本書以作者博士論文和國家自然基金項目“流域生態水文過程隨機模擬及其對環境變化的響應-以潮白河流域為例”的成果為基礎編寫，全書分為8章。第1章為緒論，主要介紹研究背景和意義；第2章深入分析土壤水分動態隨機模型理論和內涵，重新審視其模型理論假設；第3章選擇北方常見的三種林地生態系統：元寶楓、油松、側柏的土壤水分監測數據和氣象數據，基于土壤水分動態隨機模型，探究北方林地生態系統的不同植被土壤水分分布特征；第4章應用土壤水分動態隨機模型，模擬欒城站灌溉農田土壤濕度概率分布、水量平衡、作物水分脅迫響應和降雨波動和灌溉情景下平均土壤濕度分布特征，對該理論方法在農業生態系統中的適用性進行綜合評價；第5章建立了超滲產流過程影響的土壤水分動態隨機模型，分析超滲產流對土壤水分動態和水量平衡的影響；第6章基于提出的超滲產流修訂的土壤水分動態隨機理論方法；第7章基于水熱耦合模型方法，分析了潮河、白河流域水循環要素相應于不同土地覆被類型結構變化和水平衡的特征；第8章對前述工作進行了概括與總結。