Der mathematischen Beschreibung der Strömung des Grundwassers bzw. der Ausbreitung von Inhaltsstoffen sowie von Wärme liegen fünf Gesetzmäßigkeiten zugrunde. Das sind die Prinzipien der Masse- und Energieerhaltung, sowie die Gesetze von Darcy, Fourier und Fick. Diese werden in differentieller Form für Variablen definiert, die, wie soeben beschrieben, über einen Mittelungsprozeß als Funktionen von Ort und Zeit definiert sind.