该书以西北内陆黑河流域为例，针对西北内陆典型区黑河流域水循环过程和地下水形成的基础科学问题及生态环境脆弱性成因机制，应用流域尺度水循环、资源-环境可持续发展和地下水系统理论及人地耦合有关科学思想，采用区域构造控水、系统水文学、同位素水文学、古水文与古地理学等相关研究方法，以及RS-GPS-GIS信息处理、Eh4探测和地表水-地下水耦合数字模拟与可视化技术，在大量野外科学研究基础上，揭示了西北内陆盆地平原区地下水系统的补给、径流、更新及排泄在时（不同时期、不同阶段）空（不同地段和空间）变化特征、过程和模式，突出了地下水形成、更新同水文循环系统的关联性及整体的统一性、区域特征和一般规律性；阐明了黑河流域地下水演化与气候变化、人类活动影响和构造控制作用之间关系，突出了平原地下水形成、更新与演化的自然属性，充分体现了小时间尺度上人类活动影响的干扰性，突破了传统水文地学研究传统思维，引进了现代地球科学系统理念，将研究视野拓展至地球表层系统之范畴，水-土-环境-生态相互作用演变规律作为研究的关键科学问题。该书还论证了研究成果的区域代表性，总结出适用西北内陆其它地区地下水循环演化研究的理论与研究思路，提出了实现西北内陆地区流域尺度水资源与环境可持续发展战略对策。,该书是国内首部多学科交叉、多部门合作和集成现代先进理论与技术为一体的水循环和地下水演化的科研成果，其研究方法、科学思路和技术路线都富有开拓性，对于科研创新、区域经济发展规划和基础调查等方面都具有现实指导意义，还可作为水文、水利、资源、土地、地质环境和生态环境领域大学教师和研究生的重要参考书。