洪水监测主要包括雨量监测及河道水位、流量的监测。我国洪水监测工作有着悠久的历史。战国时代李冰在都江堰水利工程上就开始用石人观测水位，秦代规定全国各郡县向朝廷报告雨情，表明当时各地已广泛观测雨量。
简易的洪水监测方法包括以下几种。
1.降雨量观测
雨量观测可选择20厘米口径的人工观测雨量器和专用量杯，在汛期有雨之日，每日8时观测日降雨量。雨强较大时应分时段观测，如2段制、4段制、8段制、12段制，甚至24段制观测。
2.水位观测
在有代表性的河道控制断面，设立简易直立式水尺，有固定岸坡或水工建筑物的护坡时可选用倾斜式水尺，并按四等以上水准测量精度要求接测好水尺零点高程。当发生洪水时，适时观测水尺读数，并将水尺读数与水尺零点高程相加得到水位值。
3.流量监测
可采用下述方法进行估算：在顺直河段，平行于水流流向选取两个断面（两断面间间距记为L），洪水时记下河中漂浮物通过两断面的时间（时段长为t），流量估算公式为：Q=K×A×L/t。式中，Q为流量（立方米/秒）；K为经验系数，一般在0.6~0.9之间取值；A为过水断面面积（平方米）；L单位为米；t单位为秒。
4.观察天气
一方面，可以通过电视、广播、收音机、网络等工具，收看收听天气预报；另一方面留意观察天气变化的征兆，如天气闷热，乌云隆起，动物行为反常等，可以预知有强降雨发生，提高应对洪水灾害的警惕性。
随着科技的发展，计算机技术、遥感技术和地面测量等先进技术，被应用到洪水监测工作中来。目前，我国各大流域已经建立了暴雨洪水监测预报系统，有效地延长了暴雨洪水的预见期，提高了对暴雨洪水的监测能力。同时，在流域机构和省（区、市）水情中心的实时水情信息接收与处理系统，能够自动接收各地的水情电报，并将水情电报翻译成各类水情数据并载入实时水情数据库，以便各级防汛部门对实时雨水情进行监视和查询。
洪水灾害的预测
河堤、河坝的修建以及河流和湿地的治理工程已经较好地保护了家园和田地，减少了水灾的损失。但是，实践证明，迄今为止人们若想完全预防洪水的发生，还是不现实的。洪水发生的频率比以前减少了，但是仍旧在发生，而且破坏性决不逊于过去。尽管我们目前还没有办法彻底保障财产的安全，但是我们已经极大地降低了人身损失。现在，很多人能够在洪水到来之前安全逃生，这多亏了预先的警报和周密的紧急救援措施。
现在的天气监测与预报可以相当准确地预测出未来几天的天气状况。卫星对整个地球进行观测并发送回一连串的图片和测量数据，天文学家以此观测天气的发展和变化。他们可以观测到飓风和台风，对其进行跟踪并预测，预测结果比较贴近事实。因此，一些人认为，只要有特大暴雨发生，就对河流或海岸附近低地处的人发出警报，这样就不会有太大问题了。然而，事实并非如此简单，预测洪水可不是件容易事。
首先，产生云下暴流的云并不是单独出现的，而是同其他云混在一起的。任何一朵云都可能产生暴雨，但只有一小部分真正产生了，而且这个始作俑者隐藏较深，很难辨认。即使我们辨认出它会产生云下暴流，也不能断定这里就会发生洪水。这要取决于暴雨降落在哪里。如果降在平地上，它可能会排放出去，不会引起任何问题；如果降在山坡上，水排放到窄窄的山谷中，这时有可能发生洪水。如果我们说辨认产生云下暴流的云是件难事，那么要想确切计算出它把雨水降落在哪里，可就难上加难了。
提高洪水灾害的监测预报能力
洪水时空变化规律的研究
在水文学领域，洪水预测主要侧重于产流和汇流两个阶段的计算和预报，随着理论研究的深入和计算机自动测报技术的应用，洪水预测的理论和精度有了长足的进展。但是，对洪水预测中洪水时空变化规律的研究，尤其是异常暴雨形成的特大洪水时空变化规律的研究还很少，而这种研究对于防洪减灾来说是最为重要的。因此，近年来科学家们根据数理统计方法，逐步从更广阔的空间去寻求形成洪水的各种物理因素，即从地球系统、太阳活动和行星运行等方面去追根寻源，探索物理因素与洪水之间的相关关系，从而推测未来洪水的时空变化规律，但这些研究仅用单一的物理因素来预测洪水，没有注重综合分析，而实际上洪水是各种物理因素综合作用的结果，因此未来的研究应注意分析它们的组合效应，研究它们对洪水的“贡献”大小，以便更准确地进行洪水预测。
