ورود آب زیرزمینی به معادن روباز می‌تواند چالش‌های قابل‌توجهی، به‌ویژه در مناطقی که پیش از توسعه معدن، مطالعات جامع هیدروژئولوژیکی انجام نشده، ایجاد کند. معدن سرب_روی مهدی‌آباد، به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین ذخایر فلزی ایران، اخیراً با پدیده ورود آب زیرزمینی از کف پیت مواجه شده، در حالی که پیش‌تر مطالعات دقیق آب زیرزمینی در این منطقه صورت نگرفته است. هدف این پژوهش، تعیین منشأ، مسیرهای جریان و ارتباط هیدرولیکی آب زیرزمینی ورودی به معدن روباز با بهره‌گیری از یک رویکرد یکپارچه شامل پهنه‌بندی پتانسیل آب زیرزمینی، تحلیل‌های هیدروشیمیایی و بررسی ایزوتوپ‌های پایدار است. پهنه‌بندی پتانسیل آب زیرزمینی در سازندهای کربناته کارستی‌شده با ادغام هفت عامل کنترل‌کننده (سنگ‌شناسی، بارش، فاصله از گسل‌ها، تراکم خطواره‌ها، پوشش گیاهی، ارتفاع و شیب) در محیط GIS و با استفاده از روش تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که سازندهای کربناته‌ای که توسط ساختارهای اصلی زمین‌ساختی قطع شده‌اند، بیشترین پتانسیل آب زیرزمینی را دارند و از نظر مکانی با محل معدن روباز همپوشانی دارند. تحلیل‌های هیدروشیمیایی بیانگر غالب بودن تیپ آب Ca-Mg-HCO3 است که نشان می‌دهد انحلال کربنات‌ها، فرآیند اصلی کنترل‌کننده شیمی آب زیرزمینی است. شاخص‌های اشباع محاسبه‌شده با استفاده از نرم‌افزار PHREEQC نشان می‌دهد که آب‌ها نسبت به کلسیت و دولومیت در حالت تعادل تا فوق‌اشباع قرار دارند. ترکیب ایزوتوپی پایدار (δ18O و δ2H) منشأ متئوریک جدید آب‌ها را تأیید کرده و وجود ارتباط هیدرولیکی قوی بین آب موجود در پیت و سیستم آب زیرزمینی اطراف را نشان می‌دهد. ادغام شواهد مکانی، هیدروشیمیایی و ایزوتوپی منجر به ارائه یک مدل مفهومی هیدروژئولوژیکی می‌شود که در آن، یک سیستم کارستی کنترل‌شده توسط گسل‌ها، جریان آب زیرزمینی را به سمت معدن روباز هدایت می‌کند. یافته‌های این پژوهش، مبنای علمی مستحکمی برای مدیریت آب زیرزمینی و طراحی راهکارهای کنترل ورود آب در معدن مهدی‌آباد و سایر معادن روباز بزرگ واقع در محیط‌های کارستی فراهم می‌سازد.