在一些大学课程、法律考虑、国际跨境谈判以及地方和国家监管规则中，地表水和地下水资源传统上被视为独立或弱关联的系统。事实上，地下水和地表水资源是一种完全相关的资源，可以响应水文条件的变化。地表水和地下水的交换发生在多个尺度、速率和时间框架内。科学文献明确支持这一模型。
▲ 降水补给驱动的水文循环示意图
这本书描述了地下水如何与河流、湖泊和湿地等地表水特征联系在一起，并作为一个连续的水文系统发挥作用。水的交换是由不同的水位、土壤物质的水文地质性质和其下面的地质框架驱动的。
▲ 地下水流交换的概念模型。a） 流出条件（获得流）；b） 进水条件（水流损失）；c） 流通条件（流通流）；d） 平行流条件，零交换应力
在记录水交换的地点和速率方面面临的挑战包括，在相连的地下水和地表水系统中，水流路径和水停留时间存在显著差异。九个方框用于扩展正文中提出的概念，作为水交换的例子提出了案例研究。并提供了六个练习和解决方案。
代表地下水与河流、湖泊和湿地交换的多个概念模型在横断面和地图视图中呈现。交换的类型，如流出、流入、流动、零交换和混合条件被定义并用于描述地下水-地表水交换。这些条件与“获得”、“失去”、“流过”和“混合”这些术语有关，这些术语在研究地表水特征时通常使用，与河流生态学家使用的“上升流”和“下升流”这些术语有关。
从流域/盆地到河床尺度，在不同尺度的场景中讨论了交换过程。
第5章介绍了用于描述和量化地下水-地表水交换的位置、幅度和时间的方法。这包括水预算、地球化学预算和热量预算的使用；测量渗流；自记水位计分离；流域尺度地下水模拟；地表水水位和地下水位监测；以及使用微型压力表，渗水计，本地和遥感水温；水流示踪剂测试和地球化学方法。每种方法都有描述，并附有图表。方法包括一些可在互联网上获得的一般参考文档，以及额外的参考文献。
那些了解概念模型和地下水-地表水交换的实地测量之间联系的人将能够确定自然和受影响的溪流、湖泊和湿地的功能，以及哪些保护或恢复行动可以解决问题并实现目标。
