地下水流系统的行为规律往往是和人类活动、生态环境演变及气象变化等各种因素紧密相关的。因此地下水资源的管理通常是在大量的确定性和不确定性因素的环境中进行的。从描述地下水运动规律的偏微分方程及定解条件中不难看出，控制地下水流的主要参数和变量几乎都具有随机性和不确定性。
（1）控制地下水流动和储存的主要介质场参数M，K，S，即含水层厚度、渗透系数及储水系数都是通过有限的勘探试验资料直接或间接获得的，所以，这些参数的真实性和代表性总要受到勘探试验工程在时空分布上的局限性的限制。对于同一含水系统，利用不同时间、不同空间的资料很可能获得不同的水文地质参数，这时很难说明利用何组参数来刻画和预测含水层系统的行为更为客观和真实。因此，含水层参数的不确定性和随机性是客观存在的，这也决定了更为客观的地下水流系统的模拟和管理模型应为随机模型。
（2）含水层系统的边界性质、边界位置等都很难采用某一确定的数据来刻画，我们经常视为定水头边界的河流、湖泊等水位值常受大气降水、地表引流取水等许多随机因素的影响。因此，准确地说，这类边界的水位值是随机变量的函数，我们只能说其在一定的均值附近按照特定的随机分布变化着，而很难将其视为某一确定不变值。
（3）地下水流模型中包含的汇、源项，不管是人工取水或是大气降水入渗，都具有极强的不确定性和随机性。
（4）由于地质及水文地质条件的复杂性，我们所建立的模型都是客观条件的一种近似和概化，而在这种近似和概化过程中，一些信息量的丢失和失真是必然存在的，这种处理会给模型带来随机误差。影响模型的可靠性。
（5）在我们对各种资料的处理过程中，由于处理方法、剖分近似、舍入误差和计算过程的波动等因素也会给最终结果带来一定程度的随机误差。
由此可见，描述地下水运动规律定解条件中的关键参数及处理手段都具有不确定的随机性和误差。而地下水流系统模拟与管理模型又是和这些不确定性和随机因素紧密相关的，特别是水力管理模型往往以水量或水位作为状态变量或决策变量。这些量又是随机变量（K，M，H0，Hb，…）的函数，所以它们也必然具有随机性。这决定了地下水模拟与管理模型也必然是随机的。其模拟与管理结果也不是可以用简单的“是”或“非”能够回答的。正如受多种随机因素影响的“气象”预报一样，只能根据与其相关的随机因素的随机特征及其不确定性水平给出某种模拟与管理结果出现的概率分布。同样，模拟与管理结果的置信水平也会受到有意义的足够数量的质量可靠的实验和观测数据的影响。Bathala等研究认为用有限的资料计算模拟和管理含水系统时，除了要充分重视地下水流系统内在的各种随机因素外，关于系统外围有关资料及其随机性也应给以认真考虑。前面的分析告诉我们，影响和控制地下水运动的多种因素是随机的和不确定的，因此，正确刻画地下水运动规律的模拟模型应是随机模型。而地下水系统管理和决策模型又以模拟模型为基础，模拟模型往往构成管理模型的约束条件，因此，符合客观实际的管理模型也应是随机约束管理模型。