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水文学（英语：Hydrology）属于地理学，研究的是关于地球表面、土壤中、岩石下和大气中水的各种行为，包含水循环、含量、分布、物理化学特性、对物质影响以及与所有生物之间关系的科学。
 | 此条目可参照英语维基百科相应条目来扩充。 (2021年3月21日) |
水分子借由吸收太阳的辐射能，使其从海水或是陆地蒸发，可因为地面温度过低而直接在蒸发后不久凝结于地表，甚至凝固称做霜，大多数情况蒸发的水分子，或称做水蒸气，上升至高空，因寒冷而凝结成云，再以雨水、雪、冰雹等形式降至海洋、陆地，若降落在寒冷高地则可能形成冰川，或在较为平缓的地势汇集形成湖泊或河流，或是渗入土壤成为地下水，随后河水、湖水、地下水等液态水分子再流入海洋，这当中可能还伴随著蒸发。由于这个过程可以不断的循环发生，因此称为水循环。在水循环的过程中，还必需顾及生物系统对于水资源的迟延作用，同时地表滞留洼蓄、植物截留与中间流的效应也是水循环的一部份。
水平衡是指地表上某一区域，在一定时间之内，水量收入和支出的均衡状态。全球海陆总降水量又与总蒸发量保持平衡，大约57万立方公里。尽管整体来说全球保持水平衡，但不同地区，因为气候的差异，使得水平衡会随著时间、空间产生变化，一般而言，降水量与蒸发量的差额称为迳流量，包括地面水体与地下水。迳流量可以反应一地可用水的盈亏，也就是一个地区是否为剩水区或缺水区，更意味著迳流量的差距，在不同地区会影响人们用水的习惯。例如在以色列，该国因地处副热带高压区，因大量蒸发与缺少降水，尽管约旦河流经而该国，迳流量仍为负值，而在农业上发展出对水的高度节约使用技术，称为“滴灌”。
地球上总水量约有13.8亿立方公里。其中以海水的储量最大，占据96.5%，而人类生活所仰赖的淡水资源，则分布在地下水、河川、湖泊、冰川等分布在陆地上的水体，实际上可以让人类直接利用者为地下淡水、淡水湖、河水，不及世界总水量1%（见下文水体储量表格）在各大陆上，淡水资源分布极为不均，世界上水资源最丰富的地区是赤道区，尤其是南美洲与非洲具有陆地的赤道区，而相对较为干燥的地区，则是副热带高压区，以及温带大陆内部。
水体之中含有化合物，可能包括离子化合物或分子化合物等，一旦这些化合物包含著对人类、动植物或是生态环境带来危害，便称为水污染。例如在河川上游的水库、集水区域，因为人类活动而受到污染时，可能会造成优养化的现象，则会干扰水资源的提供与分配。而下游则会因为工业废水、都市废水等，使得水资源失去了被观赏、游玩、垂钓、生态栖息的功能。
当降水量超过地面的渗入量，过剩的雨水会沿著地表的坡度向海拔较低处流动，经年累月会在地表上刻划出小的纹路或水沟，长期下来会因为持续侵蚀沟道而形成具有固定流道的河流。
水体在地表凹陷处长及积聚，终年不干不涸，且水深在五公尺以上者称为湖泊。分布于外流河流域的湖泊，由于湖水外流，盐类不会堆积，因此多为淡水湖；分布远离海岸的内流河流域之湖泊，盐类积聚容易，多成为咸水湖。
广义地下水指降水渗入地面后，储存在地面以下的水体，包含不饱和带土壤水，和饱和带地下水，后者为狭义地下水。
| 水体种类 | 储量（千立方公里） | 占总水体千分比 | 占总淡水千分比 | 滞留时间 |
|---|---|---|---|---|
| 海水 | 1,338,000
|
965.3
|
——
|
2500年
|
| 地下咸水 | 12,870
|
9.3
|
——
|
深层1400年
|
| 地下淡水 | 10,530
|
7.6
|
300.6
|
深层1400年
|
| 永冻土底水 | 300
|
0.22
|
8.6
|
10000年
|
| 土壤水 | 17
|
0.01
|
0.5
|
1年
|
| 咸水湖 | 85
|
0.06
|
——
|
17年
|
| 淡水湖 | 91
|
0.07
|
2.6
|
17年
|
| 沼泽水 | 12
|
0.008
|
0.3
|
5年
|
| 河水 | 2
|
0.002
|
0.06
|
16天
|
| 生物水 | 1
|
0.001
|
0.03
|
数小时
|
| 冰川 | 24,064
|
17.36
|
686.97
|
极地9700年
高山1600年 |
| 大气水 | 12
|
0.01
|
0.34
|
8天
|
| 水体总计 | 1,385,984
|
1000
|
——
|
——
|
| 淡水总计 | 35,029
|
25.3
|
1000
|
——
|
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