衡量和表示河流水文变化情况的因素，一般包括水位、流速、流量、水温和冰情、泥沙和水化学。通过上述因素的观测得到的数值，能定量表示河流水情变化的基本特征。
一、水位观测和资料统计
以某一基面为起算零点，用高程来表示江河自由水面的高低，称为水位，单位为米，计算到小数点后一位。为了同一河流的上下游水位、不同河流之间的水位，能够进行比较，我国统一采用“青岛基面”为起算零点。所谓水位，就是江河自由水面的海拔高程。
1.水位观测
实践中简便办法多采用水尺和自记水位计观测水位。
水尺多用坚硬平直的木板条或用搪瓷铁片制成，并画出间距为2厘米（或1厘米）的刻度，标出米、厘米数。沿江河一岸布设基面，多由木桩和水泥墩固定建成，基面保证最高水位和最低水位都可测到。每次观测水位时，将水尺直立在基面上（木桩或水泥墩），读出水尺读数，水位值等于水尺读数与基面高程之和，即
水位＝水尺读数＋基面高程
在冬、春平水位时，于每日08时、20时观测水尺两次；夏、秋季节，于每日02、08、14、20时观测四次；在洪水涨落过程中，观读次数增多，甚至半小时观测一次。
自记水位计由浮筒、传递和自记钟3部分组成，在一昼夜内连续记录（在自记纸上）水位随时间变化过程曲线。每日定时取换下来的自记纸，所记录的水位过程线，要用水尺观读数据进行校核，保证数值准确。
2.日平均水位统计计算
如果一昼夜内水位比较平稳，或是渐变过程，没有突涨突落现象，一般采用一日内观读水位值的算术平均值代表日平均水位。如08时水位为64.2米，20时水位为64.4米，日平均水位为64.3米。
在夏、秋季节水位变化比较大，则采用面积加权法，最后算出日平均水位，利用下面实例给以说明：
根据水位观测值画出日水位过程线图，纵坐标代表水位，横坐标代表小时。
日平均水位计算过程如下，首先将水位过程线突变点向下作垂线，每相邻垂线间为一分区，统一按梯形图处理。上下底即为相邻垂线的水位值，高即是所占用的小时数。日平均水位（H）一般式如下：
式中为小区内平均水位值（米）；Ti为小区所通过的时间（小时）；T为一日24小时，即为Ti加权和。所以：
3.水位特征值
月、年平均水位：一个月内日平均水位之和，除以该月的日数（31天、30天、28天或29天），为该月的月平均水位。一年内日平均水位之和，除以该年的日数（365天或366天），为该年的年平均水位。
历年平均水位：如资料统计年数为n，每一年有一个年平均水位，取其算术平均值，即为多年平均水位，一般式为：
当n＞30年时，历年平均水位代表该河流的正常情况，因此，历年平均水位称正常年水位；该水位值在水文计算和水利工程设计中有重要实践意义。
历年最高洪水位和历年最低水位：每年水位观读过程中，总有一个水位最高值，反映最大洪水通过时所测到的水位，亦称年最高洪水位。如果统计年限为n时，在n年内有n个年最高洪水位，其中有一个最高水位值，称其为历年最高洪水位。此值对于防洪、筑堤和兴修水库等都有重要价值。
同样道理，可以统计出历年最低水位，即观测年（n）内水位资料的最低数值。在规划、设计灌溉、发电、航运工程时，都需要历年最低水位。
4.水面比降计算
水面比降亦叫水面坡度，利用某河段上、下游水位值的差，除以上、下游两水尺断面间的河道距离，可用下式计算：
式中I为水面比降（可用小数或‰表示）；L为上、下水尺断面间的河道距离（米）；H