液体会浮在上面。
在地下水系统中，由于含水介质粒度的分布十分不均匀，岩相变化也较复杂，往往很难见到上述理想的锋面形状，大多为参差不齐的复杂曲面。渗透性良好、地下径流较强的含水层，锋面的位置会更靠前，相对弱的含水层锋面位置会靠后，从而呈现犬牙交错的格局，但在总体上仍可保持楔状体的大体轮廓(图8-4)。
3.锋面的移动
污染地下水锋面所处位置是圈定污染范围的依据，在地下水水动力作用的驱动下，锋面随时间不断移动，地下水的污染范围也不断扩大。查明锋面所处位置，认识其移动的规律，是地下水污染评价、预测的主要基础性工作。
污染水在含水层中移动的过程，可用图8-5来说明。从图中可以看出，当地表污染源中的污染物经过降水淋溶入渗，进入潜水面，在t1时段，锋面可保持在两个流(线)面之间，污染区的范围也较小。到t2时段锋面的大部分仍限于两个流面之间，只有一小部分超出流面位置，前锋移动的距离要大于前一时段。此后各时段(t3，t4…)锋面位移的距离会逐渐增大。其中的缘由，可用下述的物理过程予以分析(图8-6)。
图8-4 层含水层中污染水锋面形状(污染水密度ρ1小于天然水密度ρ2，粗线表示锋面位置)
图8-5 染水锋面的移动
图8-6 面移动中的对流迁移、机械弥散、分子扩散作用
图8-7 续入渗污染形成的污染区扩大
假定含水层渗透介质是均质的，地下水的水力梯度不发生改变，地下水的实际平均流速大致可视为常量。在对流迁移作用下，t3时段末的锋面到t4时刻末时应移动到图中实线箭头所示位置。然而，在t3到t4时间过程中由于机械弥散和分子扩散作用的影响，锋面真实的位置会比仅考虑对流迁移所达到的位置更远，而且t4时段的过渡带宽度要大于t3时段，污染水体的侧边缘也会向四周扩大，突破流线(面)的限制。除此之外，由于流线方向的变化，近地表处以垂直渗透为主，逐渐变为近水平渗透，锋面也发生变形，图中所示的是污染水密度小于天然水密度时的变形情形，即锋面最前端前伸，后端退后。
根据上述道理，不难理解如果污染水的入渗是长时间的连续过程，污染水锋面的移动速度会越来越快(因不断叠加机械弥散、分子扩散效应);过渡带的宽度也会越来越大，前半部的浓度值会越来越小;污染水体的侧边缘也会超出流线(面)的限制，而向两侧发展;锋面的形状则由入渗端的舌状逐渐拉长呈楔状;污染区的平面投影呈现出如图8-7所示的形状。