地下水水流和污染质运移模型的结果一直存在着非确定性，导致非确定性的原因是多方面的，包括：水文地质概念模型的问题、模型中参数的误差、边界条件的不准确、模型输入的误差等（赵勇胜，1994）。
地下水赋存和运移的场所是岩石的孔隙、裂隙及溶隙，这些空隙的大小、形状和连通性各不相同，具有明显的随机性。地下水和污染质在这样的介质中的运移具有很大的非确定性。为了能够用数学模型来模拟水流或溶质的运移，就必须对复杂的含水层系统进行概化，这种概化具有主观性和不确定性。尽管人们早已认识到了含水层介质的随机性和复杂性，但由于研究手段的局限而采用了宏观分析方法。同时，模型所需的各种参数和输入值在求参和观测计算时也很难达到精确，如渗透系数、化学反应参数、降水补给量、蒸发量等。
由于存在着上述的不确定性，所以目前解析模型、数值模型的模拟结果的准确程度也值得探讨。W.Kinzelbach（1998）认为：采用确定性的模型方法来解决非确定性的问题其结果值得怀疑。如应用某些地下水流或污染质运移的确定性模型所得到的确切开采量或水位和水质及其随时间和空间的变化的结果就是一个例子，由于模型的输入参数和数据具有随机性，如含水层渗透系数、地下水的补给量等，所以这种确定的模拟计算结果严格地来说是有问题的。更为严重的是，决策者往往不清楚具体问题的所在，而把技术人员的评价计算结果认为是准确无误的。因此，应该把随机方法理论引入水资源的评价计算中，模拟计算的结果也应该表达为：在某概率下，某地地下水开采量或水位水质在时空的分布变化如何……。实际上，关于地下水资源模拟计算的非确定问题一直受到水文地质工作者的重视。非确定性问题的解决对于水文地质学的模型计算、预报而言是非常重要的。可以预见，这一领域将是未来水文地质工作者研究的难点和热点问题之一。
我们认为，要解决地下水资源模型计算中的非确定性问题，应该从两个大的方面进行研究，即水文地质条件的认识和模型方法手段的改进。
一、水文地质条件的研究
研究区的水文地质条件是数值模型的基础，对水文地质条件的认识和了解程度决定了地下水模型预报的精度。所以，为了解决地下水模型的随机性或非确定性，首先需要进行水文地质条件的研究，如模型的结构、参数和模型的各种输入数据的准确性研究。
（一）地层岩性和边界条件
这方面的工作决定了地下水模型计算的精度，对地层岩性和含水层边界条件的详细研究可以降低模拟计算的非确定性。一个好的水文地质概念模型就是模型计算成功的保证。
由于野外地层岩性、地下水的补给排泄等的复杂性和随机性，我们很难全部掌握每一个细节。即使能够这样，也很难建立模型进行描述。但是，可以通过对水文地质条件的深入研究，建立起能够客观反映野外实体的水文地质概念模型，以减少模型模拟的随机性和非确定性。
（二）模型参数的获取
模型参数获取方法的技术也是未来研究的重点之一，通过求参方法技术的改进，可以更为准确地描述野外地层的实际情况。
二、模型方法
在模型方面有许多处理非确定性问题的方法，最传统的方法之一就是选择最佳-最差方案，通常比较有效的方法是蒙特卡罗法（Monte Carlo），但这种方法往往需要进行大量的计算才能得到比较满意的结果。近年来，有人（W.Kinzelbach等，1998年）提出一种计算高效、快速的方法FOSM法（the First Order Second Moment technique），这种方法可以用于解决地下水水流和溶质运移模型的非确定性问题。通过对蒙特卡罗和FOSM方法进行的对比，发现后者具有许多优点，在实际应用中更为方便。