洪水监测与洪灾调查
洪水监测的主要任务是收集实时水情信息，它由采集信息的水情站网、实时水情信息传递、接收、处理等部分组成。我国已有8600多处水情站、1800多处水情自动遥测站。随着科技特别是卫星通信技术的进步，监测手段不断增多，监测范围不断扩大，大大推动了水情信息监测现代化的发展。
为了利用现代高新技术防洪减灾，国家科委组织水利部、中国科学院、国家测绘局、国家气象局、中国广播卫星公司以及国家遥感中心航空遥感一部等众多单位，自1987年至1997年，先后在永定河下游、黄河下游、长江荆江河段与洞庭湖区及淮河干流开展了大规模的防洪遥感信息应用试验，它包括两个子系统，即防洪遥感子系统和防洪信息子系统。前者主要用于洪水的监测，后者主要用于洪灾的调查、指挥洪泛区人民的避险迁安。要快速调查灾情，必须加速建设大江、大河、行蓄洪区和易发洪涝灾害地区的防洪信息系统，以便在防洪遥感子系统的支持下，快速调查洪涝灾情。
为了更有效地为防洪减灾服务，要综合利用各种航天和航空遥感资料监测洪水和调查灾情，互相补充，取长补短，在防洪减灾的实践中研究并逐步形成一套完整的技术方法。
洪水预报
洪水预报是水文预报中最重要的内容，它包括河道洪水预报、流域洪水预报、水库洪水预报等，其主要预报项目有最高洪峰水位（或流量）、洪峰出现时间、洪水涨落过程、洪水总量等。为合理调度水利工程蓄洪、防洪抢险的决策提供科学依据。
实践表明，输入到预报模型的信息数量和质量对预报精度的影响远较预报模型本身更为重要。如何增加气象水文信息并改善其质量，途径有二：一是增加地面测站的数量；二是利用遥感技术获取大量信息，并与地面观测站形成多种手段的探测系统。为了增长洪水预报的预见期，当今的水文学家和气象学家致力于为定量降水预报与洪水预报模型结合的应用研究，具体包括产生暴雨的天气系统、降雨强度、时程分配以及暴雨天气系统的移动方向与流域汇流的相互关系，以期能在降雨没有全部降落之前或暴雨前兆之时，做出洪水量级和发展趋势的预估。同时他们把定量降水预报的数据成果用于洪水预报中去，将监测和预报结合起来。这也是增长洪水预报预见期的发展方向。
在国内现有工作基础条件下，面向21世纪建立符合中国实际情况、功能齐全、实用可靠、通用先进的交互式洪水预报系统是迫切需要的。
水文观测站
关于河流水位的记录并不能追溯到多年以前，但是目前水文学家正在对这些重要数据进行整理。这一任务要在河流沿岸的水位观测站中进行。水文站通常有一个小建筑物，里面的闸室通过地下管道与河岸边的钻井相连。水流进闸室后，上升至与河流水位相同的高度。波浪与激流并不会对这个高度产生影响，因此人们可以轻易并且准确地读出上面的数字，微小的变化也可以轻易察觉。这种技术的应用原理同尼罗河水位测量仪相同。尼罗河水位测量仪是用来监测尼罗河水位的仪器，几个世纪以前就已出现。这类仪器也可以为人们提供有关地下水位高度的信息。
自动仪器对河流水位与地下水位进行规律性的监测。在过去，结果通常是每隔15分钟记录一次，由一卷纸上打出的孔显示出来。现代化的观测站可以将数据直接传输到中心，这些数据可以将水位和地下水位最细微的变化显示出来。
洪水预防始于天气预报
预防洪水必须首先从天气预报开始。美国国家天文中心的天文学家利用卫星图片和数据以及气象站的定时报告，对全世界范围内的天气系统进行跟踪。当他们认为某一天气系统将要产生大量降水并引发洪水时，他们会通知相关的河流水情预报中心。
美国共有13个河流水情预报中心，每个中心都负责大面积的流域和几个排水盆地。各中心的科学家在接到有关降水量的预报以后，开始着手计算本地区发生洪水的可能性。然后，他们将数据信息送往各州及当地天气预报部门。那里的相关负责人将这些数据同国家天文中心送来的数据综合起来。多数国家都有一套类似的体系进行洪水的预测与预防。
水文学家是研究水在地下及地面运动状况的科学家，他们负责把天气预报的信息同这一地区的自然状况联系起来。他们的研究一部分是与历史记录相关的。很多人经常测量自家附近的降水量，然后把所作的记录送到国家天文局。测量降水量并不是件难事，但是要想把自己的测量结果记载到官方天文记录中，就必须使用标准的仪器，进行精密的测量。自制的测雨计测量的结果只能供自己参考使用，但是不能载入官方记录。
