水文过程是水文要素在时间上持续变化或周期变化的动态过程。降水落到流域面上，首先向土壤内下渗，一部分水以壤中流形式汇入沟渠，形成上层壤中流；一部分水继续下渗，补给地下水；还有一部分以土壤水形式保持在土壤内，其中一部分消耗于蒸发。当土壤含水量达到饱和或降水强度大于入渗强度时，降水扣除入渗后还有剩余，余水开始流动充填坑洼（填洼），继而形成坡面流，汇入河槽和壤中流一起形成出口流量。

包括：①降水过程。液态或固态的水汽凝结物从云中降落到地面的过程，是径流形成的前提。降水的主要形式是降雨和降雪，前者为液态降水，后者为固态降水。②蒸散发过程。降水在降落过程中和达到地面或下垫面，水分由液态或固态转化为水汽返回大气的过程。陆地上每年的降水约66%通过蒸散发返回大气。③截留过程。降水过程中雨滴降落在植物枝叶及其枯枝落叶上被枝叶表面所截留的过程。其中，直接截留是雨滴在树冠上直接被截留，常见于小雨滴；滴流截留，是较大的雨滴在树枝和树叶表面上滚动形成滴流，最终被树冠截留；蒸发截留，是一部分雨滴下落至树冠上后直接蒸发，未形成径流。④入渗过程。降落到地面上的雨水从地表入渗土壤内的运动过程。其中，初渗是入渗水体在水与土粒等各种介质间分子引力、毛细管力及部分重力综合作用下迅速下渗的阶段；稳渗是入渗水体在重力作用下运动，当土壤层全部饱和时，入渗不再随降雨历时的延长而变化。⑤产流过程。降水落到地面形成地表径流的过程。在干旱区，当降雨强度超过土壤的下渗强度时，超过部分形成地面径流（超渗产流、霍顿流）；当土壤湿度已达到田间持水量，土中自由水将稳定进入地下水库，形成地下径流。在湿润地区，由于存在着腐殖土层，下渗能力很大，地面径流是在表土层土壤达到饱和以后产生的，称为饱和坡面流。同时，在表土层内部形成壤中流，在土壤中流动（蓄满产流）。⑥汇流过程。净雨沿坡面从地面和地下汇入河网，再沿着河网汇集到流域出口断面的过程，前者为坡地汇流，后者为河网汇流。地面径流遵守河道与坡面的水力学规律，地下径流与壤中流遵守渗流力学规律。这些阶段共同构成了水文循环的一部分，是理解和预测水资源、设计水利工程、管理水环境和制定水资源政策的基础。

包括：①地理信息系统。用于水文模拟，获取、操作及显示与模型有关的空间数据和所得的结果，使模型进一步细化，为分布式的水文物理模型研制提供平台。②遥感技术。提供一些确定产汇流特性和模型参数所必需的下垫面信息和降雨信息，是描述流域水文特性的可行方法，尤其在地面观测手段和资料缺乏的地区。③水文模型。用于构建和模拟水文过程，主要包括数理统计模型、概念性集总式水文模型、分布式/半分布式模型。④氢氧同位素。水分子中的氢氧同位素浓度提供了水分子本身的特征，是追踪水文过程最佳的天然示踪剂。