城市化所及地區引起的水文過程的變化或影響。
城市化是促使自然環境發生變化的強大因素之一。城市化的過程增大瞭人類社會與周圍環境間的相互作用。城市興建和發展後，大片耕地和天然植被為街道、工廠和住宅等建築物所代替，下墊面的滯水性、滲透性、熱力狀況均發生明顯的變化，集水區內天然調蓄能力減弱，這些都促使市區及近郊的水文要素和水文過程發生相應的變化。城市的熱島郊應、凝結核效應、高層建築障礙效應等的增強，使城市的年降水量增加5％以上，，汛期雷暴雨的次數和暴雨量增加10％以上（見城市氣候）。地表不透水面積比重很大，地下滿佈著排水管道的市區，截留、填窪、下滲的損失水量很少，水流在地表及下水道中匯流歷時和滯後時間大大縮短，徑流系數和集流速度增大，使城市及其下遊的洪水過程線變高、變尖、變瘦，洪峰出現時刻提前，城市地表徑流量大為增加。如上海城市化後地表徑流量增加20～25％，為此增加瞭城市及其下遊防洪、排澇的壓力。
城市迅速膨脹，人口高度集中，工業迅速發展，城市需水量也急劇增加。城市居民用水的消耗定額平均為農村居民的5～8倍，新興工業的耗水量更多，對水質的要求更高，故城市用水量的增長速度大大超過瞭人口增長的速度。例如上海1949～1980年間，人口增加瞭1倍多，用水量增加近6倍。城市供水日益緊張，原來的地表水源和供水設施不能適應發展的要求，許多城市超量開采地下水，使地下水資源日趨枯竭，不僅帶來瞭水資源危機，甚至造成地面沉降的危害。為此，不少城市采取遠距離引水的途徑，以解決城市供水不足的問題。
城市工業廢水和生活污水向河流排放，工業廢氣向大氣排放後形成的酸雨，使天然水體受到污染，生態平衡遭到破壞，嚴重危及工業生產和人民生活。通常在枯水季節，河川徑流減少，稀釋能力削弱，水質更趨惡化。在城市化水平較高的地區，其下遊水體一般都受到污染。天然水體水質惡化更加劇瞭城市水資源的緊缺。
城市水文效應是城市人類活動與水相互關系的重要問題，它對局部水分循環和水量平衡各個要素有著明顯的影響。在理論上又與城市的氣候效應、環境效應、社會經濟效應密切相關。對它的研究既涉及到多種學科的理論問題，又可服務於城市建設。