水文學（hydrology）是地球物理學和自然地理學的分支學科。研究存在於大氣層中、地球表面和地殼內部各種形態水在水量和水質上的運動、變化、分佈，以及與環境及人類活動之間相互的聯繫和作用。是關於地球上水的起源、存在、分佈、循環、運動等變化規律，以及運用這些規律為人類服務的知識體系。
地球表層的水由地球內部逸出，經過約35億年的積聚和演變，逐漸形成今天的水圈。水圈的形成不僅改變了岩石圈的面貌，使大氣圈中的現象變得複雜多樣，而且導致生物圈的出現。因此，水的出現和水圈的形成，是地球自然歷史中最重大的事件。
研究領域
水文學的研究領域十分寬廣。從大氣中的水到海洋中的水，從陸地表面的水到地下水，都是水文科學的研究對像；水圈同大氣圈、岩石圈和生物圈等地球自然圈層的相互關係，也是水文學的研究領域；水文科學不僅研究水量，而且研究水質，不僅研究現時水情的瞬息動態，而且探求全球水的生命史，預測它未來的變化趨勢。
陸地上的水量雖然只約佔全球總水量的3.5%，但淡水幾乎都分佈在陸地。整個人類生活在陸地，最複雜的水文過程也發生在陸地，因此對陸地上的水的研究尤其受到人們的重視。陸地水文學是水文科學的主要組成部分。有關海洋和大氣中的水文知識，現已分別歸入海洋學和大氣科學的範疇裡了。
研究對象
動態系統
地球上現有約13.9億立方公里的水，它以液態、固態和氣態分佈於地面、地下和大氣中，形成河流、湖泊、沼澤、海洋、冰川、積雪、地下水和大氣水等水體，構成一個浩瀚的水圈。水圈處於永不停息的運動狀態，水圈中各種水體通過蒸發、水汽輸送、降水、地面徑流和地下徑流等水文過程緊密聯繫，相互轉化，不斷更新，形成一個龐大的動態系統。
在這個系統中，海水在太陽輻射下蒸發成水汽升入大氣，被氣流帶至陸地上空，在一定的天氣條件下，形成降水落到地面。降落的水一部分重新蒸發返回大氣，另一部分在重力作用下，或沿地面形成地面徑流，或滲入地下，形成地下徑流，通過河流匯入湖泊，或注入海洋。從海洋或陸地蒸發的水汽上升凝結，在重力作用下直接降落在海洋或陸地上。
水文循環
水的這種週而復始不斷轉化、遷移和交替的現象稱水文循環。不過，上述只是全球水文循環輪廓的幾筆速寫，而水文循環的實際情況要複雜得多。在地面以上平均約11公里的大氣對流層頂至地面以下1～2公里深處的廣大空間，無處不存在水文循環的行蹤。
不同緯度帶的大氣環流使一些地區成為蒸發大於降水的水汽源地，而使另一些地區成為降水大於蒸發的水汽富集區；不同規模的跨流域調水工程能夠改變地面徑流的路徑，全球任何一個地區或水體都存在著各具特色的區域水文循環系統，各種時間尺度和空間尺度的水文循環系統彼此聯繫著、制約著，構成了全球水文循環系統。
內因
全球每年約有577000立方公里的水參加水文循環。水文循環的內因，是水在自然條件下能進行液態、氣態和固態三相轉換的物理特性，而推動如此巨大水文循環系統的能量，是太陽的輻射能和水在地球引力場所具有的勢能。
水文循環是自然界最重要的物質循環，它成雲致雨，影響著一個地區的氣候和生態，塑造地貌和實現地球化學物質的遷移，像鏈條一樣連結著全球的生命，為人類提供不斷再生的淡水資源和水能資源。水文循環使我們生活的星球變得生機勃勃。倘若沒有水和水文循環，我們的星球會像月球一樣，是一幅沒有生命，寂靜荒漠的圖景。
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