一、河流等级系统
关于河流的行为所引致的流域划分以及所表现的流域特性方面，是地理学中研究得颇多并且取得丰硕成果的重要领域。一个流域的形成，是该流域中气候、地貌、水平衡、土地利用以及人类活动等因素的综合反映。而河流的等级系统正是与空间结构组成伴随在一起的直接标志。
在近百年来的野外连续观测，以及对于测量和调查资料所作的数量分析的基础上，已逐步形成了一个统一的理论，并已证明该统一理论具有不受区域具体条件限制的普适价值。本世纪前半叶，在地貌学中占统治地位的是美国地理学家威廉·莫瑞斯·戴维斯的纯粹描述地貌学。戴维斯差不多是第一个关注地理事件随时间变化的地理学家。他的地形进化思想使他创立出侵蚀轮回的理论，即地形将不断地随着事件的连续循环而变化，每一次循环都是通过地体的抬升、以及相随的河流在一个新的剥蚀面上的形成和下切而开始的，最终达到表面地形逐渐降低，直到形成一个低矮的、相对平坦的准平原状态。在每个循环中，河流都经过3个阶段：即年轻(表现为高坡、窄谷、河道相对较直)、成熟和老年(表现为低缓的斜坡、低的流速、河道有较大的游荡和摆动)。
对于戴维斯学说的主要批评是：该学说只是集中到地表形态的描述上，而几乎总是排除了对于机制的认识以及对于河流过程和河流中所携物质的深入分析。
值得特别提出的是，早在1802年，普雷凡尔(Playfair)已经认识到河流分支角度具有基本规律，并且也认识到这种角度在理解一个流域空间内河流网络构成中的重要性；而到了1914年，格拉维留斯(Gravelius)也提出了一种确定的方法以描述河道网络形态。以上这些均为豪顿1945年总结其理论体系奠定了基础。以后，豪顿的学生斯川勒(Strahler)又在这个理论基础上，进一步进行了修正和补充，使得该理论体系更为严整和深刻。到了50年代中后期和60年代的中期，对于流域空间结构理论仍然有很多重要的发展，并且提出了许多新概念。例如舍利弗(Shreve)和萨伊德格(Scheidegger)都有其独立的见解，而舒姆(Schumm)、路邦温(Lubowe)、利奥波德(Leopold)、皮利(Pieri)等，都在不同程度上丰富了该理论的内容，并且在应用上作出了成绩。他们应用比较精确的定量方法，对于流域地形的河流网络分别作了分类、解析和总结。更为重要的是他们的研究为这方面理论体系的建立指明了一个方向：指出了地理空间结构形成关系的内在表达，并且揭示出与地质学家、工程技术专家的定量研究相衔接的关键。尤应指出的是，利奥波德和玛道克(Mad-dock)等人对此进行了更为广阔的发挥，他们应用过去70余年所搜集的河流资料，提供了一个达到均衡(equilibrium)条件的河流地貌学证据。该条件是由河流中的水流量以及所携泥沙等风化物所控制，并且由不同的河道形状来表明的。
以豪顿理论体系为中心的这种前进，即对流域地形和河流网络研究的新认识，对于理论地理学的发展起了很积极的作用。它不仅阐明了水系组成的基本规律，更重要的是为地貌学甚至整个地理学增添了新的活力，为地理学家们对地理环境空间理论的探索开辟了新的道路。其中一个重要结果即：该理论体系包括了在短时段内计算过程速率的准则；在中时段内对过程形成关系的认识；以及在长时段内对地形演变及过程更替的理解等一系列基本问题，并且使得对这些基本问题的研究迅速多样化起来。为了提供一个共同的概念性定则，乔莱(Chorley)将系统分析方法引入到该体系之中。针对这个开放系统的具体条件，系统分析理论提供了一个叙述复杂的真实地理环境的简单方法，并且通过这种途径，列出了流域中影响河流系统的各类变量充分发挥作用的范围。
格利高里(Gregory)已在他所提出的一个概念性方程(即他所称的自然地理方程)中表达了流域分析的目的，方程为：
F=f(P.M.)dt (7.1)