水是人類賴以維生主要自然資源，其存在與我們的生活息息相關，但隨著人類人口的快速增加，許多地區對於水的需求已經超過水資源所能負荷的程度。由於水資源分配所牽涉的層面廣泛，我們面臨到的問題不僅侷限於工程方面，也更深層的影響到整個生態、社會、政策與經濟發展，更甚者還造成國際間的局勢失衡。隨著氣候的變遷，水資源的取得與分配更是越來越重要的課題，在水的議題越來越多樣化的今天，如何透過不同的方法，去解決人類面臨到的水資源相關問題，將會是人類永續發展的一個重大挑戰。 由於水的重要性，長久以來我們投注心力在瞭解水的各種行為，對於水的研究起源無法切確考證，但其歷史至少可以追溯到西元前三世紀Archmedes（阿基米得、285-212 B.C.）嚐試用實驗探討浮力的作用。先期的發展主要是在流體力學方面，在文藝復興時期，Leonardo da Vinci（達文西、1452-1519）開始慢慢建立了一些相關的流體力學理論，到了十七世紀末到十九世紀這段期間，Newton（牛頓、1642-1727）提出了黏滯流的相關理論，之後許多我們所熟悉的流體力學定理先後被數學家跟工程師推導出來，包括了Bernoulli, Euler, Lagrange, Laplace,D’Alembert,Chezy, Darcy, Manning, Froude跟Reynolds等。其中也包括了流體力學極為重要的，由Navier（1785-1836）跟Stokes（1819-1903）所推出的Navier-Stokes Equations。在十九世紀末的流體力學發展在理論上已經趨近於完善，但卻某些現象卻與實驗很不相符。二十世紀初期，現代流體力學之父Ludwig Prandtl結合理論和實驗，創立了邊界層理論、薄翼理論、升力線理論等，奠定了現代流體力學的基礎。
相對於流體力學著重於瞭解力學現象，水文學及水利工程的發展更直接牽涉到人類對於各種基礎工程的規劃，早在西元前四千年，埃及已經在尼羅河構築了水壩以供民生所需，此外不管是中國或是希臘、羅馬對於灌溉、防洪等基礎工程的建設均可視為這個學門最早的發展。在早期，希臘的哲學家Homer （荷馬）、Thales （泰利斯）、Plato（拍拉圖）、Aristotle （亞里士多德）等人開始對於水文循環的探討。羅馬地區也開始進行了初步河川流量的量測。基於這些資料，Leonardo da Vinci（達文西）開始探討了面積、流速、流量等的關係。在此同時，Leonardo da Vinci與Bernard Palissy（帕利西）分別對於水文循環做出正確的解釋。在十七世紀，Perrault（羅佩）在法國塞納河量測雨量與流量的關係，提出了水文中最重要的水量平衡的概念，可以說是水文科學系統發展的起步，自此近代水文科學理論開始逐漸成形。結合流體力學的發展，例如西元1738年提出的Bernoulli水流能量公式、1775年Chezy的明渠均勻流公式、1802年Dalton（道爾頓）的蒸發理論、1856年Darcy（達西）發表了描述孔隙介質中水流運動的達西定律、1851年Mulvaney提出了匯流和徑流係數的概念，並發表了至今仍廣為運用的合理化公式。這些水文及水利工程上的快速發展，使得人類可以對於集水區水文、河川、地下水流等建立具體的概念，對於水的行為，在這之後，許多國家，透過系統性的河川水文量測配合理論發展的方式，以科學的角度做出合理的解釋與預測。除此之外，也設置了相關的主管機關進行相關的研究及監測工作。
在前人的奠定的基礎上，二十世紀初期相關的科學及工程發展迅速展開，周文德博士將1900-1930年這段時間稱為經驗發展年代（Period of Empiricism），最主要由於量測資料的逐漸完整，但理論的發展尚未能合理的解釋這些現象，因此很多經驗公式因此而被提出。西元1930到1950年之間，被稱為水文學的理性發展年代（Period of Rationalization），包括了1932年Sherman提出的單位歷線理、1933年Horton的入滲理論、1935年Theis的井的不平衡公式，機率、數理統計的方法也系統地引入了水文科學中，Gumbel（1958）提出了極端值的推導，來解釋使水文變量的序率現象，這些相關的理論發展，奠定了現代的水文及水利工程理論與分析方法基礎，至今仍廣泛的被運用在各種基礎建設的分析上。 