อุทกวิทยาคือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว การกระจายตัว และคุณภาพของน้ำบนโลกและดาวเคราะห์อื่นๆ รวมถึงวัฏจักรของน้ำ ทรัพยากรน้ำ และความยั่งยืนของลุ่มน้ำด้านสิ่งแวดล้อม นักอุทกวิทยาศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ พฤติกรรมในธรรมชาติ และสังคมนำไปใช้และส่งผลกระทบต่อน้ำอย่างไร
น้ำเป็นสารประกอบที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบ พื้นผิวโลกประมาณ 71% ถูกปกคลุมไปด้วยน้ำ ส่วนใหญ่อยู่ในมหาสมุทรและแหล่งน้ำขนาดใหญ่อื่นๆ น้ำนี้มีเพียง 2.5% เท่านั้นที่เป็นน้ำจืด และส่วนที่เหลือเป็นน้ำเกลือ น้ำจืดส่วนใหญ่ถูกแช่แข็งในธารน้ำแข็งและหมวกน้ำแข็งขั้วโลก หรืออยู่ใต้ดินลึกเกินกว่าจะสกัดได้ในราคาที่เอื้อมถึง
วัฏจักรของน้ำหรือที่เรียกว่าวัฏจักรอุทกวิทยา อธิบายการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของน้ำบน ด้านบน และด้านล่างพื้นผิวโลก วงจรนี้แสดงให้เห็นว่าน้ำเปลี่ยนสถานะระหว่างของเหลว ไอ และน้ำแข็ง ณ จุดต่างๆ ในวัฏจักรของน้ำได้อย่างไร ซึ่งประกอบด้วยกระบวนการต่างๆ เช่น การระเหย การควบแน่น การตกตะกอน การแทรกซึม การไหลบ่า และการไหลใต้ผิวดิน
การระเหยเป็นกระบวนการที่น้ำเปลี่ยนจากของเหลวเป็นก๊าซ โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นในมหาสมุทร แม่น้ำ ทะเลสาบ และดิน พลังงานของดวงอาทิตย์ทำให้น้ำร้อนขึ้น ทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่ได้เร็วพอที่จะระเหยออกไปในอากาศได้
ในการควบแน่น ไอน้ำในอากาศจะเย็นลงและเปลี่ยนกลับเป็นของเหลวและก่อตัวเป็นเมฆ กระบวนการนี้เป็นกระบวนการย้อนกลับของการระเหย
การตกตะกอนเกิดขึ้นเมื่อน้ำควบแน่นมากจนอากาศไม่สามารถกักเก็บได้อีกต่อไป น้ำตกลงมาจากเมฆในรูปของฝน หิมะ ลูกเห็บ หรือลูกเห็บ
หลังจากฝนตก น้ำบางส่วนจะซึมลงดิน การแทรกซึมเป็นกระบวนการที่น้ำบนผิวดินเข้าสู่ดิน
น้ำที่ไหลบ่าคือการเคลื่อนตัวของน้ำ ซึ่งโดยปกติเกิดจากการตกตะกอน ข้ามพื้นผิวดินไปสู่ลำธาร แม่น้ำ ทะเลสาบ และลงสู่มหาสมุทรในที่สุด น้ำที่ไหลบ่าสามารถทำให้เกิดการกัดเซาะและขนส่งสารอาหาร ตะกอน และมลพิษได้
น้ำบางส่วนที่แทรกซึมเข้าไปจะยังคงอยู่ในดินและเคลื่อนตัวไปตามกระแสน้ำใต้ดิน น้ำนี้สามารถปรากฏขึ้นอีกครั้งในน้ำพุหรือมีส่วนทำให้เกิดการไหลของแม่น้ำ
น้ำจืดพบได้ในธารน้ำแข็ง แผ่นน้ำแข็ง แม่น้ำ ทะเลสาบ ดิน ชั้นหินอุ้มน้ำ และชั้นบรรยากาศ แม้ว่าจะเป็นทรัพยากรหมุนเวียน แต่ก็มีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอในภูมิภาคต่างๆ ทำให้เกิดความอุดมสมบูรณ์ในบางพื้นที่และความขาดแคลนในพื้นที่อื่นๆ
การจัดการน้ำที่มีประสิทธิผลเกี่ยวข้องกับการวางแผน การพัฒนา การกระจาย และการใช้ทรัพยากรน้ำให้เกิดประโยชน์สูงสุดเพื่อตอบสนองความต้องการของสังคมไปพร้อมๆ กับการปกป้องสิ่งแวดล้อม รวมถึงแนวทางปฏิบัติด้านการชลประทาน การอนุรักษ์น้ำ การควบคุมมลพิษ และโครงสร้างพื้นฐานของอาคาร เช่น เขื่อนและอ่างเก็บน้ำสำหรับการจัดหาน้ำและการควบคุมน้ำท่วม
กิจกรรมของมนุษย์ เช่น เกษตรกรรม อุตสาหกรรม และการขยายตัวของเมือง เปลี่ยนแปลงการไหลของน้ำตามธรรมชาติ ส่งผลต่อการกระจายตัว คุณภาพ และความพร้อมใช้ มลพิษสามารถปนเปื้อนแหล่งน้ำ ทำให้ไม่ปลอดภัยหรือใช้งานไม่ได้ การตัดไม้ทำลายป่าและการขยายตัวของเมืองทำให้น้ำไหลบ่าเพิ่มมากขึ้น ลดการแทรกซึมและการเติมน้ำใต้ดิน ซึ่งอาจนำไปสู่การกัดเซาะและลดคุณภาพน้ำ
อุทกวิทยามีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจและจัดการทรัพยากรน้ำของโลก ด้วยการศึกษาการเคลื่อนไหว การกระจายตัว และคุณภาพน้ำ มนุษยชาติสามารถเตรียมพร้อมสำหรับอนาคตได้ดีขึ้น และรับประกันการจัดหาน้ำที่ยั่งยืนสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกรูปแบบ การทำความเข้าใจอุทกวิทยาและการเคารพหลักการกำกับดูแลน้ำเป็นพื้นฐานในการจัดการทรัพยากรที่ขาดไม่ได้นี้อย่างมีประสิทธิภาพ
