水庫蓄水後在各種設計條件下庫區沿程水位壅高情況的計算。其任務是為確定庫區淹沒範圍、淹沒損失與浸沒影響，擬定防護、遷移方案，進行庫區航道及引水管道規劃，研究水庫消落區土地利用和上遊城市的排水問題等提供依據。
計算方法 非恒定流計算法 庫區水流形態受入庫洪水和壩址下泄量變化的影響，屬於非恒定流範疇。為此，和水庫調洪計算一樣，可通通過聖維南方程組(見明渠非恒定流)求解，嚴格推求不同時間庫區沿程各斷面的水位變化。為進行某一洪水標準下的水庫回水計算，通常可采用入庫洪水過程線為其上邊界條件，采用由調度方式規定的壩前水位和泄量過程，或水位與泄量關系為其下邊界條件，並取調洪開始時的入庫流量與壩址泄量相等，即庫區沿程處於恒定流狀態下的流量及水位為初始條件，求出整個洪水過程中水庫庫區的流態，然後連接各斷面的最高水位，即是所求洪水標準的水庫回水線。
簡化計算法 將庫區水流狀態近似假定為漸變恒定流。先通過推求各種極限條件的同時水面線，再取它們的包線作為所求回水線的近似解。由於恒定流不考慮流速對時間的變率，則聖維南方程組中的動力方程可簡化為式(1)所示的有限差形式；如局部損失相對較小，則可進一步簡化成式(2)：
(1)
(2)
式中z上、z下分別為計算河段上下斷面水位；n̄、Q、K分別為計算河段上下斷面的糙率、流量、斷面特征模數的平均值；ΔL為計算河段的長度；v上、v下分別為計算河段上下斷面的流速；g為重力加速度。
具體計算可采用試算法，如已知n̄、Q、z下、ΔL及斷面特性，可先假定一個z'上值，求出K，然後由式(2)求得相應的Q'。如Q'＝Q，則原假定的z'上即為所求的z上。否則需重新假定並重復上述計算，以求出的下一河段的z上，作為上一河段的z下。自下而上逐河段計算，即可求得整個庫區的回水線。實用上，也常采用圖解法或半圖解法代替試算過程。中國20世紀70年代以前，常采用的這類方法有艾斯考福法和H.M.別爾納德斯基的控制曲線法。這些方法在規劃設計中應用很廣。用於推求庫區淹沒水面線時，一般先由規定頻率的調洪成果給出起始條件，並視情況擬定必要的計算條件，如最高洪水位高於正常蓄水位，通常可取下列數值作為計算條件分別推求兩條水面線，然後取其外包線作為所求頻率的回水線：①壩前最高水位與相應時刻的入庫流量；②入庫最大洪峰流量與相應時刻的壩前水位。當洪水位低於正常蓄水位時，則還要以正常蓄水位與汛末相應頻率的洪峰流量作為計算條件，推求一條水面線，而後再取包線。對於為分析枯水季節航運和引水條件所需的低水位回水線，一般可采用由死水位及相應於供水設計保證率的枯水期流量進行推算求得。
水庫淤積回水推算 水庫淤積將使庫區沿程過水斷面積減小，引起回水上延。通常可采用水庫淤積計算方法，先求出不同淤積水平（年限）的庫區淤積量與分佈位置，據以求得淤積後的河道斷面，然後再按上述方法推求淤積後的水庫回水線。
基本資料處理 主要包括：①河段劃分。要求河段比較順直，並以上下兩斷面水力要素能代表河段情況為原則。當沿程水力特性變化不大時，河段取長些，反之則取短些。②糙率選擇。通常根據河道上下遊斷面的水位、流量反推出糙率，並與實測或經驗糙率數據對照分析選定。水庫淤積後的糙率，由於河床質細化應略小於建庫以前，可通過試驗或其他已建水庫的觀測資料綜合分析選定。