隨著人類對於水文各種物理現象的掌握，再加上社會經濟的快速發展，大量興起的農業、防洪、灌溉、交通工程等，都需要水利工程的設施予以配合，1930-1970年代可以說是水利建設蓬勃發展的時期，這段時期在美國稱之為建壩年代（dam building era）。這段時期人類改造自然的能力迅速增強，人定勝天的信念盛行，各個地區的水壩數目迅速增長，單單在美國其數量就接近了75,000座。當然除了水壩設施外，也包含了各種的防洪、供水、排水等大型水利設施的興建。除了水壩本身的功能外，建壩有時也當作一種政策手段來刺激經濟發展，例如著名的胡佛水壩(Hoover) 就是由美國胡佛總統下令興建，其旨在於為化解美國大蕭條以來的困境及加速西南部地區的繁榮。台灣隨著經濟的穩定成長，也大約在五ｏ年代開始對於各種水利設施進行系統性的規劃工作，包括了石門水庫、曾文水庫與翡翠水庫的興建，大台北防洪計畫的陸續完成，都提供了台灣地區穩定經濟發展的基礎。除了一些少數的案例（例如St. Francis Dam）之外，基本上這些水利設施能滿足當初規劃的功能，並提供安全的保障，這也是長期以來經驗的累積、知識的發展以及眾人的努力才能達成的。
隨然由於工程師的努力，這些工程建設本身並沒有對人類的生存直接造成影響，但過度的開發以及忽略對於生態及自然功能的維護卻造成了水資源與環境的劣化，間接的危及到人類的生活。這些影響包括了過度都市化使得天然流域被開發，植被受破壞，土地利用狀況改變，造成快速而超量的洪水逕流；地表水也因為污染物排放，使用率過高，而造成了水質劣化的情形另外；在許多區域也有地下水過度開發，含水層被破壞、水源耗竭及伴隨著地層、水質污染等問題。很多問題都是開發之初所料未及的，也因而，在二十世紀後期，人類對於水資源的利用除了工程手段外，漸漸的也導入管理的概念，試圖涵蓋更廣泛的層面，朝向著為水資源最佳化開發利用的方向發展，以期客觀評價、合理開發，以永續發展的角度充分利用和保護水資源。
水資源管理的概念一直散落在各個不同的領域中，不管是工程、社會、經濟、法律、公共政策、都對水資源管理有著不同角度的探討，但卻由於水的複雜性，一直缺乏有效的整合。水資源管理中最重要的一個的重要里程碑可以說是西元1955年由哈佛大學開始的Harvard Water Program，這個計畫是想要藉由結合不同領域的學者的參與，來建立一套完整的多目標水資源系統分析規劃的方法，許多著名的學者參與其中，包括了來自工程背景的Gordon Fair, Harold Thomas Jr.，經濟領域的Robert Dorfman, Otto Eckstein, John R. Meyer，及公共政策的Arthur Maass，Maynard Hufschmidt等，當時參與的學生向是Stephen A. Marglin跟Myron B Fiering等，之後也都在經濟跟水文的領域佔有相當重要的地位。整個Harvard Water Program經歷大概十年的時間，整個計畫試圖包含了水資源規劃管理可能相關的知識，從政府決策、作業方法、水文合成序列到電腦模擬，並對於之後的水資源管理造成深遠的影響。但Harvard Water Program的成效跟當初的期望是有所落差的，由於當時電腦計算能力的限制，以及水資源問題的複雜性，事實上該計畫並未能如預想的提出一個完整的規劃藍圖，再加上當時美國政治氛圍的轉變，也造成了這個計畫逐漸的告終。