有关降水量的可靠记录同关于洪水的记录一样保持了若干年。科学家们把现在的降水量与持续时间同历史记录做出对比以后，可能对引发洪水的天气类型做出粗略的估计。
预防洪水灾害的标准和选择
前已述及，洪水大小可以用洪水“三要素”进行定量表述，在同一河流的同一断面进行比较时，相对来说是比较直观的。然而，在不同的河流之间进行比较，特别是对防洪而言，仍有不足之处，甚至没有实际意义。例如，洪峰流量为5000立方米／秒时，在大江大河中就是常遇的中小洪水，甚至是平水或枯水，而在中小河流上，可能就是非常罕遇的大洪水或特大洪水。所以，洪水大小还需要用另外一种衡量标准，这种标准就是用洪水出现的频率（或发生概率）来进行界定。这是因为洪水的发生是随机的，各种大小不同洪水的出现都有一定概率或频率。洪水发生频率的大小，表示了它的稀遇程度，频率越小就越稀遇，说明这种洪水就越大。换言之，表示洪水数量大小的“三要素”一般是与它发生的频率成反比的，而且它的出现频率也是符合某种概率经验分布的，这就为洪水的设计提供了理论依据。
关于洪水的防治，不可能对所有可能发生的洪水都进行防御。从经济的观点来看，也是不必要的。所以要按照某种频率的洪水进行设防，这种频率的洪水就是防洪标准，依照该标准进行推算的洪水就是设计洪水，以这种设计洪水为依据进行工程设计就是工程的设计标准，防洪标准和设计标准具有相同的内涵。目前在实施防洪工程时，都是根据防洪标准先进行洪水设计，以此确定防洪工程的规模和尺寸，再进行土建工程的结构设计。另一方面，洪水设计不仅在防洪工程的规划、设计及施工过程中需要，而且在水利工程建成后的管理运行阶段，为了对工程进行合理操作，编制调度方案和安全复核，也经常需要进行洪水设计。
防洪安全问题
要减免洪水灾害，必须按照某一标准修建防洪工程对洪水进行设防，因而就存在两类防洪安全问题，一类是指防洪工程对防护目标的防洪安全（如水库对下游有防洪任务、江河堤坝承担两侧目标的防洪等）；另一类是指防洪工程本身的防洪安全（即工程安全，如水库大坝）。
防护目标通常是利用河流两侧的堤坝进行防洪，河槽对洪水调节作用很小，只要求预估通过防洪区河流断面的洪峰流量即可。如果在防护目标的上游利用蓄洪区分洪，则仅要求预估可能出现的洪水总量即可。当上游水库为下游承担防洪任务时，如果下游是堤防工程，还存在两个方面的问题，一是根据防护对象的防洪标准和堤坝的承载能力（这种承载能力用安全泄量表示），要求确定上游水库的最大允许泄量（即洪峰流量），这个最大允许泄量不能超过下游安全泄量；二是如果下游防护区距上游水库较远，可能有区间洪水发生时，要考虑区间洪水与上游水库最大泄量的遭遇问题。根据防护区的防洪标准和区间洪水，确定上游水库的最大允许泄量，不能超过防护区的安全泄量，否则，就需要对防护区的河流堤坝进行安全加固。
对于水库工程本身的防洪安全，就是要预估工程所在地点可能出现的洪水情况，除了确保下游防洪安全以外，再核算工程本身的安全问题，确定水库的坝高，分析水工建筑物各部分构件的应力状况和工作条件。根据水库调洪原理可知，在一定的凋洪方式下，水库的入洪过程影响到水库的泄洪过程。换言之，水库出流过程是入流过程的函数，而不是由几个入流洪水特征值所决定的，如洪峰流量、时段洪量、总洪量等。因此，对于水库防洪设计来说，需要预估的不仅是可能出现的洪水特征值，而是要预估水库工程所在断面可能出现的洪水过程。
另外，水库溃坝造成的洪灾损失是巨大的，如果没有水库工程本身的安全，就谈不上下游防护目标的安全，所以水库工程本身安全的重要性大于下游防护目标安全的重要性，因此水库工程的防洪标准要大于下游防护区的防洪标准。
防洪标准的选择
既然不可能对所有可能发生的洪水进行设防，那么就要选择一定频率的洪水进行设防，因此，就要选择某一频率作为防洪标准。设计标准的选择既是非常重要又是一个十分复杂的问题。在防洪工程规划设计时（如水库、堤坝、蓄洪滞洪区），原则上要通过防洪安全问题的论证，进行工程投资与效益之间的经济比较，经过多种标准洪水、多种泄洪方式的各种方案综合分析，从中选定最优方案，这个最终方案所确定的洪水标准就可作为设计标准。