هدف از این پژوهش، مدل‌سازی کمی آبخوان بجنورد با تأکید بر لایه‌بندی آن است. در این مطالعه، مدل سه‌بعدی لیتولوژی آبخوان با استفاده از تکنیک‌های مدل‌سازی سه‌بعدی در نرم‌افزار Rockworks، با اطلاعاتی مانند لاگ چاه‌های بهره‌برداری و مطالعات ژئوفیزیک به‌دست آمده است. مدل لیتولوژی ‌به‌دست آمده آبخوان که شامل چهار گروه بافت خاک درشت‌دانه، متوسط‌دانه، ریزدانه و خیلی‌ریزدانه است؛ به‌صورت چهار لایه با ضخامت 30 متر به نرم‌افزار GMS وارد و در شرایط ماندگار اجرا شد و مجذور میانگین مربعات خطا بعد از کالیبراسیون به مقدار 0.794 متر رسید؛ به گونه‌ای که مجذور میانگین مربعات خطا، نسبت به مدل تک‌لایه که دارای مقدار 0.852 است، بهبود یافت. مقاطع عرضی به‌دست آمده بیانگر وجود عدسی‌ها و ناهمگنی شدید رسوبات آبرفتی آبخوان بجنورد می‌باشد که در صحت تخمین مقادیر هدایت هیدرولیکی بسیار تأثیرگذار است. مقادیر هدایت هیدرولیکی در شرایط ناهمگنی آبخوان به‌صورت موضعی و با توجه به جنس‌های مختلف موجود با مقادیر 8.1، 6.7، 1.9 و 0.4 متر بر روز به‌ترتیب برای بافت خاک درشت‌دانه، متوسط‌دانه، ریزدانه و خیلی‌ریزدانه برآورد شد.