然而之後的水資源管理、甚至整個水利工程的發展，在思考仍然深受Harvard Water Program的影響，主要幾個發展方向包括了作業方法跟最佳化算法的開發、合成水文序列的研究、多目標決策方法的應用以及電腦模式開發等。而除了實質的方法外，在思考整個水資源規劃也更趨向多樣化，在決策上考量社會、經濟及生態的影響，水資源管理和其他學門之間的交流整合也更加活躍，因而減少了不同學門間認知的落差，這都是當初Harvard Water Program所期望的，但卻沒有預料達成到的發展。時至今日，水資源工程的發展已經相當成熟，工程技術大多已經不是主要限制因素，對於技術面遭遇到的困難，大多能盡力去克服，然而現在的水利工程，卻面臨到更多不同的挑戰。 如同之前所提及的，隨著社會發展、人口增加，對於水資源的需求也與日劇增，水的稀少性逐漸加強，在水表現其的自然屬性的同時，水資源的經濟、社會及政治屬性也日益表現出來。在水資源規劃與管理上，往往牽涉到不同的利益關係者，並各自有著不同的目標、資訊、與需求，不僅是單純的人與人、團體與團體、甚至是到政府國家的層次，造成國際問題。牽涉到人的問題、往往比單純的工程問題更加難解，而因次在彼此的角力下，往往社會在管理議題上，無法達到一個最佳的結果，而僅能以次佳、但眾人能接受的答案以為替代，有時甚至會有零和（zero-sum）的情形。不管是處理水資源匱乏（Too little water）、水患問題（Too much water）、水質污染（Polluted water）等問題上，都面臨到相同的挑戰。如何藉由管理科學、建立誘因、規範，以減少與最佳目標的差距，成為管理上的重要課題，水資源管理因而成為具有自然科學和社會科學雙重性質的一門綜合性科學。
在以往水文科學發展的一個很重要的假設是所謂的恆定性（stationarity），意即過去的發生過的物理行為、歷史經驗會一再的重複，基於此一假設，工程師可以根據以往量測到的水文資料來進行分析、規劃與工程設計。然而，過去數十年來開發行為快速的進行，造成自然環境的變化，水文反應程序的結果並不再像以往一樣重複發生，有些部分可以透過目前理論去解釋，有些卻仍待研究。另外氣候變遷的因素，也是一像重要的因素，以往假設恆定的外在條件，變的無法準確預測。在台灣，過去十數年已經發生過數次超過百年頻率、甚至是兩百年頻率的降雨事件，而在全球各地情況也大同小異。雖然在世界各地相關從業人員過去十數年的努力下，對於未來的氣候條件已經能初步進行一些分析，然而其準確性或是空間、時間的解析度都有待加強，在外在條件未能進一步準確預測下，對於水利工程的安全性與功能，都是不能忽視的威脅。 另外一個方面是對其他尺度外的自然現象，水利工程師或是研究人員還是缺乏足夠與完整的瞭解，例如水文與生態交互作用也是近年來才受到較多的重視。還有河相的變化、水與土砂的交互作用，甚至是邊坡滑動等現象，目前為止，都還需要更多的瞭解，在以往這些問題的瞭解都還有所侷限，甚至在很多情況下都忽略它們的影響。然而近年來，這些複雜現象逐漸的影響到水利設施的功能、安全，甚至危及人類生存的空間，嚴重者甚至發生災害，造成性命跟財產的損失。對於無法以工程進行防護的現象，除了檢討目前保護標準之合理性之外，另考慮以非工程手段進行規劃，需建立有風險管理之概念，透過溝通與教育方式，讓其瞭解其面臨之威脅與需準備之對策，才是解決之道。期待建構一個不會發生災害的環境，不管是在工程或是事實上，都是非常不切實際的。
相對於世界各地，台灣面臨的更加艱難的考驗，台灣雨量豐沛，而且地形起伏變化大，山高水急，因而在水利與水資源的規劃相較於其他國家，處境更加艱難。單單莫拉克颱風的降雨量，就已經是附近國家、例如日本、韓國年雨量的數倍。台灣的水利工程，在許多水利從業人員的努力下，雖然不能說是無從挑剔，但在這種威脅下能有這些成績已經難能可貴。但面對大自然的劇烈變化，工程師需要更具備謙遜的精神來從事規劃設計的工作。在面對未來，水利水資源工程不能僅僅侷限作為地球物理科學或是工程的一個分支，除了以往著重研究水資源的形成、時空分佈、開發利用和保護，水旱災害的形成、預測預報與防治，以及水利工程和其他工程建設的規劃、設計、施工、管理中的水文水利計算技術外，進一步深入水資源與生態、社會、經濟、政治等的跨領域影響，將會是未來決定水資源工程是否良好運作重要的環節。相較於以往的先進與前輩，這一輩及下一代的水利工程師，面對更廣泛的議題與挑戰，在以往所奠定的基礎上，站在巨人的肩膀，繼續為著開創人類福祉與永續而努力，將是我們被賦予的重任。
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