研究水存在于地球上大气层中和地球表面，以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科。包括水体的形成、循环和分布，水体的化学和物理性质以及它们对环境的反应等。自然界的水体有河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水、河口和海洋等。它们具有各自的水文特性。随着生产发展的需要和研究工作的深入，已经相继形成了各自独立的分支学科，如河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学、河口水文学、地下水水文学和海洋水文学等。

发展简史 水文学形成独立的学科虽然为时不久，但是水文知识的萌芽却可以追溯到几千年前。古代埃及人依靠尼罗河灌溉农田，在公元前3000多年前开始用水则观测水位，以便发布洪水警报。中国的《书经·尧典》中就有公元前两千多年前黄河一次著名大洪水的记载。最早的水位记载始于公元前316年建成的都江堰。15世纪开始现代水文学的观测时期，中国明代（1425年）的降水量观测，被世界公认为水文史上伟大的成就之一。水文观测使水文学从古代哲学推理阶段进入比较科学化的阶段。当时的著名论述有达芬奇（L.de Vinci）关于雨水渗入为地下水又以泉水流出地表的论断、明渠水力学的连续方程原理，以及帕利栖（B.Pallissy）对河流起源及水位变化观测等。17世纪是定量水文学的开端，贝劳特（P.Perrault）对塞纳河径流量估算及降雨量、径流量的对比分析，马里奥特（E.Mariotta）用蜡球浮标测定表面流速，哈利（E.Halley）观测水面蒸发量，胡克（R.Hooke）设计的流速仪等，对水文学早期的定量化起了推动作用。18世纪在水力学和仪器方面取得了很大的进展，如伯努利（Bernoulli）设计的压力计和创立的伯努利方程，毕托（Pitot）的流速计和谢才（Chezy）的流速公式。19世纪进入水文现代化时期，实验水文学得到了迅猛发展，如毛管水运动的哈根一波伊塞勒方程，有孔介质中水流运动的达西定律，水面蒸发的道尔顿公式，河水流速的曼宁公式，洪水计算的马尔瓦尼合理化公式等。都是实验水文学的重要成就。20世纪30年代以来，水文学家谢尔曼（L.K Sherman）的单位线，霍顿（R.E.Horton）的下渗理论，冈贝尔（E.J.Gumbl）的关于估算水文极值分布的频率计算理论，伯纳德（M.Bernard）的水文气象学理论，爱因斯坦（H.A.Einston）的河流泥沙运动理论等，为现代水文学奠定了基础。

基本内容 水文循环是形成各种水文现象的纽带，而太阳辐射和地球引力则是水分运动的动力。地球上每年平均有526～760立方公里的水参与了水文循环。蒸发是水分通过向上循环的运动而到达大气的过程。由于太阳辐射的作用，海洋、陆地和地下水被蒸发成为水汽逸入空中。空中的水汽或就地凝结，或成云致雨，在地球引力作用下，降落在海洋和陆地，形成局部水文循环，或称小循环。海洋上空的水汽也有部分被气流输送至陆地上空凝结致雨，再从陆地流入海洋，形成大循环。水文循环贯穿整个水圈，上及地面以上7～18公里的对流层，下达地面以下约1公里深处。降水是水分经过向下循环运动到达地面的环节。降水经过植物截留、填洼和下渗的过程，或形成地表径流（包括表层流），或渗漏至较深地层而形成地下径流。它们注入河中形成河流径流。这是水文循环中横向循环的路径。河流径流在时间上、空间上分布极不均匀，径流的年际和年内分配的不均匀性具体表现为丰水年与枯水年、汛期与枯水期的交替出现以及径流集中程度及延续时间的差异。径流的变化取决于河流水源条件。河流水源有雨水、季节性融雪水、高山冰雪融水、湖泊沼泽水和地下水。中国河流补给以雨水补给为主。湖水对径流具有调节作用，进出湖泊水量的变化以及力的作用，引起了湖水运动和水位变化。冰川是雪和其他固态降水降落在陆地上再结晶而形成的，它通过消融过程而变成径流。

水文现象的特点 水文现象在时间变化上，兼有周期性和随机性的特点，而在空间变化上则具有地区性和特殊性的特点：①周期性：地球自转使地球表面的日辐射强度具有日变化的特点，而地球公转则形成一年中四季的交替。因此水文要素一般也具有日变化和年变化的特点。②随机性：大气环流、气候和环境条件及它们的相互作用决定了水文现象和过程的特征，这些条件本身虽然遵循着各自的变化规律，但它们的组合在时间和空间上的变化却具有随机性，因此水文现象的定量特征，如极值的大小及其出现时间也具有随机性的特点。③地区性：气候与自然地理条件具有地区性分布的特点，水文现象也因而具有一定程度的地区相似性，是水文区划的依据。例如水文循环路线经过相同纬度、海陆相对位置相似、气候条件相近的区域，形成的水文现象也具有地区相似性。④特殊性：同一水文区划内，由于地形、植物和人类活动影响的差异，形成了空间分布上的异常规律，如山区的蒸发、径流特征与高程有明显的关系，平原地区的水文规律则与田间工程密集程度有关。

研究方法 水文学作为阐明自然界水文现象和规律的科学，必然要紧密联系水资源合理开发利用和水利工程作用来研究。水文学的研究方法有：①物理方法：从收集水文站网的实测资料和进行室内、野外实验入手，研究水文现象的形成过程，着眼于揭露水文现象的物理实质及相互间关系，并进而建立水文现象（过程）与影响因素之间的定量关系，或称成因分析法。②模拟方法：采用统计分析、系统分析和数学模拟的方法求解复杂的水文规律，又称水文模型法。③地理方法：从气候因素及地理景观要素的分布具有地理性的概念出发，探求各种水文要素分类和分区的特征值，或建立区域性经验公式，或绘制各种特征值的等值线图和分区图。

对农业生产的作用 地球上可以利用的淡水很少，大约只占总水量的0.5%。其中农业是最大的用水部门，估计约有80%耗用于农业。据联合国粮农组织统计，世界上每年大约有5～7万平方公里的陆地由于缺水而变成沙漠，而同时又有20～30万公顷的农田由于洪涝灾害、盐碱化和土壤侵蚀而被废弃。约占世界总耕地15%的灌溉地（约223×10⁶公顷）生产了世界上30～40%的粮食，每年增加的3×10⁶～4×10⁶公顷灌溉面积，所增加的耗水要靠合理利用水资源来解决。由此可见，水文学作为水资源合理开发利用的科学基础，对农业、森林、地理、流域开发、水利经济、水法和政策，具有重要影响。此外水工结构设计、供水、废水处理、灌溉和排水、水能利用、防洪、航运、抑制污染以及养鱼和水生物养殖等，也无不有赖于水文工作者提供科学的数据。